TW579615B - Method of manufacturing a lithium battery as well as a lithium battery - Google Patents

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TW579615B TW091119244A TW91119244A TW579615B TW 579615 B TW579615 B TW 579615B TW 091119244 A TW091119244 A TW 091119244A TW 91119244 A TW91119244 A TW 91119244A TW 579615 B TW579615 B TW 579615B
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Description

579615 五、發明説明（ 本發明係關於製造包括負電極 經電池之方法，該方法包括之步驟==正電極堆疊之 負電流收集器上，形成負電極⑯·、，、、、包極材料塗佈於 流收集器上形成正電極::分=極材料塗佈於正電 極之間，且該方法包括下列之步驟·· ^在負電極及正電 a) 在負電極中製造孔洞圖案； b) 在正電極中製造孔洞圖案； 將聚合物材料塗佈於堆疊之至 _ 物材料加熱及加壓，使聚合物材料滲入二堆SI 電極、正電極與分隔器黏著且壓著在一起。再者明 係關於包括以聚合物材料結合在一起之負電極 正電極之堆疊》 ° 重量輕、可攜帶之無線消費性產品如。〇•唱盤、行動電話 \筆記型電腦及攝影機成長之市場已經提昇高密度電池之 需求。尤其，需要極薄且可挽之電池。若要達到可接受之 ，帶性H肖費性產品中所含之電池應在可能最小之重 1及體積下提供所需之能量。链為用於在最小重量下需要 南月b量欲度之電池中極有利之材料。 製造序文中鋰電池之方法由國際專利申請案公告編號 00/04601中為已知。 該方法製備之電池具有薄且可撓之形狀，同時可提供極 高之能量密度。再者，可以極有效之方式獲得且维持電極 與分隔器間之接觸。該電池可裝在薄壁罐中，因為該罐之 壁並不需要在電池之個別組件上維持足夠之壓力。依據國 -4- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱〇 579615 A7 ______Β7_____ 五、發明説明（2 ) 際專利申請案00/04601號之方法之一，係將聚合物材料之 薄膜塗佈於堆疊之兩面上，且使該聚合物膜加熱及加壓。 結果，聚合物材料融化且滲入孔洞中。藉由該方法，可獲 得在各孔洞中具有聚合物材料當作栓塞或印釘且與各層黏 著之電池。 本發明之一目的係提供一種製造序文中鋰電池之方法， 該方法可更有效且更快。 因此，製造序文中鋰電池之方法之特徵為其聚合物材料 包括在190°C下之熔融流動指數至少為〇·5克/10分鐘。 藉由使用在190下之熔融流動指數至少為〇·5克/1〇分鐘 之聚合物’可確定容易流動之融化聚合物相對快速且完全 渗入電池各材料層之孔洞中。需了解用於測定熔融流動速 率之試驗方法為ASTM D 1238。 依本發明特殊具體例，聚合物材料包括在19〇。(^下之熔融 ^動“數至少為2 · 〇克/1 〇分鐘之聚合物。 使用在190°C下之熔融流動指數至少為2.0克/1〇分鐘係較 佳’因為其可因聚合物滲入之速度及完全而獲得較佳之結 果。 較好，聚合物材料包括在BOt下之熔融流動指數至少為 3.0克/10分鐘之聚合物。 當熔融流動指數在該高的值下，可確保聚合物材料快 速且完全的滲入電池鉻層之孔洞中。使用具有該高熔融 流動指數之聚合物可用於製備極薄之電池以及製造包括 活性材料多層堆疊之較厚鋰電池。後者中，僅需要相對
579615 A7 B7 五、發明説明（3 ) --- 小T之聚合物以維持材料層之結合，因此可獲得相對高 容量之電池。 較好，聚合物材料包括熔點低於12〇〇c之聚合物。 通常鋰電池之分隔器包括聚乙烯分隔器，其亦稱之為安 全分隔器。該分隔器之熔點在約12〇-13〇〇c之間。為避免分 隔器在熱處理過程中融化，較好施加12(Γ(：以下之溫度，且 使用熔點低於該溫度之聚合物。 依本發明較佳具體例，聚合物材料包括熔點超過9〇t之 聚合物。 使用熔點超過90t之聚合物可避免在試驗過程中（電池 經常或進行且一般在約901下進行）對電池形成任何之損 害。 上述本發明之方法中可使用許多聚合物。實例為聚乙烯 、TAFMER A-4090®及 Stamylan LD®。 較好，聚合物材料包括聚乙烯。 本發明亦關於可以以上述方法製備之鋰電池。 最後，本發明係關於包括藉由聚合物將負電極、分隔器 及正電極堆養在一起之裡電池。該電池之特徵為該聚合物 材料包括190t下之熔融流動指數至少為〇.5克/1〇分鐘之聚 合物。 本發明之鋰電池可用於各種（無線）設備中，例如筆記型 電腦、可攜式CD-唱盤、行動電話、頁碼裝置、攝影機、 電鬍刀、電動車、及助聽器。鋰電池可使用一次或一·a 電池。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 * 297公釐) -6- 五、發明説明（4 本發明將以列舉之具體例且參考附圖進一步說明，其中 圖1圖示的顯示負電極'分隔器、及正電極之堆疊’以及 在堆疊兩面上之聚合物薄片；及 圖2圖示的顯示圖1之诒晶 圃之堆宜’其中聚合物薄片係區域性的 造成突起。 列舉之具體例 藉由混合6克當作活性正材料之粒徑1〇微米之石墨顆粒、 4.5克緩基甲基纖維素（1%水溶液）及q 5克苯乙稀橡膠⑽％水 性分散液）當作結合劑製備負電極材料混合物，且形成以塗 層塗佈於銅fl電流收集器二表面上之糊料。塗層之厚度為 200微米》銅泊量之厚度為14微米。糊料化電流收集器係在 85t下預乾燥15分鐘，在11Qt下熱處理3小時，接著壓縮 直到厚度變成110微米。切割負電極成為2x2平方公分之正 方形。 藉由將6克作為活性正材料之uc〇〇2、〇 18克當作導電材 料之乙快黑、5克㈣甲基纖維素（1%水溶液）及。7克聚四 敦乙烯（6〇%水十生分散液）當作結合劑混合製備正電極材料混 合物，且形成以塗層塗佈於鋁箔電流收集器二表面上之糊 料。塗層之厚度為420微米、鋁箔量之厚度為2〇微米。糊料 化電流收集器係在85t下預乾燥15分鐘，在250^τ熱處理 4小時’接著虔縮直到厚度變成1 〇 〇微米。切割正電極成為 2x2平方公分之正方形。 使用25微米厚之多孔聚乙烯薄層當作分隔器。 負電極、正電極及分隔器分別以機械打洞形成孔洞圖案 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 579615 五、發明説明（5 :正電集中之孔洞直徑較好約i毫米，但負電集中之孔洞直 徑較好约為0.8毫米。該直徑差異並未顯示於圖中。孔洞為 相互孔洞距離5毫米之二次元陣列。堆宜係由負電極3、分隔器4及正電極5製成。如圖中所示 負電極3中含孔洞7、正電極5中含孔洞8，且分隔器含孔 :同12。聚合物薄層9係在堆疊1之兩面，本實例中之聚合物薄層包括聚乙烯（Aldrich: [9002-88-4] Cat 42,803-5)。當堆 且加熱及加壓時，聚乙烯會融化且滲入電極與分隔器之孔 洞中’因此使電極與分隔器結合在一起。 依上述部分方式，層之多層堆疊可使用相對小量之聚合 物，於一步驟中結合在一起，因此獲得提昇容量或電壓之 電池。 圖2中，堆疊1加上聚合物薄層9，其係具有位在電集中之 孔’同多而點處之突起1〇。圖2中所示之實例中，係使用 Stamylan LD⑧當作聚合物材料。當堆疊加熱及加壓時，聚 合物材料會溶解，至少造成突起滲入孔洞中，因此將電極 及分隔器結合在一起。藉由提供具有突起之聚合物薄層， 可降低聚合物材料一及因此之不活化，使得電池容量增加 。突起之觀念亦可藉由區域性的提供具有聚合物材料突起 之載體薄層獲得。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

  1. 579615 第〇9出9244號專利申請案 _ j2文申請專利範圍替換本(92年11月） 申請專利範園 1. -種製造鐘電池之方法，該鐘電池包括負電極、分隔哭 2正電極之堆疊，該方法包括之步驟為將負電極材： =佈於負電流收集器上，形成負電極’將正電極材料塗 於正電流收集器上形成正電極’且將分隔器排列在負 電極及正電極之間，且該方法包括下列之步驟： 、 a) 在負電極中製造孔洞圖案； b) 在正電極中製造孔洞圖案； 裝 將聚合物材料塗佈於堆疊之至少一面上，且使堆疊及 合物材料加熱及加壓，使聚合物材料滲入孔洞中，因此 使負電極、正電極與分隔器黏著且壓著在一起，复特 為聚合物材料包括在19(rc下之熔融流動指數至少為〇5^ /1 〇分鐘之聚合物。 2· 2申請專利範圍第1項之製造鋰電池之方法，其特徵為 聚合物材料包括在19(rc下之熔融流動指數至少為20 /10分鐘之聚合物。 3·如申請專利範圍第1或2項之製造鋰電池之方法，其特徵 # 為聚合物材料包括在19(rc下之熔融流動指數至少為3 〇 克/10分鐘之聚合物。 汝申靖專利範圍第1或2項之製造鋰電池之方法，其特徵 為來合物材料包括熔點低於120°c之聚合物。 汝申明專利範圍第丨或2項之製造鋰電池之方法，其特徵 為聚合物材料包括熔點超過90°C之聚合物。 月專利範圍苐3項之製造鐘電池之方法，其特徵為 聚合物材料包括聚乙稀。 為 &張尺度適規格(摩贈) 579615 Λ 8 Β8 C8 D8 穴、申請專利祀圍 7· —種鋰電池，該鋰電池包括 電極組成之堆疊，該負電極包括一穿透孔洞圖案，該正 電極包括一穿透孔洞圖案，一聚合物材料其包括一在 190°C時之熔融流動指數至少為〇·5克/1〇分鐘之聚合物並 被導入穿透孔洞，俾使該負電極，該分隔器及該正電極 堆疊在一起。 8· —種鋰電池，該鋰電池包括藉由聚合物材料將負電極、 分隔器、及正電極堆疊在一起，其特徵為聚合物材料包 括在190°C下之熔融流動指數至少為〇 5克/1〇分鐘之聚合 物。 9·如申請專利範圍第7項之鋰電池，纟中該分隔器亦包含 一穿透孔洞圖案而在正電極，負電極及分隔器之穿透孔 洞被對齊。 10.如申請專利範圍第7項之鋰電池，其令該負電極包括 有負電極物質之負電流收集器而該正電極包括具有正 極物質之正電流收集器。 Π·如申請專利範圍第10項之鋰電池，其中之正電極材料 裝 具 電 訂 -2 - 本紙張尺度適财國a家標準(CNS) A4規格(2ι〇χ 297公釐）
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