用于圆柱形固态电池的等静压设备和工艺制造技术

本文提出了用于压缩圆柱形电池单元的各种布置。圆柱形电池单元可以包裹在缓冲材料中。然后可以采用压缩机构来压缩缓冲材料。缓冲材料可以将施加到缓冲材料上的压力均匀地分配到圆柱形电池单元的弯曲侧壁。在采用压缩机构来压缩缓冲材料的同时可以加热圆柱形电池单元。池单元。池单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于圆柱形固态电池的等静压设备和工艺
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2019年5月14日提交的题为“用于圆柱形固态电池的等静压设备和工艺”的第16/412,338号美国专利申请的优先权。本申请与2018年12月11日提交的题为“液压各向同性加压电池模块”的第16/217,002号美国专利申请以及2018年12月11日提交的题为“用于固态电池的液压等静压工艺”的第16/217,010号美国专利申请相关。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文，以用于所有目的。

技术介绍

[0002]当在安装到将由电池单元供电的设备中之前已经将大量压力施加到每个电池单元时，某些类型的电池单元更有效地工作。压力可以增加阳极、隔板层和/或阴极之间的表面积接触量，或者压力可以增加阳极、电解质和/或阴极之间的表面积接触量。可以施加这种压力作为制造工艺的一部分。

技术实现思路

[0003]本文提出了用于压缩圆柱形电池单元的各种布置。圆柱形电池单元可以包裹在缓冲材料中。缓冲材料可以具有光环形横截面。可以采用压缩机构来压缩缓冲材料。压缩机构的第一边缘可以朝向压缩机构的第二边缘移动，从而减小压缩机构内的第一圆柱形空隙的体积。缓冲材料可以将施加到缓冲材料上的压力均匀地分配到圆柱形电池单元的弯曲侧壁。可以采用加热元件加热圆柱形电池单元，同时采用压缩机构压缩缓冲材料。然后可以分离压缩机构。在分离压缩机构之后，可以将圆柱形电池单元从缓冲材料中取出，从而此时圆柱形电池单元成为半激活的圆柱形电池单元。
[0004]这种圆柱形电池单元的实施例可以包括以下特征中的一个或多个：采用压缩机构压缩缓冲材料可以包括延伸由用户致动以施加力的压缩机构。温度传感器可以安装在缓冲材料和圆柱形电池单元之间。可以基于采用温度传感器采集的温度测量值来控制对圆柱形电池单元的加热。加热元件可以位于压缩机构和缓冲材料之间。圆柱形电池单元可以是果冻卷式固态电池单元。可以采用施加到缓冲材料的外周边的介于0.1MPa到10MPa之间的压力来压缩缓冲材料。加热圆柱形电池单元可以包括将加热元件加热至60℃到250℃之间。
[0005]在一些实施例中，存在圆柱形电池压缩系统。可以存在果冻卷式固态圆柱形电池单元。该系统可以包括压缩机构，该压缩机构在接合时使压缩机构的第一边缘朝向压缩机构的第二边缘移动，从而减小压缩机构内的第一圆柱形空隙的体积。该系统可以包括具有光环形横截面的半刚性缓冲材料，该半刚性缓冲材料安装在压缩机构的第一圆柱形空隙内。半刚性缓冲材料可以限定第二圆柱形空隙，果冻卷式固态圆柱形电池单元安装在第二圆柱形空隙内。该系统可以包括加热元件，该加热元件环绕半刚性缓冲材料的至少一部分的外周边并且被配置为在压缩机构接合时输出热。该系统可以包括支撑结构，其中压缩机构的第二边缘锚定到支撑结构，使得当压缩机构接合时第二边缘不相对于支撑结构移动。在一些实施例中，压缩机构包括由用户致动的延伸部，其中延伸部导致将力施加到压缩机
构以使压缩机构的第一边缘向压缩机构的第二边缘移动。
附图说明
[0006]图1例示了圆柱形电池压缩系统的实施例。
[0007]图2例示了分离后的圆柱形电池压缩系统的横截面的实施例。
[0008]图3例示了接合后的圆柱形电池压缩系统的横截面的实施例。
[0009]图4例示了采用圆柱形电池压缩系统来压缩圆柱形电池单元的方法的实施例。
具体实施方式
[0010]某些类型的电池单元可以受益于安装到采用电池单元供电的系统中之前在制造过程期间或之后施加的压力和热。施加压力和加热可以有助于增加固态电池单元的阳极、固体电解质和阴极之间的表面接触量或电池单元的阳极、隔板和阴极之间的表面接触量。
[0011]电池单元可以是果冻卷式电池单元。果冻卷式电池单元由多个柔性层构成，柔性层层叠在一起，然后卷成圆柱形形状。然后可以将果冻卷式电池单元的卷制层插入圆柱形外壳中并且可以增加与阳极和阴极的接触。圆柱形外壳可以是柔性袋。该袋可以不是刚性的，因此施加到该袋外表面的压力可以传递到内层。对于非固态电池，可以将液体或凝胶电解质增加到圆柱形外壳并吸收到阳极、阴极和隔离层中。
[0012]一旦电池单元被卷起并插入袋中，压力和热可以施加到电池单元以增加电池单元的卷制层之间的表面积接触量。可以将压力和热施加到圆柱形袋的弯曲表面。不可以对圆柱形袋的基部(或末端)施加压力和热。
[0013]可以采用沿圆柱形袋状电池单元的弯曲侧壁均匀或近乎均匀地分配压力的圆柱形电池压缩系统。在施加压力的同时，该系统也可以施加热。例如，当该系统向圆柱形电池袋的弯曲侧壁施加介于0.1MPa到10MPa之间的压力时，该袋可以被加热到100℃或更高温度。该系统可以将压力和热均匀地或近乎均匀地分配到电池单元的圆柱形侧壁上，而不采用液体来分配热和压力。相反，可以是耐热橡胶的缓冲材料可以用作压缩机构和电池单元之间的界面。这种缓冲材料可以促进将压力和热均匀地分配到电池单元。不采用液体来分配热和压力，这样可以更容易插入、取出和清洁(如果需要的话)电池单元。当采用液体时，可能需要彻底干燥电池单元的外表面。此外，在采用液体的系统中，有时可能需要清洁、更换或补充液体。
[0014]参照附图提供了关于圆柱形电池压缩系统的附加细节。图1例示了圆柱形电池压缩系统100的实施例。圆柱形电池压缩系统100可以包括：压缩机构110；加热元件120；缓冲材料130；圆柱形袋状电池单元(也称为“电池单元”)140；温度传感器150；支撑结构160；和平台170。
[0015]压缩机构110的形状可以为近似圆柱形并且具有类似于光环的横截面。可以存在沿压缩机构110的弯曲侧壁的间隙。在这个间隙的两侧是边缘111和边缘112。通过将边缘111移向边缘112，可以减小压缩机构110内部的体积。因此，当边缘111远离边缘112时，压缩机构内部的体积变大，从而容许安装缓冲材料和/或电池单元140。当边缘111朝向边缘112时，压缩机构110内部的体积变小，因而向缓冲材料130施加压力，并且通过缓冲材料130向电池单元140施加压力。
[0016]压缩机构110可以由半刚性材料形成，例如硬橡胶、塑料或金属层。压缩机构110可以因边缘111被推向或拉向边缘112而部分变形。在一些实施例中，边缘112可以固定到支撑结构160。边缘111可以与诸如金属棒的延伸部连接，这可以让用户手动推动或拉动金属棒以将边缘111移向边缘112。在其它实施例中，可以采用液压泵或电动马达来将边缘111移向边缘112。
[0017]缓冲材料130可以缠绕在电池单元140上。缓冲材料130可以是半刚性材料，例如耐热橡胶。在一些实施例中，缓冲材料130可以是橡胶或其它形式的填充有液体的柔性皮。当从横截面看时，缓冲材料130通常可以是光环形的。这种光环形状在缓冲材料130中心界定了一个空隙，可以将电池单元放置在该空隙中。缓冲材料130可以用于将压缩机构110施加的压力传递到电池单元140。缓冲材料130可以帮助分配由压缩机构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种圆柱形电池压缩系统，其包括：压缩机构，所述压缩机构在接合时使所述压缩机构的第一边缘朝向所述压缩机构的第二边缘移动，从而减小所述压缩机构内的第一圆柱形空隙的体积；具有光环形横截面的半刚性缓冲材料，所述半刚性缓冲材料安装在所述压缩机构的第一圆柱形空隙内，其中所述半刚性缓冲材料限定了第二圆柱形空隙，电池单元配置安装在所述第二圆柱形空隙内；和环绕所述半刚性缓冲材料的至少一部分的外周边并且被配置为在所述压缩机构接合时输出热的加热元件。2.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，其中所述压缩机构包括由用户致动的延伸部，其中所述延伸部导致将力施加到所述压缩机构以使所述压缩机构的第一边缘向所述压缩机构的第二边缘移动。3.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，还包括：支撑结构，其中所述压缩机构的第二边缘锚定于所述支撑结构，使得当所述压缩机构接合时所述第二边缘不相对于所述支撑结构移动。4.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，还包括：被配置为插入在所述电池单元和所述半刚性缓冲材料之间的所述第二圆柱形空隙中的温度传感器。5.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，其中所述半刚性缓冲材料是耐热橡胶。6.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，其中，当所述电池单元安装在所述第二圆柱形空隙内时，所述半刚性缓冲材料均匀地重新分配由所述压缩机构施加到所述电池单元的压力。7.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，还包括果冻卷式袋状电池，其中所述果冻卷式袋状电池安装有所述第二圆柱形空隙。8.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，其中所述压缩机构向所述半刚性缓冲材料施加介于0.1至10兆帕(MPa)之间的压力。9.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，其中所述加热元件加热至60℃至250℃。10.根据权利要求1所述的圆柱形电池压缩系统，其中所述压缩机构包括马达，所述马达将力施加到所述压缩机构以使所述压缩机构的第一边缘向所述压缩机构的第二边缘移动。11.一种用于压缩圆柱形电池单元的方法，所述方法包括：将所述圆柱形电池单元包裹在缓冲材料中，其中所述缓冲材料具有光环形横截面；采用压缩机构压缩所述缓冲材料，其中：所述压缩机构的第一边缘朝向所述压缩机构的第二边缘移动，从而减小所述压缩机构内的第一圆柱形空隙的体积；并且所述缓冲材料将施加在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：绪方贞子，杨洋，哈吉梅，
申请(专利权)人：太瓦技术公司，
类型：发明
国别省市：