專利名稱：高耐久性鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目的是制造高耐久性鋰離子電池，所述高耐久鋰離子電池用于大功率應(yīng)用如電動或混合動力電動車輛。背景傳統(tǒng)地，鋰離子電池是圓柱形并且由繞組結(jié)構(gòu)(winding structured)電極組成。 然而，繞組技術(shù)具有限制電池尺寸(容量)和整體性的下述缺點(diǎn)1.在一定長度電極的平滑性問題當(dāng)電池尺寸增加時該問題變得更嚴(yán)重。如果不能將電極平滑性或厚度變化保持在一定水平，則繞組電極的尺寸將不一致并且這導(dǎo)致不能配合到電池箱中。2.電極溶脹問題這限制了電極設(shè)計、加工方法，因此限制了產(chǎn)率。3.集流體定位問題對于大功率應(yīng)用，具有長電極的大繞組電池需要多個集流體接頭。接頭的適當(dāng)對齊對于大型圓柱形繞組電池始終是一個問題。在長電極繞組的情況下的電極厚度變化導(dǎo)致接頭的對齊差。差的對齊使得難以將電流接頭焊接到電池頂部，并且引起電池差的可靠性。4.散熱問題由于在徑向熱擴(kuò)散路徑上的散熱困難，該因素限制了電池的最終尺寸。然而，由于大功率應(yīng)用對高容量比的需要，散熱問題將影響圓柱形電池在大功率應(yīng)用中的適用性。其還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題。雖然層疊式結(jié)構(gòu)電池具有優(yōu)于上述缺點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但是層疊工藝的層疊精密度和勞動強(qiáng)度大的特點(diǎn)使得層疊式結(jié)構(gòu)電池昂貴并且難以在提高尺寸(對應(yīng)于層數(shù))的同時保持
高的產(chǎn)量。傳統(tǒng)的層疊式結(jié)構(gòu)電池顯示在

圖1(a)中。陰極和陽極的集流體通常位于在電極的上部，而在所述電極之間設(shè)置隔板(請參看圖1(b))。圖1(a)和1(b)中所示電池結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)列舉如下1.電極是單個的片。這導(dǎo)致在每個層疊工序中的困難，因?yàn)樵诿總€層疊工序中必須控制精密度。2.每個單獨(dú)電極上的集流接頭是從金屬基座箔的未涂覆部分沖壓出來的或者將單獨(dú)的金屬帶焊接在電極上。任一方式都增加組裝過程的復(fù)雜化和成本。3.在將多個電極接頭焊接在一起并且在有限的頂部空間內(nèi)將它們連接到電池蓋下的主負(fù)極和正極柱時遭遇困難。當(dāng)層疊層數(shù)增加時，該困難變得更嚴(yán)重。如果一個電極沒有適當(dāng)?shù)睾附?，或者如果一個電極的集流體部分(即，未涂覆基座如銅或鋁箔)受損，則所得電池的性能和可靠性將受顯著影響。由于此原因，層疊式電池的一致性變得無法預(yù)測， 特別是當(dāng)進(jìn)行振動試驗(yàn)時。4.對于大表面積的電極，如果每個電極上的集流體變得太小，則其將提供差的電流分布并且使所得電池表現(xiàn)差，這歸因于源自每個電極的高電阻。在本發(fā)明中，可以解決上述電極層疊問題，并且與傳統(tǒng)層疊技術(shù)相比可獲得更多的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明是用于可充電電池的電極冊(electrode booklet)，所述電極冊具有多個電極頁(electrode pages)，每個電極頁是具有關(guān)于中心線對稱的形狀并且具有上表面和下表面的箔，所述上表面和下表面在除了中心未涂覆部分以外的對稱部分涂覆有活性電極材料，所述中心未涂覆部分在箔的邊緣之間延伸并且包括中心線。至少一個總集流體沿多個電極頁中至少一個的未涂覆部分設(shè)置。電極頁為層疊體構(gòu)造(stack arrangement)的形式且相似地定向，至少一個總集流體與全部多個電極頁的未涂覆部分連接，以保持該多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式并且在全部多個電極頁之間提供電連接。本發(fā)明包括制造用于可充電電池的電極冊的方法。所述方法包括提供多個電極頁，每個電極頁是具有關(guān)于中心線對稱的形狀并且具有上表面和下表面的箔，所述上表面和下表面在除了中心未涂覆部分以外的兩個相似部分涂覆有活性電極材料，所述中心未涂覆部分在箔的邊緣之間延伸并且包括中心線；將所述多個電極頁安置為層疊體，其中電極頁相似地定向；提供至少一個總集流體，所述至少一個總集流體沿多個層疊電極頁中至少一個的未涂覆部分設(shè)置；以及將全部多個電極頁連接，以保持該多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式并且在全部多個電極頁之間提供電連接。附圖簡述圖1 (a)和1 (b)是現(xiàn)有技術(shù)的層疊式電極的實(shí)例；圖2(a)是具有兩個帶活性電極材料的部分和未涂覆中心部分的本發(fā)明的細(xì)長箔，其中線表示切割電極頁；圖2(b)是本發(fā)明電極頁的層疊體，其中涂覆部分在垂直定向上層疊；圖2(c)是具有連接到總集流體的層疊電極頁的本發(fā)明電極冊；圖2(d)是以折疊狀態(tài)安置的圖2(c)的電極冊；圖3(a)是在制造層疊式電極組件初期階段的本發(fā)明的陽極冊和陰極冊，所述層疊式電極組件在陽極和陰極的涂覆部分之間具有隔板材料；圖3 (b)是在制造最終階段的圖3 (a)的層疊式電極組件；圖4(a)是本發(fā)明的電極頁的層疊體，其中涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊，該選擇的角度如圖中所示朝左或朝右；圖4(b)是用圖4(a)的電極頁的層疊體制造并且具有兩個總集流體的電極冊。圖4(c)是以折疊狀態(tài)安置的圖4(b)的電極冊；圖4(d)是僅具有一個總集流體的圖4(b)中的電極冊；圖4(e)是以折疊狀態(tài)安置的圖4(d)的電極冊；圖4(f)顯示兩個處于折疊狀態(tài)的本發(fā)明的電極冊，一個作為陽極冊并且一個作為陰極冊；圖4(g)是用圖4(f)的陽極冊和陰極冊和分隔各個陽極和陰極的隔板材料制造的本發(fā)明的層疊式電極組件；圖4(h)是用于本發(fā)明第二實(shí)施方案中的顯示切割線的圖4(b)的電極冊；圖4(i)是如圖4(h)中所示由切割陽極冊和陰極冊而得到的本發(fā)明的半陽極冊和半陰極冊；圖4(j)是具有交替的陽極和陰極的電池組電池，其由圖4(i)的半陽極冊和半陰極冊制造，用隔板材料分隔陽極和陰極；圖5是處于層疊體構(gòu)造形式的本發(fā)明的多個陽極冊和陰極冊，其中主正極導(dǎo)電板和主負(fù)極導(dǎo)電板連接總集流體；圖6(a)顯示總集流體設(shè)置在支撐用絕緣基座中的本發(fā)明的電極冊；和圖6(b)顯示使用圖6(a)的被支撐的總集流體和電極冊制造的本發(fā)明的組裝式可充電電池。詳述本發(fā)明的層疊方法從圖2(a)_2(d)和圖3(a)_3(b)中可見。 2 (a)-2(b)顯示制備用于陰極和陽極的電極冊的方法，并且圖3(a)_3(b)顯示用于將所得陰極冊與所得陽極冊層疊在一起的方法。圖2 (a)顯示縱向涂覆有活性電極材料的電極(對于陰極和陽極是相同的)，電極優(yōu)選為細(xì)長的箔帶，該箔帶具有上表面和下表面，縱向邊緣和與該縱向邊緣平行的中心線。制備顯示在涂覆區(qū)域之間的間隙，作為用于后面使用的集流體并且該間隙沒有活性電極材料。圖2(b)顯示從圖2(a)中所示的縱向涂覆電極在所示切割線橫向切割的電極頁的層疊體。切割電極頁以提供具有相似涂覆區(qū)域的相似尺寸和形狀的多個電極頁。圖2(c)顯示在圖2(b)中所示電極層疊體中的電極頁中至少一個的未涂覆區(qū)域上焊接(或通過其它方法連接)的總集流體。連接該總集流體以保持所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式并且在所有電極頁之間提供電連接。最終，圖2(d)顯示可以通過使用陰極活性材料或陽極活性材料對于陰極和陽極相似地制備的電極冊。圖2(d)中，電極冊處于折疊狀態(tài)。圖3 (a)顯示層疊冊的電極頁的插塞特點(diǎn)(shuffling nature)。以連續(xù)帶的形式提供隔板材料，所述帶的縱向邊緣與關(guān)于陰極和陽極層的中心線平行。在移動來回移動的隔板輥的情況下，該隔板材料被連續(xù)地置于來自陰極和陽極冊的各個陽極和陰極層之間。 圖3(b)顯示將被稱為層疊式電極組件的最終電極層疊體的結(jié)構(gòu)。圖2(a)-2(d)中所示的電極冊制備方法和圖3(b)中所示的最終層疊式電極組件對于薄電極層疊體是理想的，最終電極層疊體的厚度通常小于約2cm。雖然隔板材料顯示并描述為輥上連續(xù)的帶，但是在本發(fā)明的實(shí)踐中可以具有隔板材料的單獨(dú)片材，或者用聚合物材料等涂覆活性陽極材料、活性陰極材料或兩者以分隔電極。然而，對于厚的電極層疊體(總電極層疊體大于約2cm)，電極冊的前沿可能無法完全充分重合以提供垂直層疊的電極組件，原因是許多層層疊在一起，同時層受到特定長度的限制。在層疊式電極組件中的每個電極的前沿的位置在確保最終電池的容量一致性以及電池容量最大化方面是重要的。制備具有多個層的電極冊的方法，以及在電極邊緣，因此涂覆部分垂直地相互層疊的情況下形成垂直層疊式電極組件的方法描述如下圖4 (a)顯示以傾斜方式放置的電極頁的層疊體，即，涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊。初始電極層疊體的傾斜用于解決最終層疊式電極組件的不重合問題。圖 4(b)顯示在圖中所示位置交錯并且連接的兩個總集流體。在本實(shí)施方案中必須具有至少一個總集流體。通過將左側(cè)層疊體折疊到右側(cè)層疊體的頂部上，形成了如圖4(c)中所示的新層疊體(折疊的電極冊)。相似地，如果圖4(a)中所示的傾斜層疊體如圖4(d)中所示連接到單個總集流體，則再次將左側(cè)層疊體折疊到右側(cè)層疊體的頂部產(chǎn)生如圖4(e)中所示的新層疊體(折疊的電極冊)。通過采用如圖4(e)結(jié)構(gòu)制備的陽極冊和如圖4(f)中所示使用相同結(jié)構(gòu)制備的陰極冊，如上述插塞后所得的層疊式電極組件變?yōu)槿鐖D4(g)中所示的立式。通常，通過陰極、陽極和隔板材料的厚度確定如圖4(a)和4(b)中所示的傾斜角Θ。 傾斜角可以在約1至80°的范圍內(nèi)以保持最終層疊式電極組件的涂覆部分垂直層疊并且電極邊緣彼此恰當(dāng)?shù)刂睾?。?yīng)當(dāng)再次提及的是，在圖4(g)中，隔板材料隨著插塞而縱向安置，并且隔板材料在層疊的同時保持在每個陰極層和陽極層之間。還應(yīng)當(dāng)提及的是，用于制造圖4(c)和4(e)中所示的冊的方法不受總集流體的構(gòu)造(位置)和數(shù)量的限制?？偧黧w位置可以如圖2(c)中所示設(shè)置在未涂覆部分的中間或者如圖4(c)和4(e)中所示在未涂覆部分的一側(cè)上。并且，雖然在圖2(c)中總集流體顯示在電極頁層疊體的頂部，但是其也可以位于任何電極頁之間，或者在電極頁層疊體的底部。公開本發(fā)明的第二實(shí)施方案用于制造可通過單次切割獲得的相同對稱性的層疊式電極。采用如圖4(b)中所示的電極冊作為實(shí)例，通過將全部電極頁在如圖4(h)中所示的兩個總集流體之間的位置切割，可以獲得具有精確對稱性的2個半電極冊。切割后，形成 2個半電極冊。通過此方法，可以通過首先制造陽極冊和陰極冊來形成半陽極冊和半陰極冊。半陽極冊可以與以相同的傾斜安置制造的半陰極冊插塞，并且可以獲得最終垂直定向的電池層疊體(請參看圖4 (i)和4(j))。除了以上公開的用于制造厚層疊式電極組件的方法以外，厚層疊式電極組件可以按以下方法制造如圖5中所示將數(shù)個薄陽極和陰極冊層疊，并且將每個冊連接到主負(fù)極導(dǎo)電板和主正極導(dǎo)電板，隨后將所述主陽極導(dǎo)電板和主陰極導(dǎo)電板連接到電池蓋的集流柱。本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)包括1.電極冊總是按第一步制造。2.可以使用電極頁在不進(jìn)一步切割或者僅切割一次形成兩個對稱層疊體的情況下構(gòu)造相關(guān)電極冊，無論最終電極層疊體多厚。這不僅對于降低成本而且對于促進(jìn)質(zhì)量保證都是非常重要的。3.每個電極的整個長度的未涂覆部分可以焊接到總集流體，并且其甚至在電極具有大表面積的情況下也提供均勻的電流分布。這對于獲得高比率的容量和減少生熱都是非
常重要的。4.將電極層焊接到總集流體是在將陽極冊與陰極冊層疊之前進(jìn)行的。這使得焊接過程在產(chǎn)率更高的情況下更可靠。5.電極層疊可以非常有效，無需精密控制。層疊時間短，從而預(yù)期成本降低。6.由于在不適宜的層疊精密度和層疊排序、不可靠的焊接以及在焊接過程中電極 (尤其是集流體部分在焊接過程中)的損壞方面的風(fēng)險減少，得到了高產(chǎn)率的總電極層疊體。7.縱向的隔板材料幫助穩(wěn)定電極層疊體，從而提高電池的耐久性，尤其是在上下方向上振動時(請參看圖6(a))。以上公開的電池結(jié)構(gòu)和組裝方法用于提高利用上述電極冊的所得電池的耐久性和產(chǎn)率。利用下列實(shí)施例描述電池組件的方法和結(jié)構(gòu)實(shí)施例I.對于僅一個陽極冊和一個陰極冊(請參看圖3(b)中所示結(jié)構(gòu))，組裝電池的方法如下
1.將總集流體(包括陰極和陽極)固定(stabilize)在具有確定寬度的絕緣基座上。所述絕緣基座顯示在圖6(a)中。可以由塑料制成的該絕緣基座用于同時使電極冊與金屬外殼絕緣以及固定層疊式電極組件。2.將固定的總集流體焊接(或使用螺釘和螺母，或者其它方法)到在電池蓋上形成的集流柱(請參見圖6(a))。3.將包括電池蓋和固定的層疊式電極組件的整體結(jié)構(gòu)插入到電池箱中(請參見圖 6(b))。4.使用激光焊接或其它等效方法將電池箱密封。5.通過電池蓋上的填充口用電解質(zhì)填充電池，接著最終密封蓋填充口(請參見圖 6(b))。實(shí)施例II.對于多個陽極冊和陰極冊(請參見圖5中所示結(jié)構(gòu))，組裝方法如下1.將電極冊的總集流體(包括陰極和陽極)固定具有確定寬度的絕緣基座上。所述絕緣基座顯示在圖6(a)中。該絕緣基座用于同時將電極冊與電池箱絕緣和固定層疊式電極組件。2.將固定的總集流體焊接(或使用螺釘和螺母，或者其它方法)到主導(dǎo)電板(請參見圖5)。3.將主導(dǎo)電板焊接(或使用螺釘和螺母，或者其它方法)到在電池蓋上形成的集流柱4.將包括電池蓋和固定的層疊式電極組件的整體結(jié)構(gòu)插入到電池箱中(請參見圖 6(b))。5.使用激光焊接或其它等效方法將電池箱密封。6.通過電池蓋上的填充口用電解質(zhì)填充電池，接著最終密封填充口(請參見圖 6(b))。在實(shí)施例II.中，可以根據(jù)加工設(shè)備的設(shè)計轉(zhuǎn)換步驟1和2的順序。實(shí)施例I和 II中顯示的工藝證實(shí)了本發(fā)明電池組裝方法的簡單和高效的屬性。在進(jìn)行每個工序時，程序不限于以上順序以及方法。由陽極和陰極冊制成的固定的層疊式電極組件以及組裝方法的優(yōu)點(diǎn)如下1.固定的層疊式電極組件結(jié)構(gòu)幫助防止層疊的電極冊在與電池蓋連接之前(例如在轉(zhuǎn)移過程中或焊接過程中)解體。2.與傳統(tǒng)方法相比，將固定的層疊式電極組件焊接(或使用螺釘和螺母，或者其它方法)到電池蓋的集流柱簡單并且可靠。(請參見在背景部分對將多個電極接頭焊接在一起并且在有限的頂部空間內(nèi)將它們連接到電池蓋下的主負(fù)極和正極柱所表現(xiàn)出的困難所分析的傳統(tǒng)層疊方法的缺點(diǎn))。3.固定的層疊式電極組件結(jié)構(gòu)幫助減少與電池蓋的集流柱的不精確焊接(或使用螺釘和螺母，或者其它方法)的可能性。4.由于2中所述的優(yōu)點(diǎn)，將包括電池蓋和固定的層疊式電極組件的整體結(jié)構(gòu)插入到電池箱中變得順利有效。5.綜上所述，使用本發(fā)明公開的電池結(jié)構(gòu)及加工方法，可以以高效率和高產(chǎn)率構(gòu)建優(yōu)異可靠性和一致的電池。
雖然為了描述本發(fā)明實(shí)施方案的目的陳述了具體的材料、尺寸、制造步驟等，但是根據(jù)以上教導(dǎo)，可以在不背離本發(fā)明人的新貢獻(xiàn)的情況下進(jìn)行各種更改；因此在確定本發(fā)明的范圍時，應(yīng)當(dāng)參考后附權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于可充電電池的電極冊，所述電極冊包括多個電極頁，每個電極頁為箔，所述箔具有關(guān)于中心線對稱的形狀，并且具有上表面和下表面，所述上表面和下表面在除中心未涂覆部分以外的相似部分涂覆有活性電極材料， 所述中心未涂覆部分在所述箔的邊緣之間延伸并且包括所述中心線，和至少一個總集流體，所述至少一個總集流體沿所述多個電極頁中至少一個的所述未涂覆部分設(shè)置，所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式并且相似地定向，其中所述至少一個總集流體與全部多個電極頁的所述未涂覆部分連接，以保持所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式，并且在全部多個電極頁之間提供電連接。
2.—種電池的層疊式電極組件，所述層疊式電極組件包括權(quán)利要求1所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陽極冊的活性陽極材料， 權(quán)利要求1所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陰極冊的活性陰極材料，和隔板材料，所述隔板材料用于分隔所述活性陽極材料與所述活性陰極材料， 所述陽極冊和陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似，并且處于相對于所述未涂覆部分折疊的狀態(tài)，所述至少一個總集流體以形成涂覆部分的垂直層疊體的方式與所述多個電極頁各自的所述未涂覆部分連接，這些電極冊被安置成使所述陽極冊的涂覆部分與所述陰極冊的涂覆部分交替，以得到垂直層疊體，其中所述隔板材料分隔各個涂覆部分，并且所述陽極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的一側(cè)，并且所述陰極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)。
3.—種電池的層疊式電極組件，所述層疊式電極組件包括權(quán)利要求1所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陽極冊的活性陽極材料， 權(quán)利要求1所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陰極冊的活性陰極材料，和隔板材料，所述隔板材料用于分隔所述活性陽極材料與所述活性陰極材料， 所述陽極冊和陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似，并且處于相對于所述未涂覆部分折疊的狀態(tài)，所述至少一個總集流體以形成涂覆部分的層疊體的方式與所述多個電極頁各自的所述未涂覆部分連接，所述涂覆部分相對于垂線成所選擇的角度，這些電極冊被安置成使所述陽極冊的涂覆部分與所述陰極冊的涂覆部分交替，以得到垂直層疊體，其中所述隔板材料分隔各個涂覆部分，并且所述陽極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的一側(cè)，并且所述陰極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)。
4.一種層疊式電極組件，所述層疊式電極組件包括半陽極冊，所述半陽極冊具有多個陽極頁，每一頁在一端具有在該頁的上表面和下表面上的活性陽極材料部分，在另一端具有未涂覆部分；和至少一個總集流體，該至少一個總集流體設(shè)置在至少一個陽極頁的未涂覆部分上并且連接所述多個陽極頁，半陰極冊，所述半陰極冊具有多個陰極頁，每一頁在一端具有在該頁的上表面和下表面上的活性陰極部分，在另一端具有未涂覆部分；和至少一個總集流體，該至少一個總集流體設(shè)置在至少一個陰極頁的未涂覆部分上并且連接所述多個陰極頁，和隔板材料，所述隔板材料用于分隔所述活性陽極材料與所述活性陰極材料， 所述活性陽極材料和活性陰極材料在尺寸和形狀方面基本上相似，并且被安置成以使涂覆部分處于其中所述隔板材料分隔各個涂覆部分的垂直層疊體形式的方式，將活性陽極材料與活性陰極材料交替，所述陽極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所述垂直層疊體的一側(cè)，并且所述陰極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所述垂直層疊體的相反側(cè)，從最接近其總集流體的陽極頁至離其總集流體最遠(yuǎn)的陽極頁，所述陽極頁的所述未涂覆部分具有逐漸增加的尺寸，并且從最接近其總集流體的陰極頁至離其總集流體最遠(yuǎn)的陰極頁，所述陰極頁的所述未涂覆部分具有逐漸增加的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池的層疊式電極組件，其中所選擇的角度在1至80度之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的電池的層疊式電極組件，其中所述隔板材料為連續(xù)帶的形式，其中所述帶的縱向邊緣與所述中心線平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的電池的層疊式電極組件，所述層疊式電極組件還包括絕緣基座，所述絕緣基座用于支撐所述陽極冊和所述陰極冊的總集流體。
8.—種電池的多重層疊式電極組件，所述多重層疊式電極組件包括多個根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的層疊式電極組件，其被安置成使所述陽極冊的總集流體垂直對齊并且使所述陰極冊的總集流體垂直對齊，主正極收集板，所述主正極收集板與所述陽極冊的垂直對齊的總集流體電連接， 主負(fù)極收集板，所述主負(fù)極收集板與所述陰極冊的垂直對齊的總集流體電連接，和絕緣基座，所述絕緣基座用于支撐所述陽極冊和所述陰極冊的總集流體。
9.一種可充電電池，所述可充電電池包括 電池箱，根據(jù)權(quán)利要求7所述的層疊式電極組件，所述層疊式電極組件設(shè)置在所述電池箱中， 所述絕緣基座與所述電池箱的底部相鄰，具有集流柱的電池蓋，其中所述總集流體與所述集流柱電連接，所述電池蓋密封到所述電池箱上，和填充所述電池箱的電解質(zhì)。
10.一種可充電電池，所述可充電電池包括 電池箱，根據(jù)權(quán)利要求8所述的層疊式電極組件，所述層疊式電極組件設(shè)置在所述電池箱中， 所述絕緣基座與所述電池箱的底部相鄰，具有集流柱的電池蓋，其中所述總集流體與所述集流柱電連接，所述電池蓋密封到所述電池箱上，和填充所述電池箱的電解質(zhì)。
11.一種制造用于可充電電池的電極冊的方法，所述方法包括提供多個電極頁，每個電極頁為箔，所述箔具有關(guān)于中心線對稱的形狀，并且具有上表面和下表面，所述上表面和下表面在除中心未涂覆部分以外的兩個相似部分涂覆有活性電極材料，所述中心未涂覆部分在所述箔的邊緣之間延伸并且包括所述中心線， 將所述多個電極頁安置為層疊體，其中所述電極頁相似地定向， 提供至少一個總集流體，所述至少一個總集流體沿所述多個層疊的電極頁中至少一個的所述未涂覆部分設(shè)置，并且與全部多個電極頁連接，以保持所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式，并且在全部多個電極頁之間提供電連接。
12.一種制造電池的層疊式電極組件的方法，所述方法包括制造根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陽極冊的活性陽極材料，制造根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陰極冊的活性陰極材料，其中所述陽極冊和所述陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似，并且以形成涂覆部分的垂直層疊體的方式連接所述至少一個總集流體，將所述陽極冊和所述陰極冊相對于它們各自的未涂覆部分折疊， 安置所折疊的電極冊，以使所述電極冊的涂覆部分處于所述陽極冊的涂覆部分與所述陰極冊的涂覆部分交替的垂直層疊體的形式，其中所述陽極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的一側(cè)，并且所述陰極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)，和在安置所折疊的電極冊的同時插入隔板材料，以分隔各個涂覆部分。
13.—種制造電池的層疊式電極組件的方法，所述方法包括制造根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陽極冊的活性陽極材料，制造根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極冊，其中活性電極材料是形成陰極冊的活性陰極材料，其中所述陽極冊和所述陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似，并且以形成涂覆部分的層疊體的方式連接所述至少一個總集流體，所述涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層置，將所述陽極冊和所述陰極冊相對于它們各自的未涂覆部分折疊， 安置所折疊的電極冊，以使所述電極冊的涂覆部分處于所述陽極冊的涂覆部分與所述陰極冊的涂覆部分交替的垂直層疊體的形式，其中所述陽極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的一側(cè)，并且所述陰極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)，和在安置所折疊的電極冊的同時插入隔板材料，以分隔各個涂覆部分。
14.一種制造電池的半電極冊的方法，所述方法包括制造根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陽極冊的活性陽極材料，制造根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極冊，其中活性電極材料是用于形成陰極冊的活性陰極材料，所述陽極冊和所述陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似，并且每一冊具有至少兩個總集流體，所述至少兩個總集流體以得到涂覆部分的層疊體的方式與全部多個所述電極頁的未涂覆部分連接，并且在全部多個所述電極頁之間提供電連接，所述涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊，通過下列方式形成半電極冊將所述電極冊的所述多個電極頁在兩個總集流體之間的位置切割，以得到各自具有至少一個總集流體，并且涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊的2個半陽極冊，并且得到各自具有至少一個總集流體，并且涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊的2個半陰極冊。
15.一種制造電池的層疊式電極組件的方法，所述方法包括安置權(quán)利要求14中的1個半陽極冊和1個半陰極冊，以使1個半陽極冊的涂覆部分與 1個半陰極冊的涂覆部分交替成垂直層疊體，其中所述1個半陽極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所述垂直層疊體的一側(cè)，并且所述1個半陰極冊的所述至少一個總集流體設(shè)置在所述垂直層疊體的相反側(cè)，并且在安置所述半陽極冊和所述半陰極冊的同時插入隔板材料，以分隔各個涂覆部分。
16.一種制造被支撐的層疊式電極組件的方法，所述方法包括提供用于支撐總集流體的絕緣基座，和將權(quán)利要求12、13或15所述的電極冊的總集流體設(shè)置在所述絕緣基座中。
17.—種制造可充電電池的方法，所述方法包括提供具有集流體柱的電池蓋，將總集流體與所述集流柱電連接，提供電池箱，將根據(jù)權(quán)利要求16所述的被支撐的電極組件插入到所述電池箱中，其中所述絕緣基座與所述箱的底部相鄰，將所述電池蓋焊接到所述電池箱上以密封所述電池，和提供電解質(zhì)以填充所述電池箱。
18.—種制造可充電電池的方法，所述方法包括a)提供細(xì)長的箔帶，所述箔帶具有上表面和下表面、縱向邊緣以及與所述縱向邊緣平行的中心線；b)用活性電極材料選擇性地涂覆所述上表面和下表面的與所述縱向邊緣相鄰的部分， 以在除包括所述中心線的中心未涂覆部分以外的對稱部分提供活性電極材料；c)沿所述帶在相等間隔的位置，在與所述帶的所述縱向邊緣垂直的方向上切割所述箔帶，以提供多個電極頁，所述多個電極頁各自具有涂覆部分和在所述涂覆部分之間的未涂覆部分；d)將所述多個電極頁安置成垂直層疊體，其中所述電極頁相似地定向；e)通過以下方式形成電極冊提供至少一個總集流體，所述至少一個總集流體沿所述多個層疊的電極頁中至少一個的未涂覆部分設(shè)置，以保持所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式，并且在全部多個電極頁之間提供電連接；f)重復(fù)步驟(a)至(e)以形成第二電極冊，其中在步驟(b)中使用活性陽極材料作為用于第一電極冊的活性電極材料以形成陽極冊，并且在步驟(b)中使用活性陰極材料作為用于第二電極冊的活性電極材料以形成陰極冊，并且所述陽極冊和所述陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似；g)將所述陽極冊和所述陰極冊相對于它們各自的未涂覆部分折疊；h)通過下列方式形成層疊式電極組件安置所折疊的電極冊以使所述陽極冊的涂覆部分與所述陰極冊的涂覆部分交替，并且在各個涂覆部分之間插入隔板材料，以得到垂直層疊體，在所得到的垂直層疊體的一側(cè)設(shè)置有所述陽極冊的至少一個總集流體，并且在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)設(shè)置有所述陰極冊的至少一個總集流體；i)提供用于支撐總集流體的絕緣基座，并且將所述層疊式電極組件的總集流體設(shè)置在所述絕緣基座中；j)提供具有集流柱的電池蓋；k)將這些總集流體與所述集流柱電連接；1)提供電池箱；m)將被支撐的層疊式電極組件插入到所述電池箱中，其中所述絕緣基座與所述箱的底部相鄰；η)將所述電池蓋焊接到所述電池箱上以密封所述電池，和ο)提供電解質(zhì)以填充所述電池箱。
19. 一種制造可充電電池的方法，所述方法包括a)提供細(xì)長的箔帶，所述箔帶具有上表面和下表面、縱向邊緣以及與所述縱向邊緣平行的中心線；b)用活性電極材料選擇性地涂覆所述上表面和下表面的與所述縱向邊緣相鄰的部分， 以在除包括所述中心線的中心未涂覆部分以外的對稱部分提供活性電極材料；c)沿所述帶在相等間隔的位置，在與所述帶的所述縱向邊緣垂直的方向上切割所述箔帶，以提供多個電極頁，所述多個電極頁各自具有涂覆部分和在所述涂覆部分之間的未涂覆部分；d)將所述多個電極頁安置成層疊體，其中所述電極頁相似地定向，并且其中所述涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊；e)通過以下方式形成電極冊提供至少一個總集流體，所述至少一個總集流體沿所述多個層疊的電極頁中至少一個的未涂覆部分設(shè)置，以保持所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式，并且在全部多個電極頁之間提供電連接；f)重復(fù)步驟(a)至(e)以形成第二電極冊，其中在步驟(b)中使用活性陽極材料作為用于第一電極冊的活性電極材料以形成陽極冊，并且在步驟(b)中使用活性陰極材料作為用于第二電極冊的活性電極材料以形成陰極冊，并且所述陽極冊和所述陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似；g)將所述陽極冊和所述陰極冊相對于它們各自的未涂覆部分折疊；h)通過下列方式形成層疊式電極組件安置所折疊的電極冊以使所述陽極冊的涂覆部分與所述陰極冊的涂覆部分交替，并且在各個涂覆部分之間插入隔板材料，以得到垂直層疊體，在所得到的垂直層疊體的一側(cè)設(shè)置有所述陽極冊的至少一個總集流體，并且在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)設(shè)置有所述陰極冊的至少一個總集流體；i)提供用于支撐總集流體的絕緣基座，并且將所述層疊式電極組件的總集流體設(shè)置在所述絕緣基座中；j)提供具有集流柱的電池蓋；k)將這些總集流體與所述集流柱電連接；1)提供電池箱；m)將被支撐的層疊式電極組件插入到所述電池箱中，其中所述絕緣基座與所述箱的底部相鄰；η)將所述電池蓋焊接到所述電池箱上以密封所述電池，和ο)提供電解質(zhì)以填充所述電池箱。
20. 一種制造可充電電池的方法，所述方法包括a)提供細(xì)長的箔帶，所述箔帶具有上表面和下表面、縱向邊緣以及與所述縱向邊緣平行的中心線；b)用活性電極材料選擇性地涂覆所述上表面和下表面的與所述縱向邊緣相鄰的部分， 以在除包括所述中心線的中心未涂覆部分以外的對稱部分提供活性電極材料；c)沿所述帶在相等間隔的位置，在與所述帶的所述縱向邊緣垂直的方向上切割所述箔帶，以提供多個電極頁，所述多個電極頁各自具有涂覆部分和在所述涂覆部分之間的未涂覆部分；d)將所述多個電極頁安置成層疊體，其中所述電極頁相似地定向，并且其中所述涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊；e)通過以下方式形成電極冊提供至少兩個總集流體，所述至少兩個總集流體沿所述多個層疊的電極頁中至少一個的未涂覆部分設(shè)置，以保持所述多個電極頁為層疊體構(gòu)造的形式，并且在全部多個電極頁之間提供電連接；f)重復(fù)步驟(a)至(e)以形成第二電極冊，其中在步驟(b)中使用活性陽極材料作為用于第一電極冊的活性電極材料以形成陽極冊，并且在步驟(b)中使用活性陰極材料作為用于第二電極冊的活性電極材料以形成陰極冊，并且所述陽極冊和所述陰極冊在尺寸、形狀和頁數(shù)方面基本上相似；g)通過下列方式形成半電極冊將所述電極冊的所述多個電極頁在兩個總集流體之間的位置切割，以得到各自具有至少一個總集流體，并且涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊的2個半陽極冊，并且得到各自具有至少一個總集流體，并且涂覆部分相對于垂線以所選擇的角度層疊的2個半陰極冊；h)通過下列方式形成層疊式電極組件安置1個半陽極冊和1個半陰極冊，以使所述半陽極冊的涂覆部分與所述半陰極冊的涂覆部分交替，并且在各個涂覆部分之間插入隔板材料，以得到垂直層疊體，在所得到的垂直層疊體的一側(cè)設(shè)置有所述半陽極冊的至少一個總集流體，并且在所得到的垂直層疊體的相反側(cè)設(shè)置有所述半陰極冊的至少一個總集流體；i)提供用于支撐總集流體的絕緣基座，并且將所述層疊式電極組件的總集流體設(shè)置在所述絕緣基座中；j)提供具有集流柱的電池蓋；k)將這些總集流體與所述集流柱電連接；1)提供電池箱；m)將被支撐的層疊式電極組件插入到所述電池箱中，其中所述絕緣基座與所述箱的底部相鄰；η)將所述電池蓋焊接到所述電池箱上以密封所述電池，和ο)提供電解質(zhì)以填充所述電池箱。
全文摘要
一種可充電電池及其制造方法，所述制造方法包括將多個電極頁層疊，所述電極頁在涂覆有活性電極材料的部分之間具有未涂覆部分。所述電極頁以層疊體的形式安置，并且在未涂覆部分連接總集流體以形成電極冊?？偧黧w保持電極頁的構(gòu)造且與全部的電極頁未涂覆部分電連接。當(dāng)需要大量的電極來獲得具有垂直定向的電池組電池時，采用電極頁的傾斜層疊體。
文檔編號H01M4/00GK102414872SQ201080019632
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者張惇杰, 張惇育, 郭漢成 申請人:張惇杰, 張惇育, 郭漢成