CN103370824A - 用于生产在电化学能量存储电池中使用的包括填充有电解质的电极/分离器堆栈的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于生产具有板2(特别是电极板和/或分离器板2)的堆栈1和液体电解质4的电化学能量存储电池的方法,具有以下步骤:在堆栈1中的多个相邻板2之间产生空隙(步骤S1),使堆栈1与电解质4接触(步骤S2),移除在步骤S 1中在堆栈1中的多个相邻板2之间产生的空隙(步骤S3)。结果,电解质可在多个板2的表面快速地和均匀地分布。在本方法的特别优选实施例中,步骤S1具有以下子步骤:在至少一个点处相对彼此固定堆栈1中的多个板2(步骤S1.1,可选的),使堆栈1弯曲,其中堆栈1中的板2为至少部分可相对彼此移动(步骤S1.2),相对于彼此固定弯曲的堆栈1中的多个板2,其中在每个情况下,多个板2在至少两个点处相对彼此固定(步骤S1.3),使弯曲的堆栈1返回至大约对应于堆栈1的初始形状的形状,而维持来自步骤S1.1和/或S1.3的固定(步骤S1.4)。
Description
相关申请的交叉引用
通过引用方式将优先权申请DE 10 2010 052 843.9的内容在此以其全部内容并入到本申请。
技术领域
本发明涉及用于生产电化学能量存储电池的方法,该电化学能量电池具有多个板(sheet)(特别为电极和/或分离器板)的堆栈,以及液体电解质。
背景技术
术语“电化学能量存储电池”是指用于电能量的化学存储的设备的最小单元,其特别地为诸如碱性电池之类的非可再充电能量存储电池(也被称为原电池),以及诸如镍金属氢化物或锂离子电池之类的可再充电能量存储电池(也被称为二次电池或蓄电池)。
这种能量存储电池通常包括由交替地定位在彼此顶部的多个二维电极或电极层组成的电极布置,其中在这种布置中正电极(阴极)和负电极(阳极)交替定位。分离器或分离器层插入在两个相邻的电极或电极层之间并且用于防止具有不同极性的两个电极之间的电接触,并因此也防止短路。电极布置优选地填充有液体电解质以保证能量存储电池内的电传导性。取决于电极和分离器表面的构造(例如光滑的或多孔的),这些表面应当例如只被电解质润湿,或甚至被电解质注入。然而,电解质应当被散布以便尽可能完全地覆盖电极和分离器的表面,以便于保证良好的导电性并从而还保证电化学能量存储电池的高电容。
在锂离子电池的情况中,电极可由例如镀有石墨的铜箔或铝制成,并且分离器可由沉积在塑料基板上的陶瓷材料制成。分离器可例如包括包含锂离子的有机材料。
这种电极布置例如通过将放置在彼此顶部的一系列电极和分离器带卷起或通过可替选地将单独的电极板和分离器板分层堆积(layering)来生产。在分层堆积的电极布置的情况中,所有阳极板或所有阴极板以电传导的方式由用于放电的金属导体分别互联。
在本专利申请中,只考虑所描述的最后一种的通过将板(特别地为电极和分离器板)分层堆积而获得的电极布置。这种位于彼此的顶部地分层堆积的板的布置(其中单独的板形成实质上平坦的和实质上平行的表面),在以下被称为堆栈。术语“板”被理解为二维物体,优选地为薄的二维物体,即其在垂直于其表面的方向上的尺寸显著地小于完全位于表面内的最大圆周的直径的二维物体。在这种情况下的单独的板优选地为矩形且还优选具有相同尺寸。为此,参照相同尺寸的矩形板来描述本发明。然而应当注意地是,板还可为任意其它的形状和尺寸。
当生产具有这种电极布置的能量存储电池时,出现以电解质充分接触所有电极板和分离器板的表面的这种方式来用液体电解质填充电极布置的问题。这由于在生产过程中在紧接填充步骤之前单独的板已经紧密位于压紧在彼此顶部的事实而变得更加困难,并因此使电解质难以从外部渗透在板之间并且难以均匀和完全地散布以接触每个单独的板的全部表面。还有在外部区域中的、首先接触电解质的板可能变得完全饱和并(取决于材料)可能膨胀以使得电解质不能进一步渗透至板表面的内部区域的风险。
已知以堆栈被竖立定位且例如通过慢慢灌输或注入将电解质添加至堆栈的长边或窄边的这种方式来填充包括分离器板和一堆电极堆栈的这种电极布置。然后电解质由重力或毛细吸力向下吸入堆栈中并在那里或快或慢地散布并且均匀地散布在单独的板的表面上。散布过程由足够长的浸泡时间(可为大约几分钟、几小时或甚至几天)所支持,以便于保证电解质在板上的均匀分布。该浸泡时间引起生产过程中的实质延迟。
发明内容
因此,本发明的目的是发展一种方法,通过该方法可简单、快速以及可靠地使电解质与电极板和分离器板的表面接触。
这个目的由根据权利要求1的用于生产电化学能量存储电池的方法来解决,其中在从属权利要求中描述该方法的有益改进和实施例。
根据本发明的方法基于以下思想:如果在堆栈中的相邻的板中的每个之间存在小空隙,则液体电解质能够在堆栈的板之间通过并更容易地接触其表面。然而,因为堆栈中的板被一起紧密地布置在彼此的顶部,所以需要一种方法来“散开”堆栈中的板,从而使它们进入“瓣状”(lamella-like)结构。然后,可以以散开的一侧朝上的方式来竖立地定位堆栈,并且电解质可容易地被从上方引入到板之间的单独空间中。然后电解质会均匀地遍布堆栈中的所有板的所有表面,这是因为其能够直接并且以通畅的方式到达它们。
因此根据权利要求1的方法包括以下步骤,其中步骤还可被重复执行和/或以除所指示顺序以外的顺序来执行:
-在堆栈中的多个相邻板之间创建空隙。
-使堆栈与电解质接触。
-在堆栈中的多个相邻板之间创建的空隙被再次移除。
在本上下文中,空隙的宽度优选地为至少等于板的厚度,更优选地为至少板的厚度的两倍。
这里也是,可在当使堆栈与电解质接触时的时间点与当空隙被移除时的时间点之间提供特定的“浸泡时间”,其中必要的浸泡时间的持续时间大大短于板之间没有空隙的情况。
在根据本发明的方法的特别地优选实施例中,在堆栈中的多个相邻板之间创建空隙的步骤可包括至少以以下顺序的以下子步骤:
-在至少一个点处,堆栈中的多个板被相对彼此固定。在本上下文中,“固定”被理解成意味着优选地通过夹持和/或由阻挡物来防止在这个点处板朝着彼此的相对可移动性。在本方法中这个步骤在这个点处是可选的(见下文)。
-使堆栈弯曲,堆栈中的板为至少部分地可朝着彼此移动的。弯曲由来自外部的适当的力的施加来实现。在本上下文中,特别地通过板的弯曲硬度,通过从外部施加的力,或还通过在弯曲期间抵靠其来按压堆栈的塑形体,弯曲的堆栈的形状可为板自身材料属性的结果。
堆栈被弯曲成的角度(即,如果沿圆周弯曲的话,则为弯曲的堆栈关于这个圆周的包角),优选地被选择为尽可能地大。其优选地为至少90度,更优选地为至少180度。
由于单独的板的厚度而造成的堆栈还具有特定的总厚度,所以在堆栈的内部边缘上的板(最靠近弯曲的虚拟中心点)比在堆栈的外部边缘上的板(离弯曲的虚拟中心点最远)被弯曲的更多。垂直于弯曲发生的平面而延伸的、并因此自身不弯曲的单独板的侧边缘,从而朝着彼此稍微地移位。这种移动发生在在其上板未关于彼此被固定的板的一侧上,或者如果上述的固定步骤未被执行,则该移动可能在板的两个相对侧上。
-相对彼此固定在弯曲的堆栈中的多个板。如果在第一步骤中板已经相对于彼此被固定,则在这个步骤中只需要在至少一个另外的点处固定它们,否则在至少两个另外的点处固定它们。在所有情况中,现在在至少两个点处所有板相对于彼此被固定。
-保持已实现的固定下,弯曲的堆栈被恢复至大约对应于其原始形状的形状。堆栈的恢复优选地通过移除引起弯曲的外力来实现,据此堆栈通过单独的弯曲的板的放松而大约返回至其原始形状。然而,还可通过主动引入作用在弯曲力的相反方向上的力来恢复堆栈。
然而,如上所描述的通过弯曲堆栈及固定引起的多个板相对彼此的侧边缘的移位意味着板不能完全返回到它们原始的位置,在原始位置中它们相互平行。相反的,在每对相邻板之间,在这两个板上形成稍微不同的弯曲以补偿它们之间的相互移位,从而在它们之间形成小间隙,其朝着固定点变得更窄并且呈现间隙的对称形状,间隙是在中间最宽的。由于固定,堆栈保持机械稳定。
在执行这些步骤后,可使电解质与堆栈接触。在本发明的特别地优选实施例中,这通过倒入电解质来实现。优选地,为这个目的,以堆栈的在其上形成间隙的一侧朝上的方式来排列(align)堆栈。然后,优选地从上方以引导到堆栈上的液体流的方式将电解质倒入,例如通过慢慢灌输或注入。
可替选地,还可以将整个堆栈浸入电解池中,或相反地,通过将堆栈置于容器中,并且将电解质倒入所述容器中直至堆栈完全被电解质覆盖,来以电解质淹没堆栈。在两种方法中,可以通过导体(如果在这个生产过程中已存在的话)从上方保持堆栈,该导体无论如何不应当与电解质接触。
还可以在步骤S2中当使堆栈与电解质接触之时和/或使堆栈与电解质接触之后离心分离堆栈,其中离心分离被理解成意味着与旋转轴有关的快速旋转。在本上下文中,离心分离优选地关于堆栈的对称的一个或(连续地)多个对称轴执行,以便于避免在离心分离期间的堆栈的不平衡。如果当使堆栈与电解质接触时来执行离心分离,则优选地从上方沿离心分离进程的旋转轴将电解质倒入堆栈中。离心分离保证堆栈中的电解质的散布由于所生成的离心力而进一步被改善。
根据本发明的方法的最后一个步骤,堆栈中多个相邻板之间的空隙的移除在特别地优选实施例中通过释放已实现的固定来实现。如果板具有足够的弯曲硬度,则它们又一次自动地以平坦表面呈现它们的原始形状。同样地,堆栈也自动呈现包括紧密位于彼此顶部的板的其原始形状,其中电解质均匀地散布板的表面。可替选地,还可通过在释放固定之后向堆栈的两个最外层的板施加来自外部的柔和压力来恢复堆栈的原始形状。
在空隙被移除后,可从外部向堆栈施加力,使得在堆栈内部,电解质甚至更好地散布。该力优选为按压、刷或滚动运动。取决于运动的性质,优选地通过:来自外部的从一侧或两侧压紧堆栈的一个或多个板块、来自外部的抵靠按压堆栈的一侧或两侧的一个或多个刮刀通过在堆栈的表面上刷抹,或由来自外部的按压堆栈的一侧或两侧的一个或多个辊子通过在堆栈的表面上滚动,而进行施加。刷或滚动还可以发生在多个方向,以便于在堆栈的所有方向良好地散布电解质。
在本发明的优选实施例中,固定多个板、使堆栈弯曲以及恢复弯曲堆栈步骤的至少两个顺序被一个接一个地执行。据此,在两个连续步骤顺序中以相反方向使堆栈弯曲。这样的益处是:在堆栈的第一次弯曲和恢复之后具有最大弯曲的、并且在其之间创建最小间隙的板,在以相反方向使堆栈弯曲之后具有最小弯曲并且在其之间创建最大间隙,并且反之亦然。在这种方式中,在步骤的至少一个这种顺序之后,每两板之间的间隙大到足够允许电解质在那里容易地散布。还可以在执行步骤的第一顺序之后将部分电解质倒入到堆栈中,并在执行步骤的第二顺序之后将另外或剩余的部分电解质倒入堆栈中。
在本发明的进一步优选实施例中,固定多个板、使堆栈弯曲以及恢复弯曲堆栈步骤的至少两个顺序被一个接一个地执行。据此,在堆栈的不同点处至少部分地固定多个板,优选地沿堆栈的两个相对边缘顺截面方向从顶至底或从底至顶,其中堆栈被竖立定位。
此外当只以部分地并优选地顺截面方向的方式来固定多个板时,堆栈还可以几乎相同的方式被弯曲,并且板之间所期望的空隙该可因此以相同的方式创建。然而同时,保证了在整个过程中在板的表面上没有被覆盖或通过固定设备(例如夹持杆)抵靠相邻板而被按压的点。这样的点可能直到固定被释放之后才被电解质接近。因此,本实施例保证在堆栈中电解质的更好的散布。
在本发明的优选实施例中,弯曲的堆栈中的多个板在堆栈的两个相对边缘区域(优选地在堆栈的两个长边或两个窄边上)中被相对彼此固定。在这种方式中,在垂直于固定方向而延伸的方向上,在固定之后或之前分别容易地使堆栈弯曲。在这种方式中,在平行于堆栈的侧边缘的方向中执行方法的所有步骤,其可特别容易地机械地实现。
在本发明的优选实施例中,弯曲的堆栈中的多个板在堆栈的边缘的区域中以及在堆栈的非位于此边缘的至少一个角落的区域中被相对彼此固定。如果堆栈的两个相对侧不可用于固定的话(例如因为电解质要在这些侧中的一个上被倒入,并且由于生产过程期间的空间限制,所以堆栈的另一对相对侧不可接近),则在角落处固定堆栈是有益的。然而,在这个实施例中,也可以从不同侧倒入电解质,例如从长侧和从一个或两个窄侧,这保证堆栈中的板的完整表面的甚至更好的可到达性。
堆栈中的多个板相对彼此的固定优选地通过使用夹持元件来夹持多个板来实现。
在本上下文中,夹持意味着在所期望点处将外部压力从两侧施加至堆栈上,该压力被形成大小为使得板基本上不能够相对彼此移动,但也没有变形或损坏。针对此的合适夹持元件(例如夹持杆或点状(spot-shaped)夹具),例如由弹簧压力来偏置。
然而,可通过抵靠阻挡元件(例如阻挡轮廓)来定位弯曲的堆栈中的多个板以执行固定。这里,设计阻挡元件以使得当堆栈被恢复时,板被防止完全返回至它们的原始位置,这是因为其至少一个侧边缘毗邻在停止元件上。阻挡元件优选地为V形轮廓的形状。
在本发明的进一步优选实施例中,贯穿方法的所有或几乎所有的步骤,堆栈整个或部分地处于覆盖件内。这有助于保证在使电解质与堆栈接触之后,其不会从堆栈中泄露,并因此不需要临时密封措施。这继而显著简化了方法的动作过程。当然,这种构造需要的是覆盖件必须足够柔性以使单独过程步骤能够被执行,特别的是使堆栈弯曲和对板进行固定。
如果覆盖件是电化学能量存储电池的外部覆盖件的话,这是特别优选的。这种具有柔性外部覆盖件的能量存储电池(也被称为袋装或咖啡袋电池),是已知并被广泛使用的。因为在该方法执行前堆栈被插入其最终外部覆盖件,并在该方法执行期间和之后保留在这个外部覆盖件内,所以出于所描述的实施例目的而将该能量存储电池的外部覆盖件用作覆盖件使得该方法能够仍被进一步简化。
可替选地,覆盖件可为另外的柔性覆盖件,例如薄的弹性箔袋的形式,其之后在最终能量存储电池中(可能非柔性的)外部覆盖件内围绕堆栈而形成附加层。
附图说明
现将以几个实施例为基础并参考部分概略图1至图4来解释根据本发明的方法,其中:
图1示出在第一实施例中的方法步骤,其中在弯曲后在两个相对的侧处固定堆栈;
图2示出在第二实施例中的方法步骤,其中在弯曲前在第一侧处固定堆栈并且在弯曲后在第一侧的相对侧处固定堆栈;
图3示出在第三实施例中的方法步骤,其中在一侧和两个角落处固定堆栈。
图4示出第一实施例的变型,其中堆栈的两个相对侧边缘由两个阻挡轮廓固定。
具体实施方式
图1a)是包括六个电极板和分离器板2的堆栈1的横截面的概略图表示,其中单独板2之间的间隙只用于更清楚地显示板2;在现实中,板2紧密地位于彼此的顶部。
在图1b)中,通过两边缘夹具3在靠近两个相对侧边缘的两个点处松散地夹持堆栈1,使得板能够在两个夹持点处相对彼此移动。在图中,边缘夹具3的每个由通过虚线连接的两个黑正方形(夹持杆)来指示。每个夹持被设计成沿堆栈1的整个侧边缘来起作用。
在堆栈1被弯曲之前对板2进行固定的可选步骤(步骤S1.1)在本实施例中不执行。
在图1c)中,在弯曲方向5上沿大约圆形路径来使堆栈1弯曲(步骤S1.2)。因此,板2在边缘夹具3之间相对彼此移位。
在图1d)中,通过抵靠彼此支撑两个夹持杆来在两个边缘夹具3中的每一个处固定堆栈1的夹持,在每个情况中以两个向内指的箭头来指示(步骤S1.3)。板2现在不再能够在固定的边缘夹具3之间相对彼此移动。在这个固定之后,通过再次移除弯曲力,在方向7上堆栈被(尽可能地)恢复至其原始位置(步骤S1.4)。这引起板2之间所期望的空隙的创建,其空间从里至外变得更窄(从弯曲半径的中心点看去)。由于电极和分离器板2的弯曲硬度,只要边缘夹具3没有被释放,板2以及因此的还有板之间的空隙就保留它们在堆栈1的这种位置中的形状。
在图1e)中,电解质4(由图中的阴影来指示)被从上方以方向10倒入堆栈1中的板2之间的空隙中(步骤S2)。因为空隙,于是电解质能够在那容易地散布开,除了可能在固定的边缘夹具3的区域之外。
在图1f)中,可选地在短暂的浸泡时间之后,通过边缘夹具3的堆栈固定被再次移除。在这种方式中,堆栈最终恢复其平坦的、平行板2的原始形状,并且空隙被移除(步骤S3)。现在,电解质4还可在板2之间在边缘夹具的区域中散布。
使堆栈1弯曲,固定和释放边缘夹具3以及堆栈1的恢复通过合适的机械装置(未示出)来执行并且在生产过程中可为完全自动的。
图2中所示的方法不同于图1中所示的方法,在于:在被弯曲(步骤S1.1)之前,堆栈1由边缘夹具3在堆栈2的左边缘上固定,而在弯曲前由边缘夹具3在右边缘仅仅松散地夹持堆栈1(见图2b)。
在图2c)中,在弯曲方向5上使堆栈1弯曲,其中通过边缘夹具3的固定被保持(步骤S1.2)。在所示的实施例中,已固定的边缘夹具3在弯曲期间还保持不可移动;然而当堆栈1被弯曲时堆栈的这侧也可以被移动(如图1c)中的那样)。然而,在弯曲期间在堆栈1的右边缘上的边缘夹具3的区域中,板2仍然能够相对彼此移动。
在图2d)中,当堆栈1处于弯曲状态时,边缘夹具3还固定在堆栈1的右边缘上(步骤S1.3)。然后,堆栈1的右侧沿方向7被几乎恢复到其原始位置(步骤S1.4)。
与图1e)和图1f)相似,图2e)和图2f)表示电解质4的填充(步骤S2)和填充有电解质的堆栈1放松至其原始位置以及由此的空隙的去除。
图3a)为通过夹持杆8已经在其底部长边处被固定了的堆栈1的立体图(对应于步骤S1.1)。这是因为电极板2的导体片(tab)(未示出)位于堆栈1的这个长边处,该导体片已经连至组装件并且在这个生产步骤中不能再被释放。事实上,在这种情况下,图2中显示的方法可被类似地使用,其中在堆栈1的长边处夹持堆栈1且在窄边处填充电解质。然而,由于相对于长边的长度的堆栈1的窄边的短长度可能是不利的,这是因为电解质4随后将必须沿堆栈1的长边行进相对长的距离来到达堆栈1的最低点。
因此在这种情况下,以下经变型的方法被使用:
如图3b中所示的,在与夹持杆8相对的两个角落的区域中使用点夹具9来初始地基本上点状地松散地夹持堆栈1。
在图3c)中,然后沿着两个弯曲方向5和6在这两个角落处沿对角线向前弯曲堆栈1(步骤S1.2)。
然后,如图3d)中所示,点夹具9被固定(步骤S1.3),其又由向内指的箭头来表示,并且堆栈在方向7上(尽可能地)再次恢复至其原始位置(步骤S1.4)。据此,板2在上部的长边和在两个短边处都散开,其中在堆栈1中的两块板2之间的空隙的宽度从顶向下(夹持杆8的方向上)变得更窄。
这里也是,如图3e)中所示,电解质5被从上方以倒入方向10来倒入堆栈1中(步骤S2),并且在图3f)中的堆栈1由于固定的点夹具9的释放而最终恢复至其原始形状且在空隙被去除(步骤S3)之前,电解质5能够向下散布。
图4显示图1中所示的方法的变型,其中子图4a)、子图4b)和子图4c)对应于子图1b)、子图1c)和子图1d)的步骤。
在图4中,虽然堆栈1中的板2不被夹持,但其相对侧抵靠两个阻挡轮廓11来定位,其中的每个具有锐角形状的横截面(见图4a)。
在图4b)中,在弯曲方向5上堆栈1被弯曲,其中板2的侧边缘朝着彼此移位并且滑动进入各自阻挡轮廓11的内部(步骤S1.2)。
在图4c)中,堆栈1在方向7上恢复(步骤S1.4),其中板2的侧边缘被阻挡轮廓11适当地保持在它们相对彼此的偏移位置中(步骤S1.3),并且再次通过这个偏移来在单独的板2之间形成所期望的空隙。为了在阻挡轮廓11的内侧处适当地机械支撑板2的保持并为了防止板2在阻挡轮廓11的内侧处滑出,阻挡轮廓11的内侧还可以以粗糙、防滑或鳞状表面来布置。
在这种方式中,可以机械地非常简单的方式来相对彼此固定板2,而没有由夹持造成的破坏板2的风险。
参考符号列表
1 堆栈
2 板
3 边缘夹具
4 电解质
5,6 弯曲方向
7 返回方向
8 夹持杆
9 点夹具
10 电解质的倒入方向
11 阻挡轮廓
Claims (14)
1.一种用于生产电化学能量存储电池的方法,所述电化学能量存储电池具有板(2)特别地为电极板和/或分离器板(2)的堆栈(1),以及液体电解质(4),
其特征在于
所述方法至少包括以下步骤,其还可被重复地执行和/或以除了指示出的顺序以外的顺序来执行:
-在所述堆栈(1)中的多个相邻板(2)之间创建空隙(步骤S1),
-使所述堆栈(1)与所述电解质(4)接触(步骤S2),
-移除在步骤S1中在所述堆栈(1)的所述多个相邻板(2)之间创建的所述空隙(步骤S3)。
2.根据权利要求1所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在所述堆栈(1)中的多个相邻板(2)之间创建空隙的步骤S1至少包括以以下顺序的以下子步骤,步骤S1.1为可选的:
-在至少一个点处相对彼此固定所述堆栈(1)中的多个板(2)(步骤S1.1),
-使所述堆栈(1)弯曲,其中所述堆栈(1)中的所述板(2)至少部分地朝着彼此移动(步骤S1.2),
-在弯曲的堆栈(1)中相对彼此固定多个板(2),使得所述多个板(2)在至少两个点处被相对彼此固定(步骤S1.3),
-在保持来自步骤S1.1和/或S1.3的固定位置的同时,将弯曲的堆栈(1)恢复至大约对应于所述堆栈(1)的原始形状的形状(步骤S1.4)。
3.根据前述权利要求中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在步骤S2冲使所述堆栈(1)与所述电解质(4)接触是通过将所述电解质(4)倒入或注入所述堆栈(1)中、通过将所述堆栈(1)浸入所述电解质(4)和/或通过以所述电解质(4)淹没所述堆栈(1)来实现的。
4.根据前述权利要求中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在步骤S2中使所述堆栈(1)与所述电解质(4)接触期间和/或之后,所述堆栈(1)被离心分离。
5.根据前述权利要求中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在移除在步骤S1中在所述堆栈(1)中的多个相邻板(2)之间形成的空隙(步骤S3)之后,从外部将力施加至所述堆栈(1),力优选地以按压、刷或滚动运动的形式。
6.根据权利要求2所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在步骤S3中移除在步骤S1中在所述堆栈(1)中的多个相邻板(2)之间形成的空隙是通过释放步骤S1.1中和/或步骤S1.3中实现的固定来实现的。
7.根据权利要求2或6中的其中一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
固定多个板(2)(步骤S1.1和/或S1.3)、使所述堆栈(1)弯曲(步骤S1.2)和恢复弯曲的堆栈(1)(步骤S1.4)步骤中的至少两个顺序被一个接一个执行,其中在步骤S1.2中以各自相对方向(5,6)来弯曲所述堆栈(1)。
8.根据权利要求2、6或7中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
固定多个所述板(2)(步骤S1.1和/或S1.3)、使所述堆栈(1)弯曲(步骤S1.2)和恢复弯曲的堆栈(1)(步骤S1.4)步骤中的至少两个顺序被一个接一个执行,其中在步骤S1.1和/或S1.3中至少部分地在所述堆栈(1)的不同点处执行多个板(2)的固定。
9.根据权利要求2、6、7或8中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在步骤S1.1和/或S1.3中在所述堆栈(1)的两个相对边缘的区域中,弯曲的堆栈(1)中的多个板(2)被相对彼此固定。
10.根据权利要求2、6、7、8或9中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在步骤S1.1和/或步骤S1.3中在所述堆栈(1)的边缘区域中以及在所述堆栈(1)的非位于这个边缘的至少一个角落的区域中,弯曲的堆栈(1)中的多个板(2)被相对彼此固定。
11.根据权利要求2、6、7、8、9或10中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
在步骤S1.1和/或S1.3中,所述堆栈(1)中的多个板(2)的相对彼此的固定是通过借助夹持元件(3,8,9)夹持多个板或通过将所述多个板(2)抵靠阻挡元件(11)定位来实现的。
12.根据前述权利要求中的任一个所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
贯穿所述方法的所有或几乎所有步骤,所述堆栈(1)是部分地或完全地被封入在覆盖件内。
13.根据权利要求12所述的用于生产电化学能量存储电池的方法,
其特征在于
覆盖件形成电化学能量存储电池的外部覆盖件。
14.一种电化学能量存储电池,是以根据前述权利要求中的任一个所述的方法来生产的。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114351191A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-15 | 九江德福科技股份有限公司 | 一种铜箔面密度调整装置及其作用面制作方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014203147A1 (de) * | 2014-02-21 | 2015-09-10 | Robert Bosch Gmbh | Galvanisches Element |
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TWI740221B (zh) | 2018-12-17 | 2021-09-21 | 德商贏創運營有限公司 | 用於有機電池之改良固體電解質 |
US11742528B1 (en) * | 2023-01-04 | 2023-08-29 | Science Cadets, Inc. | Rollable, foldable, and stackable zinc bromine electrochemical cell |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1734599A2 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery and method of producing the same |
JP2009245819A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 積層式電池、積層電極体群作製冶具及びその冶具を用いた積層式電池の製造方法 |
CN101807712A (zh) * | 2009-02-13 | 2010-08-18 | 松下电器产业株式会社 | 电池和电容器的制造方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5512160A (en) * | 1995-08-10 | 1996-04-30 | Hughes Aircraft Company | Nickel-cadmium battery activation process |
JP4057674B2 (ja) * | 1997-06-03 | 2008-03-05 | 株式会社東芝 | 電池製造装置及び電池製造方法 |
US7718027B2 (en) * | 2005-05-11 | 2010-05-18 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Method and apparatus for concurrent welding and excise of battery separator |
US20090197160A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stack type battery |
US8865337B2 (en) * | 2008-03-24 | 2014-10-21 | Lightening Energy | Modular battery, an interconnector for such batteries and methods related to modular batteries |
-
2010
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- 2011-11-23 US US13/990,285 patent/US20130323584A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1734599A2 (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery and method of producing the same |
JP2009245819A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 積層式電池、積層電極体群作製冶具及びその冶具を用いた積層式電池の製造方法 |
CN101807712A (zh) * | 2009-02-13 | 2010-08-18 | 松下电器产业株式会社 | 电池和电容器的制造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114351191A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-15 | 九江德福科技股份有限公司 | 一种铜箔面密度调整装置及其作用面制作方法 |
CN114351191B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-09-12 | 九江德福科技股份有限公司 | 一种铜箔面密度调整装置及其作用面制作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20130122647A (ko) | 2013-11-07 |
DE102010052843A1 (de) | 2012-05-31 |
JP2014502016A (ja) | 2014-01-23 |
EP2647078A1 (de) | 2013-10-09 |
US20130323584A1 (en) | 2013-12-05 |
WO2012072220A1 (de) | 2012-06-07 |
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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