用于较高能量密度和较薄电池的凹入接头制造技术

本发明专利技术为用于较高能量密度和较薄电池的凹入接头。本文针对用于电池的电极组件和制造该电极组件的方法，描述了各种实施例。所述电极组件包括：活性材料层，在所述活性材料层的外表面上，在所述活性材料层中形成有凹部，所述凹部从所述活性材料层的侧面向所述活性材料层的内部延伸；集流层，支撑在所述活性材料层的外表面上，并与所述活性材料层的外表面电接触；以及接头元件，部分支撑在所述凹部中，并与所述活性材料层和所述集流层中的至少一个电接触，所述接头元件适于提供所述电极组件的电连接。

【技术实现步骤摘要】

本文所述实施例大体上涉及能量存储元件，且更具体地涉及电池结构。
技术介绍
在日常生活中广泛使用了移动设备。这些移动设备由电池来供电，在大多数情况下，电池是可再充电的，在其他情况下，电池是一次性的。在这两种情况下，重要的都是这些电池具有高容量，使得在不得不对其进行充电或替换(视情况而定)之前，它们可以持续很长的时间。然而，诸如手持设备之类的移动设备具有用于电池的有限空间。因此重要的是按空间高效的方式来设计电池，以提供合适的电量。
技术实现思路
在一个方面中，在本文所述的至少一个示例实施例中，提供一种用于电池的电极组件。所述电极组件包括活性材料(active material)层,在所述活性材料层的外表面上，在所述活性材料层中形成有凹部，所述凹部从所述活性材料层的侧面向所述活性材料层的内部延伸；集流(current collector)层,支撑在所述活性材料层的外表面上,并与所述活性材料层的外表面电接触；以及接头(tab)元件，部分支撑在所述凹部内，并与所述活性材料层和所述集流层中的至少一个电接触，所述接头元件适于提供所述电极组件的电连接。在至少一些情况下，在所述凹部内，在所述活性材料层和所述接头元件之间支撑所述集流层的至少一部分。 在至少一些情况下，在所述凹部内，在所述活性材料层和所述集流层之间支撑所述接头元件的至少一部分。在至少一些情况下，在所述活性材料层中，与所述活性材料层的端面间隔开地形成所述凹部。在至少一些情况下，所述凹部总体上与所述端面平行地从所述侧面延伸。在至少一些情况下，所述凹部包括底部；端壁，总体上与所述侧面相对，并将所述底部与活性材料的外表面相接；以及间隔开的侧壁，在所述端壁和所述侧面之间延伸，并将所述底部与活性材料的外表面相接。在至少一些情况下，所述间隔开的侧壁朝向所述底部向内倾斜。在至少一些情况下，所述端壁朝向所述底部向内倾斜。在至少一些情况下，所述集流层包括在所述外表面上的金属沉积。在至少一些情况下，所述活性材料层包括电解质聚合物。在至少一些情况下，所述电解质聚合物在室温下是机械自稳定的。在至少一些情况下，所述接头元件具有第一厚度，所述集流层具有小于所述第一厚度的第二厚度。在至少一些情况下，所述接头元件与所述集流层接合，以在其间提供欧姆接触。在至少一些情况下，所述接头元件的顶面与所述活性材料层的外表面实质上是齐平的。在一个方面中，在本文所述的至少一个示例实施例中，提供了一种生产用于电池的电极组件的方法。所述方法包括在背衬衬底上设置活性材料层；在所述活性材料层的外表面处，在所述活性材料层中形成凹部，所述凹部从所述活性材料层的侧面向所述活性材料层的内部延伸；从所述背衬衬底去除所述活性材料层；在所述活性材料层的外表面上设置集流层；以及将接头元件部分固定在所述凹部内。在至少一些情况下，所述方法还包括在从所述背衬衬底去除所述活性材料层之前，在所述背衬衬底上稳定所述活性材料层。在至少一些情况下，在固定所述接头元件之前，在所述活性材料层的外表面上设置所述集流层，以及将所述接头元件固定至所述集流层。在至少一些情况下，在固定所述接头元件之后，在所述活性材料层的外表面上设置所述集流层，以及在所述凹部内，在所述接头元件上设置所述集流层。在至少一些情况下，将所述集流层作为金属沉积设置在所述活性材料层的外表面上。在至少一些情况下，所述方法还包括将所述接头元件与所述集流层接合，以在其间提供欧姆接触。附图说明为了更好的理解本文所述的各种实施例，以及更清楚地示出可以如何实现这些实施例，通过示例将对示出了至少一个示例实施例的附图进行参考，在附图中图1是用 于制造电池的电极组件的方法的示例实施例；图2A是堆叠单元电池的电极组件的示例实施例的侧视图；图2B是堆叠单元电池的电极组件的另一示例实施例的侧视图；图3A是堆叠单元电池的电极组件的另一示例实施例的一部分的侧视图；图3B是堆叠单元电池的电极组件的另一示例实施例的一部分的侧视图；图3C是堆叠单元电池的电极组件的另一示例实施例的一部分的侧视图；图3D是堆叠单元电池的电极组件的另一示例实施例的一部分的侧视图； 图4A至4C是为了说明的目的而示出的没有接头元件的堆叠单元电池的电极组件的另一不例实施例的等距图、顶视图和侧视图；图5A至5C是堆叠单元电池的电极组件的另一示例实施例的等距图、顶视图和侧视图；图6A是与电极组件一起使用的接头元件的示例实施例的等距图；图6B是与电极组件一起使用的接头兀件的另一不例实施例的等距图；图7是使用了本文所述的电极组件的堆叠单元电池的示例实施例的等距图；图8是示出了在堆叠单元电池中使用的具有两个电极组件的电极堆叠组件的示例实施例的一部分和接头元件的各种示例配置的等距视图；以及图9A至9E示出了能够具有本文所述的折叠接头元件的电池组配置的各种示例实施例。具体实施例方式下面将描述各种装置或过程，以提供所要求保护的每个专利技术的示例实施例。下面描述的实施例并不限制所要求保护的任何专利技术，且任何所要求保护的专利技术可以涵盖与下面所述的过程或装置不同的过程或装置。所要求保护的专利技术不限于具有下面描述的任意一个装置或过程的全部特征的装置或过程，或者不限于具有对于下面描述的装置或过程中多个或全部装置或过程而言公共的特征。下面描述的装置或过程有可能不是所要求保护的任何专利技术的实施例。在下面描述的、本文档中并未要求保护的装置或过程中公开的任何专利技术可以是具有另一保护手段的主题，例如，后续专利申请(分案申请)，且申请人、专利技术人或专利权人并无意通过在本文档中的公开而将任何这种专利技术放弃、放弃保护或奉献给公众。此外，将意识到为了说明的简单和清楚，在认为恰当的情况下，可以在附图之间重复附图标记，以指示对应或相似的单元。此外，阐述了大量的具体细节以提供对本文所述实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些具体细节的情况下实现本文所述的实施例。在其它实例中，并未详细描述众所周知的方法、过程和组件，以突出本文所述的实施例。此外，不应将本描述视为限制了本文所述实施例的范围。本文所述的实施例大体上涉及移动设备的能量存储元件，且更具体地涉及允许以下至少一项的堆叠单元电池中的电极组件的各种设计较高能量密度、更紧凑的堆叠以及在将电池中各种单元连接在一起时或在将各种堆叠单元电池连接在一起时的更大灵活性。在电池配置中，电极组件由活性材料层构成，该活性材料层由集流层支撑。接头元件连接到电极组件，以与活性材料层进行电连接。传统上将接头元件形成为与集流层“共线(in-line) ”，使得接头元件和集流层的高度或厚度近似相等。还将接头元件和集流层固定到活性材料层的公共面。该电极组件形成了电池单元的阴极或阳极。由于传统电池制造工艺的3个问题，集流层的最小厚度是受限的。由于较厚的集流层将降低活性材料层与电极组件的整体面积的百分比(给定电池的尺寸约束)，这将进而降低电池的能量密度，因此这些限制是重要的。然而，本专利技术人已经意识到了具有更薄集流层(其将导致电池中每单位体积的更多活性材料，以及因此导致每单位体积的更高电池容量)的各种设计。对集流层厚度的第一约束是由于在制造期间需要机械稳定性。当前的堆叠单元电池拓扑中的阳极和阴极层所使用的活性材料通常是非常柔软且不稳定的。例如，对于典型的便携式电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池的电极组件，所述电极组件包括：活性材料层，在所述活性材料层的外表面上，在所述活性材料层中形成有凹部，所述凹部从所述活性材料层的侧面向所述活性材料层的内部延伸；集流层，支撑在所述活性材料层的外表面上，并与所述活性材料层的外表面电接触；以及接头元件，部分支撑在所述凹部中，并与所述活性材料层和所述集流层中的至少一个电接触，所述接头元件适于提供所述电极组件的电连接。

【技术特征摘要】
2011.10.21 EP 11186091.21.一种用于电池的电极组件，所述电极组件包括 活性材料层，在所述活性材料层的外表面上，在所述活性材料层中形成有凹部，所述凹部从所述活性材料层的侧面向所述活性材料层的内部延伸； 集流层，支撑在所述活性材料层的外表面上，并与所述活性材料层的外表面电接触；以及 接头元件，部分支撑在所述凹部中，并与所述活性材料层和所述集流层中的至少一个电接触，所述接头元件适于提供所述电极组件的电连接。2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，在所述凹部内，在所述活性材料层和所述接头元件之间支撑所述集流层的至少一部分。3.根据权利要求1或2所述的电极组件，其中，在所述凹部内，在所述活性材料层和所述集流层之间支撑所述接头元件的至少一部分。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极组件，其中，在所述活性材料层中，与所述活性材料层的端面间隔开地形成所述凹部。5.根据权利要求4所述的电极组件，其中，所述凹部总体上与所述端面平行地从所述侧面延伸。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电极组件，其中，所述凹部包括底部；端壁，总体上与所述侧面相对，并将所述底部与活性材料的外表面相接；以及间隔开的侧壁，在所述端壁和所述侧面之间延伸，并将所述底部与活性材料的外表面相接。7.根据权利要求6所述的电极组件，其中，所述间隔开的侧壁朝向所述底部向内倾斜。8.根据权利要求6或7所述的电极组件，其中，所述端壁朝向所述底部向内倾斜。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电极组件，其中，所述集流层包括在所述外表面上的金属沉积。10.根据权利要求1至9中任一项所述的电极组件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔哈·沙伯尔·侯赛因·舒塔瓦拉，大卫·杰勒德·里奇，
申请(专利权)人：捷讯研究有限公司，
类型：发明
国别省市：