制造袋式电池以及将极片附接到电极上制造技术

形成最外侧堆栈(其包括负极和布置在其相对表面上的隔膜)，以制造袋式电池。形成内堆栈，包括正极和子堆栈(即具有布置在其相对表面上的隔膜的另一个负极，以及另一个正极)。内堆栈被布置在最外侧堆栈上，以形成芯堆栈，使得i)内堆栈的一端大体上对准最外侧堆栈的一端，ii)最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii)内堆栈的正极毗邻最外侧堆栈的其中一个隔膜。最外侧堆栈的暴露部分围绕内堆栈的另一端折叠，并覆盖内堆栈外层的一部分。这样形成初始覆盖层。核心堆叠围绕初始覆盖层的至少一部分进行折叠。

A bag type battery is made and attached to the electrode by the pole piece

The outermost stack (which includes the negative electrode and the diaphragm arranged on its opposite surface) is formed to make a bag type battery. An inner stack is formed including an anode and a sub stack (i.e., another negative electrode having a diaphragm disposed on its opposite surface, and another positive electrode). Inside the stack is arranged on the outside of the stack, the stack to form a core, I) end inside the stack in the lateral alignment of the stack, II) at the other end of the outermost part of the stack and still exposed, and III) a diaphragm which is adjacent to the cathode in the outermost stack stack. The exposed portion of the outermost stack folds around the other end of the inner stack and covers a portion of the outer layer of the stack. Thus forming an initial covering layer. The core stack folds around at least a portion of the initial cover layer.

【技术实现步骤摘要】
制造袋式电池以及将极片附接到电极上
技术介绍
二次或可充电锂基蓄电池通常用于固定式和便携式设备中，比如客户电子设备、汽车以及航空业中遇到的那些设备。锂类蓄电池已经得到普及，其原因众多，包括相对较高的能量密度、当与其它类型的可充电蓄电池相比时不显现任何记忆效应、不使用时的低自放电速率、以及可以成形为广泛的多种形状(比如棱形)和尺寸，以便有效地填充电动车辆、移动手机和其它电子设备的可用空间。另外，锂基蓄电池在其使用寿命期限内经受重复电能循环的能力使得它们成为颇具吸引力和可靠的电源。
技术实现思路
本文公开了制造袋式电池(pouchformatcell)的方法的实例，以及极片(tab)的附接方法的实例。在制造袋式电池的方法的实例中，形成最外侧堆栈，所述最外侧堆栈包括负极以及布置在负极的相对表面上的隔膜。还形成内堆栈，所述内堆栈包括正极，以及另一负极、另一正极以及布置在其它负极的相对表面上的其它隔膜的至少一个子堆栈。内堆栈被布置在最外侧堆栈上，使得i)内堆栈的一端大体上对准最外侧堆栈的一端，ii)最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii)内堆栈的正极毗邻最外侧堆栈的其中一个隔膜。这样形成了芯堆栈。最外侧堆栈的暴露部分围绕内堆栈的另一端折叠，并覆盖内堆栈的外层的一部分，以形成初始覆盖层。芯堆栈围绕初始覆盖层的至少一部分折叠预定次数。在极片附接方法的实例中，形成夹层结构，所述夹层结构包括毗邻电极布置的第一片箔，所述电极毗邻电极极片布置，所述电极极片毗邻第二片箔布置。焊接夹层结构。附图说明通过参照以下具体实施方式和附图，本专利技术的实例的特征将变得显而易见，其中相同的附图标记对应着类似的、尽管可能不相同的部件。为了简洁的目的，具有前述功能的附图标记或特征可以或无需结合它们出现的其它附图进行描述。图1A和图1B是本文公开的极片附接方法的一个实例的示意图和透视图；图2A和图2B是用于制造袋式电池的方法的一个实例的一部分的示意性透视图，其导致初始覆盖层的形成；图3是被布置在最外侧堆栈上的内堆栈的示意性透视图，其中内堆栈的一端大体上对准最外侧堆栈；图4示出了制造袋式电池的方法的实例的另一部分，其中初始覆盖层和袋式电池示出为示意性截面图；以及图5是袋式电池的一个实例的示意透视图。具体实施方式锂基蓄电池通常通过可逆地在负极(有时称为阳极)和正极(有时称为阴极)之间传递锂离子来工作。负极和正极被布置在适于传导锂离子的电解质溶液所浸泡的高分子多孔隔膜的相对两侧上。在充电过程中，锂离子被嵌入/插入到负极中，在放电过程中，锂离子从负极逸出。每个电极还与相应的集电器相关联，其通过使电流在负极和正极之间流过的可中断外部电路相连。锂基蓄电池的实例包括锂硫蓄电池(例如，锂负极与硫基正极配对)、硅硫蓄电池(例如，硅基负极与硫基正极配对)、锂离子蓄电池(例如，非锂基负极与锂基正极配对)、以及锂-锂蓄电池(例如，锂基正极和锂基负极配对在一起)。锂基蓄电池可以具有不同的配置结构，包括袋式电池。本文公开的方法的一些实例形成初始覆盖层，然后利用折叠或缠绕处理来形成袋式电池。袋式电池具有n层正极和负极，以及2n层隔膜。这与传统袋式电池的一个实例形成对比，其包括n层正极、n+1层负极和2n+2层隔膜。这还与传统袋式电池的另一个实例形成对比，其包括n层正极、n+1层负极、以及一个连续隔膜，连续隔膜缠绕在电极之间，因为连续隔膜通常具有的长度大于2n+2层隔膜。为此，本文公开的方法采用更少的材料，其可以增加体积能量密度。通过采用特定的电极材料(比如锂负极、硫基正极)，可以不使用集电器来形成本文公开的袋式电池中的电极。这样可以增加袋式电池的重量和体积能量密度。对于锂负极，这样还消除了对集电器的两侧进行涂覆的必要。袋式电池还包括能对袋内的电极进行处理的极片。本文公开的极片附接方法提供了将极片附接到各个电极上的相对有效的方式。该方法消除了采用特殊模具以在电极上制造极片附接空间的必要。该方法还可以提高附接的机械性能。该方法还可以提高极片和电极之间的接触，比如当与通过压接工艺获得的接触相比时。图1A和图1B中示出了极片附接工艺的一个实例。在图1A中，形成了夹层结构10，在图1B中，对夹层结构10进行了焊接。夹层结构10包括第一片箔12、电极14、电极极片16、以及第二片箔18。如图所示，第一片箔12被布置成毗邻电极14，电极14被布置成毗邻电极极片16，电极极片16被布置成毗邻第二片箔18。在该特定实例中，夹层结构10的各部件12、14、16、18被布置成使得当它们被焊接时(图1B)，各部件12、14、16、18均与毗邻的部件相接触(比如，12接触14、14接触16、16接触18)，以及与电极12和电极极片16相接触，并被夹在第一和第二片箔18之间。第一片箔12、电极极片16和第二片箔18可以沿电极14的长度L和宽度W的任何位置布置(图1B中所示)，在此处可用于将电极极片16附接到电极14。尽管图1B示出了焊接之后从电极14的一侧20B延伸的电极极片16，应当理解，电极极片16可以替代地从电极14的另一侧20A或从其任一端22A、22B延伸。其中，电极极片16从电极14向外延伸至少部分地取决于最终单元的结构。电极14可以是负极14NE或正极14PE。根据电极14的材料，电极14可以包括或不包括在其上布置活性材料(以及在一些情况下的粘合剂和导电填充物)的集电器。负极14NE的实例包括锂金属(比如，锂箔片)和碳。锂金属和碳负电极14NE的一些实例无需集电器。负极14NE的其它实例包括石墨、锂钛、硅、硅氧化物SiOx(0<x≤2))、硅合金(比如，硅锡)、硅碳复合物、锡、或氧化锡。这些材料均是可与粘合剂和/或导电性填料相结合的活性材料，并被布置在镍或铜集电器上，以形成负极14NE。负极14NE的又一个实例是带有锂的铜集电器。正极14PE的一个实例包括硫碳复合物(比如，硫与碳的重量百分比范围为1:9到9:1)。硫碳复合正极14PE无需集电器。在一些情况下，硫碳复合物可以与与粘合剂和导电填充物结合，以形成正极14PE。正极14PE活性材料的其它实例可以与粘合剂和/或导电填充物相结合，并布置在铝集电器上，以形成正极14PE。正极活性材料的实例包括尖晶石氧化锰锂(LiMn2O4)、锂钴氧化物(LCO、LiCoO2)、锰-镍氧化物尖晶石[Li(Mn1.5Ni0.5)O2]、层状镍锰钴氧化物(具有的通式为xLi2MnO3·(1-x)LiMO2，其中，M是镍、锰和/或钴的任何比率)。层状镍锰钴氧化物的特定实例包括(xLi2MnO3·(1-x)Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2)。其它合适的正极活性材料包括Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2，Lix+yMn2-yO4(LMO，0<x<1和0<y<0.1)，锂铁聚阴离子氧化物(比如磷酸锂铁(LiFePO4)或氟磷锂铁(Li2FePO4F))、LiNi1-xCo1-yMx+yO2或LiMn1.5-xNi0.5-yMx+yO4(其中，M是由Al、Ti、Cr和/或Mg的任何比率组成)、锂镍钴铝氧化物(比如，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2或NCA)、铝稳定锂锰氧化物尖晶石(比如，LixAl0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造袋式电池的方法，其包括：形成最外侧堆栈，其包括负极以及位于所述负极的相对表面上的隔膜；形成内堆栈，其包括：正极；以及另一负极、另一正极以及布置在所述其它负极的相对表面上的其它隔膜的至少一个子堆栈；将所述内堆栈布置在所述最外侧堆栈上，使得i)所述内堆栈的一端大体上对准所述最外侧堆栈的一端，ii)所述最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii)所述内堆栈的所述正极毗邻所述最外侧堆栈的其中一个隔膜，从而形成芯堆栈；将所述最外侧堆栈的所述暴露部分围绕所述内堆栈的另一端进行折叠，并覆盖所述内堆栈的外层的一部分，以形成初始覆盖层；以及围绕所述初始覆盖层的至少一部分折叠所述芯堆栈预定次数。

【技术特征摘要】
2016.01.22 US 62/286122;2016.12.13 US 15/3777521.一种用于制造袋式电池的方法，其包括：形成最外侧堆栈，其包括负极以及位于所述负极的相对表面上的隔膜；形成内堆栈，其包括：正极；以及另一负极、另一正极以及布置在所述其它负极的相对表面上的其它隔膜的至少一个子堆栈；将所述内堆栈布置在所述最外侧堆栈上，使得i)所述内堆栈的一端大体上对准所述最外侧堆栈的一端，ii)所述最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii)所述内堆栈的所述正极毗邻所述最外侧堆栈的其中一个隔膜，从而形成芯堆栈；将所述最外侧堆栈的所述暴露部分围绕所述内堆栈的另一端进行折叠，并覆盖所述内堆栈的外层的一部分，以形成初始覆盖层；以及围绕所述初始覆盖层的至少一部分折叠所述芯堆栈预定次数。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述内堆栈包括多个子堆栈，且其中所述方法进一步包括：对所述芯堆栈的边缘进行微调，使得所述正极、所述负极和所述隔膜在所述芯堆栈的所述边缘处彼此大体上对齐。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述负极是锂金属，且其中所述袋式电池不包括负极侧的集电器。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述正极是硫碳复合电极，且其中所述袋...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·蔡，F·戴，Q·肖，L·杨，S·H·曾，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US