CN100541881C - 低阻抗分层电池设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

我们描述一种电化学存储装置及其制造方法。在一些特征中，引导线是与片状或带状电极材料共同缠绕的，因此，在引导线与电极材料的收集器延伸部分之间形成接触，从而制成有低阻抗和高热库能力的端帽。在一个实施例中，该存储装置包括：其边缘基本没有电极活性材料的负电极片，其边缘基本没有电极活性材料的正电极片，在负电极片边缘邻近设置的第一导电引导线，和在正电极片边缘邻近设置的第二导电引导线，其中在电极片边缘基本没有电极活性材料。第一导电引导线和基本没有电极活性材料的负电极片边缘限定第一电极端帽，而第二导电引导线和基本没有电极活性材料的正电极片边缘限定第二电极端帽。电极端帽连接到存储装置的端子，该端子能够连接到外电路的端子。

Description

低阻抗分层电池设备及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及电化学存储单元(电池)的结构及其用途。具体地说，本发明涉及低阻抗电池设备及其制造方法和使用。
背景技术
[0002]人们长期使用存储和提供电功率的装置。一般地说，在叙词“电池”的范围内，这种装置包括电化学电池单元和至少在一组端子之间提供电势的电池单元集合。这些端子可以连接到电(例如，直流电DC)负荷以激励或给该负荷供电。电池包括干电池，湿电池(例如，铅酸电池)，和通常把化学电动势转变成电流的其他类型单元。
[0003]有时，把电池分类成“原电池”和“二次电池”类型。原电池是制造商制造的一次性使用单元，它有有限的电化学容量和在使用之后被耗尽并丢弃。二次电池在使用之后可以被“重新充电”，虽然它们的容量不是无限大，但是在逆向操作放电过程到一定程度之后，可以重复地使用相同的电池单元。
[0004]为了增加电池的容量，电池单元配置成在该电池的阳极(正)与阴极(负)单元之间有较大的表面积。一种这样设计的电池涉及在电解质溶液中放置多个平行板，它允许离子在阳极与阴极之间转移。另一种设计的电池是利用多孔薄膜分隔开平面层阳极和阴极材料薄片，然后，这些薄层被卷成一个卷筒，称之为“凝胶卷筒”，它可以形成紧致和机械稳定的电池。在卷筒状电池设计中，电池的空间允许使用多个交替的阳极材料片，分隔材料片和阴极材料片，这些阳极片集合地连接到阳极端子，而这些阴极片集合地连接到阴极端子。该装置可以卷成圆柱形，或其他的几何形状，例如，棱柱形结构。
[0005]整个装置被封装在坚实的外壳中，它通常是圆柱形外壳。除了通过电路连接负荷的端子以外，应当防止阳极和阴极材料与端子之间形成电接触，从而避免电池的短路或放电。
[0006]在传统电池设计中遇到的一个问题是电池本身的电阻抗，它造成电池内部的电功率损耗和热耗散。现有电池设计的另一个问题是，通常在圆柱形电池的任何一个末端，电池的两端没有很好地集成到阳极和阴极端子。现有电池设计的另一个缺陷是，它们不能提供良好的热响应和热库能力，特别是在高功率的应用中。此外，利用收集片的现有电池设计不能成功地提供一种连接多个阳极或阴极收集片的方法。
发明内容
[0007]本发明的一个特征涉及一种包含卷状电池组件的电化学存储装置，卷状电池组件包括：负电极片，正电极片，在负电极片与正电极片之间设置的分隔膜片，负电极片和正电极片中至少一个电极片有这样的边缘，该边缘基本没有电极活性材料。导电引导线沿至少一个电极片的基本没有电极活性材料的边缘布置，从而由导电引导线和基本没有电极活性材料的边缘形成适合于连接电化学存储装置电极端子的电极端帽。导电引导线在电极片的边缘的相邻部分之间缠绕。被缠绕的导电引导线的厚度相当于在电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔。
[0008]本发明的另一个特征涉及一种制作电化学存储装置的方法，包括以下步骤：同轴缠绕负电极片，分隔膜片和正电极片以形成卷状电池组件，该电池组件有设置在负电极片与正电极片之间的分隔膜片，其中负电极片和正电极片中至少一个电极片有这样的边缘，该边缘基本没有电极活性材料。导电引导线是沿边缘设置的，并大致接触基本没有电极活性材料的至少部分边缘。导电引导线在电极片的边缘的相邻部分之间缠绕。被缠绕的导电引导线的厚度相当于在电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔。一旦组装之后，引导线和基本没有电极活性材料的边缘形成电极端帽，该电极端帽适合于连接电化学存储装置的电极端子。
本发明的另一个特征涉及一种制造电化学存储装置的方法，包括以下步骤：提供一个负电极片，该负电极片具有基本没有电极活性材料的边缘；提供一个正电极片，该正电极片具有基本没有电极活性材料的边缘；在负电极片与正电极片之间安排分隔膜片；和沿基本没有电极活性材料的负电极片的所述边缘放置第一导电引导线，以使所述第一导电引导线在所述负电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，以及被缠绕的所述第一导电引导线的厚度相当于在所述负电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，其中第一导电引导线和基本没有电极活性材料的负电极片的所述边缘限定第一电极端帽；和沿基本没有电极活性材料的正电极片的所述边缘放置第二导电引导线，以使所述第二导电引导线在所述正电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，以及被缠绕的所述第二导电引导线的厚度相当于在所述正电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，其中第二导电引导线和基本没有电极活性材料的正电极片的所述边缘限定第二电极端帽。
[0009]本发明的另一个特征涉及一种包含组件的电化学存储装置，包括：至少两个电互补电极片，和设置在两个电互补电极片之间的分隔膜片，至少一个所述电极片有基本没有电极活性材料的边缘和在沿基本没有电极活性材料边缘设置的导电引导线，从而形成适合于连接电极端子的端帽。该装置可以组装成卷状组件，或叠层组件，或夹层组件。
[0010]本发明的另一个特征涉及一种至少包含一个组件的电池封装，包括：至少两个电互补电极片，和设置在两个电互补电极片之间的分隔膜片(separator sheet)，至少一个所述电极片有基本没有电极活性材料的边缘。该组件还包含沿该边缘设置的导电引导线(conductive guidewire)，该边缘基本没有该至少一个电极片的电极活性材料和基本接触至少部分的边缘，从而形成适合于连接电极端子的端帽。其中导电引导线在所述电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，以及被缠绕的导电引导线的厚度相当于在电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔。
附图说明
[0011]参照以下结合附图的详细描述，可以更充分地理解本发明的各个目的，特征和优点，其中相同的参考数字代表相同的元件。以下的附图仅仅是为了便于说明，而不是对本发明的限制，本发明的范围是由以下的权利要求书所限定。
图1是按照现有技术的卷状电化学存储装置；
图2是图1所示卷状装置的一个末端，它有多个由此延伸的接头片；
图3是按照现有技术共同缠绕图1和2所示装置的方法示意图，它画出插入在卷状装置中的接头片；
图4是按照本发明实施例装置的分解图，其中各个电极片，分隔膜片，和引导线共同缠绕成一个卷筒；
图5是按照本发明实施例卷筒状电化学存储装置的另一个视图；
图6是按照本发明实施例电池的部分阳极端部的剖面图，它画出膜片材料和共同缠绕引导线的排列；
图7是按照本发明实施例的电池装置分解图，它画出端帽和固定端帽部分的焊接接头，以及罐和盖设备；
图8是制作在其中的端帽和焊接接头，以及绝缘带和插入卷筒状装置到罐中的方法；
图9是按照本发明实施例组装和制作卷筒状电化学存储装置的设备和方法典型例子；
图10是基本平坦的叠层或夹层型装置；和
图11是叠层装置中折叠型或手风琴型的分隔膜片部分。
具体实施方式
[0012]以下详细描述一个或多个实施例，这些实施例适合于此处描述的方法和设备，但是不应当把它们看成是详尽的，包罗万象，或限制性的。
[0013]如上所述，电池的制作是通过共同缠绕多层活性材料(阳极，阴极)和分隔膜片成各种与应用有关的几何形状。一些电池被卷成圆柱形，而另一些电池有矩形或其他形状的剖面，我们称之为“棱柱形”结构。
[0014]图1表示按照现有技术的部分电池装置100。带状或片状阳极104和阴极108被分隔膜片106隔开。阳极104和阴极108的成分取决于电池的具体类型，并在导电基片上包含一层电活性材料，例如，石墨，金属，和其他材料。该基片可以作为电流收集片。在Li离子电池中，LiCoO2，LiMn2O4，Li(Fe，Mn)PO4，或(Li，Nb)(Fe，Mn)PO4是典型的电活性阴极材料。分隔膜片106是多孔膜，并允许离子在阳极104与阴极108之间传输，但它又是电绝缘膜，其作用是使两个电极互相绝缘。
[0015]装置100的制作是通过共同缠绕带状材料102成“凝胶卷筒”110。为了提供与电池端子的电连接，在缠绕成卷筒之前，利用焊接或其他的连接方法，在该结构内以仔细选取的间隔中插入多个接头片112，114。使第一组接头片112接触阳极材料104，并从卷筒状部分110的一端向外延伸，从而制成电池装置的阳极端子。使第二组接头片114接触阴极材料108，并从卷筒状部分110的另一端向外延伸，从而制成电池装置的阴极端子。多个延伸的阳极片112和阴极片114互相连接并连接到电池的其他部分，这是一种设计的方法。现有技术设计的这种卷筒状电池有许多缺点，我们在以上已讨论了其中的一些缺点。这些缺点包括，但不限于，不良的电性质(例如，高阻抗)，不良的热性质(例如，不良的热耗散)，和不良的机械和制造性质。
[0016]图2是按照现有技术装置的阳极部分，它画出一组从电池装置的卷筒部分110延伸的收集片112。“罐”120包装整个凝胶卷筒组件，并给该组件提供机械保护，防止污染，作为热库，和提供阴极端子(未画出)。此外，现有技术采用几种连接阳极延伸部分112的方法，但它是一个不能提供良好的电，热和机械性质的满意方法。
[0017]图3是一种共同缠绕带状材料以制成图1所示结构的方法。一般地说，每个组成材料的卷筒是以合适的进给速度缠绕，并共同缠绕成上述的卷筒状电池结构。阳极，阴极，和分隔膜片材料可以分别来自不同的卷盘404，406，和402。例如，利用设备408插入阳极片和阴极片，该设备以合适的间隔把接头片焊接成卷筒组件110。
[0018]图4是按照本发明实施例的卷筒状电池设备200。为了便于说明，卷筒部分210被分解开。卷筒部分210是由片状或带状元件202制成。交替的阴极片204和阳极片208是由分隔膜片206隔开。图4的设备200包含单个阴极204和单个阳极208。然而，在其他的实施例中，设备200可以包含几个阴极204和几个阳极208。阳极208是由一层设置在导电基片上的电活性材料制成，例如，电流收集片。制成Li离子电池中阳极层的常用材料可以在本设计中使用。每个阳极208包含阳极延伸部分214，它是从阳极208的活性部分延伸的。阳极延伸部分214可以与阳极208集成整体或粘接到阳极208上。阳极延伸部分214是导电的，并形成与阳极208的电和热耦合。每个阴极204也类似地包含阴极延伸部分212，它是从阴极204的活性部分延伸的。阴极延伸部分212可以与阴极204集成整体或粘接到阴极204上。阴极204是由一层设置在导电基片上的电活性材料制成。制成Li离子电池中阴极层的常用材料可以在本设计中使用。阳极延伸部分214和阴极延伸部分212是在电池设备200的相对着的两端。分隔膜片206是离子导电的，但它防止电子导电，如以上所讨论的。
[0019]在电池设备200的一端，第一导电引导线226设置成与部分的导电阳极延伸部分214相邻。引导线226有这样的尺寸，卷筒状结构210形成基本紧密和紧致的阳极界面222(即，阳极端帽222)，它是由卷状引导线226和阳极延伸部分214构成。第二导电引导线220类似地设置成与部分的导电阴极延伸部分212相邻。在组装之后，引导线220和阴极延伸部分212形成阴极界面228，即，阴极端帽228。
[0020]包含阳极延伸部分214，阴极延伸部分212，和引导线220，226的阳极208，阴极204，和分隔膜片206围绕中心轴224缠绕在一起以形成卷筒状结构210。为了构造电池单元，可以采用任何的缠绕，叠层或分层方法或设计。以下更详细地讨论图9中画出的一种典型缠绕方法和设备。然而，按照此处公开的内容，也可以构造基本平坦的层(夹层)，或手风琴型样或折叠形或扇形结构形成的层。图4中的卷状结构210是围绕中心轴224缠绕的。所以，每个片状材料形成一个围绕相同中心轴224的螺旋形结构(从它的剖面图观看)。
[0021]一旦缠绕成卷筒之后，阳极延伸部分214固定到第一引导线226。例如，利用激光焊接线或接缝，用于机械，热和电连接阳极延伸部分214和第一引导线226。对阴极延伸部分的处理也是类似的。在一个实施例中，选取的第一引导线226材料是与制成阳极延伸部分214的材料相同。利用相同材料制成的引导线和极延伸部分，可以提供良好和稳定的性质和焊接能力。阳极延伸部分214和阳极引导线226可以由铝，铜，钛，碳或镍制成，而阴极延伸部分212和阴极引导线220可以由铝或其他合适的材料制成。然而，本发明不局限于这种选取的材料，还可以根据需要利用其他的催化剂或辅助剂层和材料，用于改进延伸部分212，214与引导线220，226之间的热，机械和电性质。
[0022]此外，根据设计选取引导线220，226的形状和尺寸。例如，引导线220，226可以有矩形或其他剖面的形状，其厚度足以形成卷筒状结构210中的端帽，因此，该引导线提供与周围电池单元延伸部分足够的机电接触。此外，引导线220，226沿任何合适的方向可以有凹槽，变形或缺口，其外形允许液体在引导线的某些部分与毗连的电池单元延伸部分之间流动。在一个具体的实施例中，引导线220，226在其中包含凹槽或缺口，或围绕它的外表面有螺旋形槽。凹槽或缺口允许气体在某项工作条件下从电池单元中逸出，而且，凹槽或缺口(未画出)允许填充或压迫电解质液体进入电池装置体内。
[0023]引导线220，226可以在电池200的端子与它连接的外电路之间形成低阻抗电路连接。
[0024]图5是部分电化学存储装置(电池)200的另一个视图。为了清晰起见，该装置仅展示部分卷曲210和部分未卷曲202的。阳极208有延伸的导电收集器延伸部分214，如以上所讨论的，延伸部分214是基本没有电极活性材料，并沿阳极208的下边缘延伸。阴极204有类似的结构(但它是由与阳极208不同的材料制成)，并有沿阴极204的上边缘延伸的导电收集器延伸部分214。在一些实施例中，从阳极收集器延伸部分214突出的阳极208边缘和从阴极收集器延伸部分212突出的阴极204边缘是在电池装置的相对着的两端。
[0025]包含阳极208，阴极204，和分隔膜片206的各个片层是围绕中心轴224共同缠绕的。阳极引导线226和阳极延伸部分214是与其他片材料共同缠绕，从而在卷状结构210的一端230形成阳极导电端帽222，而阴极引导线220和阴极延伸部分212是类似地与其他片材料共同缠绕，从而在卷状结构210的另一端232形成阴极导电端帽228。
[0026]请注意，共同缠绕薄片的概念应当有广泛的含义。即，一层或多层片状材料以及引导线220和226是缠绕到卷盘上或互相缠绕以形成每种材料的螺旋形结构，在该结构内散布其他的材料。最终的准确结果不必是圆柱形，也可以有其他的棱形剖面结构。此外，围绕轴224的缠绕并不意味着各层形成围绕轴224的精确圆形层。可以设想其他的卷筒或叠层结构。在一些实施例中，卷筒是半径逐渐增大的螺旋形，而不是恒定半径的圆形环。
[0027]图6是卷筒状电化学存储装置(电池)的部分剖面图，它说明按照本发明构造的阳极延伸部分214和阳极引导线226。为了清楚起见，我们已省略阴极引导线220和部分的阴极延伸部分212。展示的图6仅仅是为了便于说明，它不是按比例画出的。参照图6，石墨阳极活性材料208b是围绕铜阳极收集器208a。活性阳极材料208b和阳极基片208a统称为阳极208。阳极延伸部分214连接到阳极基片208a(或与阳极基片208a集成)，并延伸到涂敷的活性阳极材料208b之外。阳极延伸部分214延伸到涂敷的活性阳极单元204之外的距离足以在收集器延伸部分214的相继绕组之间安装引导线226，而在引导线226与其他层的活性材料电极或分隔膜片206之间没有电路连接。在图6中，高度距离“z”是指在引导线226与其他片材料之间的距离。
[0028]引导线226是由铜制成，它的矩形截面是尺寸“x”和“y”。尺寸“x”和“y”取决于几个因素，但是在一个或多个实施例中，“x”约为300微米和“y”约为1.5mm。在一些实施例中，需要减小尺寸“y”，减小尺寸“z”，或二者都减小。
[0029]如上所述，引导线226的厚度(尺寸“x”)通常约等于阳极铜收集器延伸部分214的相继绕组之间的距离。按照这种方式，在收集器延伸部分214与引导线226之间形成电路和机械接触。在一些实施例中，需要减小尺寸“y”以增大电池内电极的总体积。或者，尺寸“y”是足够地大，在快速缠绕时可以提供机械稳定性，并在工作时防止凝胶卷筒的损坏，其中引导线226连接到电流收集器延伸部分214。在需要增强热保护的实施例中，可以增大尺寸“y”以增加热容量，从而满足所需的热容量以保护电池免遭过热。
[0030]阴极活性材料204b是围绕铝阴极收集器204a。活性阴极材料204b和阴极基片204a统称为阴极204。阴极延伸部分212是由铝制成，它连接到阴极基片204a(或与阴极基片204a集成)，并延伸到涂敷的活性阴极材料204b之外。阴极延伸部分212延伸到涂敷的活性阴极材料204b之外的距离足以在收集器延伸部分212的相继绕组之间安装引导线220，而在引导线220与其他层的活性材料电极或分隔膜片206之间没有电路连接。虽然在图6中没有画出，引导线220的构造以及相对于阴极延伸部分212和阴极204的安排类似于以上讨论的引导线226。引导线220是由铝制成，它与制成阴极延伸部分212的材料是相同的。
[0031]为了有助于分别在电极收集器延伸部分212，214与引导线220，226之间建立所需的电路，热和机械连接，在阴极延伸部分212的相继部分和引导线220上形成焊接接头以制成阴极端帽228，而在阳极延伸部分214的相继部分和引导线226上形成其他的焊接接头以制成阳极端帽222。
[0032]图7表示如何形成焊接接头(weld)以保持卷筒状电池设备200中的阴极端帽228。如上所述，在通过卷曲元件202制成阴极端帽228之后，两个径向焊接接头302限定端帽228的等间隔区域，该焊接接头加到阴极延伸部分212的相继部分和引导线220上(没有分别地画出)。虽然图7仅展示用于形成端帽228的两个焊接接头302，任何数目的焊接接头可用于正确地固定端帽228。利用类似的焊接接头302可以固定阳极端帽222(未画出)。
[0033]在加上焊接接头302之后，阴极端帽228连接到盖310。盖310有导电的中心端子304，它用于连接电池到外电路。最好是，导电的中心端子304是由与制成电极端帽引导线相同的材料制成，例如，与它连接的阴极端帽228的引导线220。盖310还包含设置在中心端子304周围的绝缘环308和外导电环306。一旦组装之后，在卷筒状组件210的阴极端帽228与盖310的中心端子304之间建立导电通道。然后，把卷筒状组件210插入到导电罐120中，例如，通过焊接部分的阳极端帽222到罐120的内侧面，使阳极端帽222连接到罐120。然后，通过焊接，使盖310连接到罐120。一旦盖310连接到罐120，可以通过端口(未画出)引入电解液到罐120和盖310限定的内部体积中。在充分地填充该体积之后，可以封闭该端口。该端口可以设置在盖310或罐120上。或者，在固定盖310之前，可以引入电解液到罐120的内部体积。在组装之后，在卷筒状组件210的阳极端帽222与罐120之间建立导电通道。与此对比，阴极端帽228是与罐120绝缘的。罐120，盖310的结构和其他的细节取决于所设计电池的应用。
[0034]在图8所示的一些实施例中，绝缘带320用于进一步确保阴极端帽228是与罐120绝缘的。图8还画出阴极端帽228的最终外观，它包含按照螺旋方式缠绕的阴极收集器延伸部分212和引导线220，它们是由端帽228表面上制作的焊接接头302固定的。
[0035]应当理解，焊接接头302可以利用任何合适的方法制成，该方法适合于当前的应用。例如，可以利用激光焊接，点焊接，超声焊接，或其他类型的固定方法。此外，还应当理解，焊接接头302不必一直延伸到端帽228的整个表面，而可以是基本实现相同效应的多个离散焊接接头，例如，较小的焊接接头，它交错地分布在端帽228的径向跨度上。
[0036]图9表示制作上述卷筒状电池装置的典型设备和方法。卷盘403和407固定分隔膜片材料206。卷盘405固定阳电极片材料208，而卷盘409固定阴电极片材料204。卷盘411固定引导线226，而盘413夹持引导线220。
[0037]电极片和引导线材料是共同缠绕到卷盘415上，根据需要，还可以增加其他的处理设备和步骤，用于完成电池中卷筒部分210的制造。
[0038]一旦制成卷筒210，如以上所讨论的，可以焊接它的端帽222和228，并把卷状结构210插入到金属罐中，例如，铝罐120。端帽222和228还可以焊接或适当地固定到罐120或盖310上。若铝罐用于Li离子化学，则阴极端帽228可以固定到罐120，而阳极端帽222固定到盖310的中心端子304。然而，若使用钢罐，则阳极端帽222可以连接到钢罐，而阴极端帽228可以连接到盖的端子。
[0039]一旦利用已知技术制成，例如，真空回填技术，电解质填充液体和凝胶可以插入到电池卷筒中。填充电池卷筒210的一种方法还允许在电池的充电和放电时进行气体交换。这样做是可能的，它是使引导线或收集器延伸部分中有内置的凹槽或缺口，可以防止形成气密密封，并允许液体和气体传输通过凹槽或缺口。
[0040]为了形成附加的电路，热，和机械设施，柔性导电元件可以插入在端帽222和228与各自的电池外壳单元之间，例如，罐120和盖310。例如，可以利用弹簧负荷的分隔器，通过焊接或压力定位。在某些情况下，波浪形垫圈型设备可以在端帽与外电池外壳单元之间形成所需的连接。在其他的情况下，宽的导电和柔性带可以焊接到端帽和电池罐或端子，并通过自身弯曲，从而提供电连接器和弹簧(动态力)的功能。
[0041]虽然传统的电池设计当前试图提供有所需结果的高功率应用，但此处描述的实施例允许有减小阻抗的设计，它在高功率和高电流应用中有改进的电特性。电池内部和端帽的较低电阻也可以降低电池的热产生和耗散。我们描述的端帽以及它们连接到收集器延伸部分的方法可以给外电池元件提供良好的热库并防止在该电池内产生多余的热积累。
[0042]在利用LiFePO4石墨化学制作高功率的Li离子电池中，利用常规的方法制作电极，并利用电活性材料涂敷电流收集器的两个侧面。在一个或多个实施例中，双侧面阴极和阳极的厚度分别是200微米和100微米。阳极和阴极电流收集器的厚度约为12微米。分隔膜片的厚度约为25微米。尺寸约为0.16mm×0.32mm(横截面)的铝引导线和铜引导线同心地缠绕成卷筒状电池配置，例如，“18650”配置。
[0043]阴极和阳极的长度分别是约为55cm和61cm。激光焊接用于连接引导线到阳极和阴极延伸的电流收集器。铜带和铝带(8mm×0.1mm×2.0cm)分别用于连接凝胶卷筒到钢罐和顶端。在激活电池之后，18650基配置的1000Hz阻抗约为10.5毫欧姆。在大电流脉冲或连续的大电流放电时，该电池单元展示低的自发热现象。这个阻抗是与该电池中使用的电极长度有关，而有类似结构的“26650”配置电池单元的1000Hz阻抗约为8.5毫欧姆。
[0044]图10是按照本发明构造的电化学存储装置的叠层结构实施例。两个分隔膜片206a放置在电极204a与208a之间。引导线220a和226a分别放置在延伸部分212a和214a的邻近。最终的产品包含相对平坦叠层的分隔膜片和电极材料片，而引导线也是直的，它可以与平坦叠层片的直线外形保持一致。
[0045]图11是本发明的另一个实施例，其中分隔膜片2006被折叠成手风琴式样，它包含折叠部分2006a和2006b。其他的电极材料片2004和2008放置在折叠分隔膜片2006的两个相对侧面上。然后，添加端帽和端子连接到该组件上以制成电池装置。这种结构类似于图10所示的叠层结构，它可以延伸到(未画出)包含根据设计所需的许多薄层。
[0046]在阅读了以上的描述和实施例之后，在偏离本发明范围的条件下，专业人员可以对此处公开的内容作各种有用的改动和等效的替换。因此，本发明的范围不局限于以上讨论的具体实施例。

Claims (30)

1.一种电化学存储装置，包括：
包含负电极片、正电极片和设置在负电极片与正电极片之间的分隔片的卷状组件，负电极片和正电极片中至少一个电极片具有没有电极活性材料的边缘；和
沿所述至少一个电极片的边缘布置的导电引导线，该边缘没有电极活性材料，其中所述导电引导线和没有电极活性材料的边缘限定电极端帽，并且其中所述导电引导线在所述电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，被缠绕的导电引导线的厚度相当于在所述电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，以及所述负电极片，正电极片，分隔片和导电引导线缠绕在一个共同的轴上以形成绕组。
2.按照权利要求1的装置，其中选取引导线的实际尺寸以提供选取的热容量。
3.按照权利要求1的装置，其中所述电极片之一包括有活性材料层的电流收集片，该活性材料层设置在电流收集片的相对表面的一部分上。
4.按照权利要求1的装置，其中：
负电极片具有没有电极活性材料的边缘；
正电极片具有没有电极活性材料的边缘；
与没有电极活性材料的负电极片的边缘相邻地设置第一导电引导线，其中第一导电引导线和没有电极活性材料的负电极片边缘限定第一电极端帽；并且
与没有电极活性材料的正电极片的边缘相邻地设置第二导电引导线，其中第二导电引导线和没有电极活性材料的正电极片边缘限定第二电极端帽。
5.按照权利要求4的装置，其中第一电极端帽和第二电极端帽设置在卷状组件的相对端。
6.按照权利要求4的装置，其中第一电极端帽限定阴极端帽，而第二电极端帽限定阳极端帽。
7.按照权利要求6的装置，还包括：
外壳和盖，该外壳有导电部分，而盖有导电端子；和
其中阴极端帽电耦合到盖的导电端子，而阳极端帽电耦合到外壳的导电部分。
8.按照权利要求7的装置，还包括：电耦合阴极端帽到盖的柔性导电元件。
9.按照权利要求6的装置，还包括：
外壳和盖，该外壳有导电部分，而盖有导电端子；和
其中阳极端帽电耦合到外壳的导电端子，而阴极端帽电耦合到外壳的导电部分。
10.按照权利要求9的装置，还包括：电耦合阳极端帽到外壳的柔性导电元件。
11.按照权利要求4的装置，其中负电极片和第一导电引导线都是由铝制成，而正电极片和第二导电引导线都是由铜制成。
12.按照权利要求1的装置，还包括：在部分电极端帽的表面上设置的焊接接头。
13.按照权利要求12的装置，其中焊接接头是利用激光焊接制成的。
14.按照权利要求12的装置，其中焊接接头形成通过由导电引导线形成的相继绕组和限定电极端帽的电极片边缘的电连接。
15.按照权利要求12的装置，其中焊接接头沿径向设置在电极端帽的表面上。
16.按照权利要求1的装置，其中所述绕组是圆柱形外形的同心绕组。
17.按照权利要求1的装置，其中所述绕组是棱柱形外形的同心绕组。
18.按照权利要求1的装置，其中电极端帽还包含流体通道。
19.一种制造电化学存储装置的方法，包括以下步骤：
在负电极片与正电极片之间放置分隔片，其中正电极片和负电极片中至少一个电极片有没有电极活性材料的区域；
沿所述至少一个电极片的边缘放置导电引导线，该边缘没有电极活性材料，以使所述导电引导线在所述电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，以及被缠绕的导电引导线的厚度相当于在所述电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，其中导电引导线和没有电极活性材料的电极片的该区域形成电极端帽；和
关于一共同的轴缠绕所述负电极片、正电极片、分隔片和导电引导线。
20.按照权利要求19的方法，其中所述缠绕步骤形成卷状组件。
21.按照权利要求19的方法，其中在负电极片与正电极片之间安排分隔片的步骤还包括：堆叠负电极片与正电极片之间的分隔片以制成叠层组件。
22.按照权利要求19的方法，还包括：
在电极端帽表面的至少一部分上提供焊接接头，用于固定引导线到没有电极活性材料的电极片的所述区域。
23.按照权利要求22的方法，其中焊接接头沿径向设置在部分的电极端帽表面上。
24.按照权利要求19的方法，还包括：
电耦合电极端帽到电化学存储装置的端子，其中电化学存储装置的端子能够连接到外电路的端子。
25.一种制造电化学存储装置的方法，包括以下步骤：
提供负电极片，该负电极片具有没有电极活性材料的边缘；
提供正电极片，该正电极片具有没有电极活性材料的边缘；
在负电极片与正电极片之间放置分隔片；和
沿没有电极活性材料的负电极片的所述边缘放置第一导电引导线，以使所述第一导电引导线在所述负电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，以及被缠绕的所述第一导电引导线的厚度相当于在所述负电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，其中第一导电引导线和没有电极活性材料的负电极片的所述边缘限定第一电极端帽；和
沿没有电极活性材料的正电极片的所述边缘放置第二导电引导线，以使所述第二导电引导线在所述正电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，以及被缠绕的所述第二导电引导线的厚度相当于在所述正电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，其中第二导电引导线和没有电极活性材料的正电极片的所述边缘限定第二电极端帽，以及所述负电极片，正电极片，分隔片和第一及第二导电引导线缠绕在一个共同的轴上以形成绕组。
26.按照权利要求25的方法，还包括：
在第一电极端帽表面的至少一部分上提供焊接接头，用于固定第一引导线到没有电极活性材料的负电极片的所述区域；和
在第二电极端帽表面的至少一部分上提供焊接接头，用于固定第二引导线到没有电极活性材料的正电极片的所述区域。
27.按照权利要求25的方法，还包括：
电耦合第一电极端帽到电化学存储装置的第一端子；和
电耦合第二电极端帽到电化学存储装置的第二端子，其中电化学存储装置的第一端子和第二端子能够连接到外电路的端子。
28.一种电池封装装置，包括：
至少包含两个电互补电极片的至少一个组件，该组件有设置在两个电互补电极片之间的分隔片，其中至少一个电极片有没有电极活性材料的边缘；和
该至少一个组件还包含设置在电极片边缘邻近的导电引导线，该边缘没有电极活性材料，其中导电引导线和没有电极活性材料的边缘限定电极端子，并且其中所述导电引导线在所述电极片的边缘的相邻部分之间缠绕，被缠绕的导电引导线的厚度相当于在所述电极片的边缘的相邻部分之间存在的径向间隔，以及所述电极片，分隔片和导电引导线缠绕在一个共同的轴上以形成绕组。
29.按照权利要求28的装置，其中所述电池封装装置包括串联电连接的第一组件和第二组件。
30.按照权利要求28的装置，其中所述电池封装装置包括并联电连接的第一组件和第二组件。
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