CN106997963B

CN106997963B - 制造袋式电池的方法

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Publication number: CN106997963B
Application number: CN201710047716.0A
Authority: CN
Inventors: M·蔡; F·戴; Q·肖; L·杨; S·H·曾
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: US10629941B2; CN106997963A; US20170214079A1

Abstract

形成最外侧堆栈(其包括负极和布置在其相对表面上的隔膜)，以制造袋式电池。形成内堆栈，包括正极和子堆栈(即具有布置在其相对表面上的隔膜的另一个负极，以及另一个正极)。内堆栈被布置在最外侧堆栈上，以形成芯堆栈，使得i)内堆栈的一端大体上对准最外侧堆栈的一端，ii)最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii)内堆栈的正极毗邻最外侧堆栈的其中一个隔膜。最外侧堆栈的暴露部分围绕内堆栈的另一端折叠，并覆盖内堆栈外层的一部分。这样形成初始覆盖层。核心堆叠围绕初始覆盖层的至少一部分进行折叠。

Description

制造袋式电池的方法

背景技术

二次或可充电锂基蓄电池通常用于固定式和便携式设备中，比如客户电子设备、汽车以及航空业中遇到的那些设备。锂类蓄电池已经得到普及，其原因众多，包括相对较高的能量密度、当与其它类型的可充电蓄电池相比时不显现任何记忆效应、不使用时的低自放电速率、以及可以成形为广泛的多种形状（比如棱形）和尺寸，以便有效地填充电动车辆、移动手机和其它电子设备的可用空间。另外，锂基蓄电池在其使用寿命期限内经受重复电能循环的能力使得它们成为颇具吸引力和可靠的电源。

发明内容

本文公开了制造袋式电池（pouch format cell）的方法的实例，以及极片（tab）的附接方法的实例。

在制造袋式电池的方法的实例中，形成最外侧堆栈，所述最外侧堆栈包括负极以及布置在负极的相对表面上的隔膜。还形成内堆栈，所述内堆栈包括正极，以及另一负极、另一正极以及布置在其它负极的相对表面上的其它隔膜的至少一个子堆栈。内堆栈被布置在最外侧堆栈上，使得i）内堆栈的一端大体上对准最外侧堆栈的一端，ii）最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii）内堆栈的正极毗邻最外侧堆栈的其中一个隔膜。这样形成了芯堆栈。最外侧堆栈的暴露部分围绕内堆栈的另一端折叠，并覆盖内堆栈的外层的一部分，以形成初始覆盖层。芯堆栈围绕初始覆盖层的至少一部分折叠预定次数。

在极片附接方法的实例中，形成夹层结构，所述夹层结构包括毗邻电极布置的第一片箔，所述电极毗邻电极极片布置，所述电极极片毗邻第二片箔布置。焊接夹层结构。

附图说明

通过参照以下具体实施方式和附图，本发明的实例的特征将变得显而易见，其中相同的附图标记对应着类似的、尽管可能不相同的部件。为了简洁的目的，具有前述功能的附图标记或特征可以或无需结合它们出现的其它附图进行描述。

图1A和图1B是本文公开的极片附接方法的一个实例的示意图和透视图；

图2A和图2B是用于制造袋式电池的方法的一个实例的一部分的示意性透视图，其导致初始覆盖层的形成；

图3是被布置在最外侧堆栈上的内堆栈的示意性透视图，其中内堆栈的一端大体上对准最外侧堆栈；

图4示出了制造袋式电池的方法的实例的另一部分，其中初始覆盖层和袋式电池示出为示意性截面图；以及

图5是袋式电池的一个实例的示意透视图。

具体实施方式

锂基蓄电池通常通过可逆地在负极（有时称为阳极）和正极（有时称为阴极）之间传递锂离子来工作。负极和正极被布置在适于传导锂离子的电解质溶液所浸泡的高分子多孔隔膜的相对两侧上。在充电过程中，锂离子被嵌入/插入到负极中，在放电过程中，锂离子从负极逸出。每个电极还与相应的集电器相关联，其通过使电流在负极和正极之间流过的可中断外部电路相连。锂基蓄电池的实例包括锂硫蓄电池（例如，锂负极与硫基正极配对）、硅硫蓄电池（例如，硅基负极与硫基正极配对）、锂离子蓄电池（例如，非锂基负极与锂基正极配对）、以及锂-锂蓄电池（例如，锂基正极和锂基负极配对在一起）。

锂基蓄电池可以具有不同的配置结构，包括袋式电池。本文公开的方法的一些实例形成初始覆盖层，然后利用折叠或缠绕处理来形成袋式电池。袋式电池具有n层正极和负极，以及2n层隔膜。这与传统袋式电池的一个实例形成对比，其包括n层正极、n+1层负极和2n+2层隔膜。这还与传统袋式电池的另一个实例形成对比，其包括n层正极、n+1层负极、以及一个连续隔膜，连续隔膜缠绕在电极之间，因为连续隔膜通常具有的长度大于2n+2层隔膜。为此，本文公开的方法采用更少的材料，其可以增加体积能量密度。

通过采用特定的电极材料（比如锂负极、硫基正极），可以不使用集电器来形成本文公开的袋式电池中的电极。这样可以增加袋式电池的重量和体积能量密度。对于锂负极，这样还消除了对集电器的两侧进行涂覆的必要。

袋式电池还包括能对袋内的电极进行处理的极片。本文公开的极片附接方法提供了将极片附接到各个电极上的相对有效的方式。该方法消除了采用特殊模具以在电极上制造极片附接空间的必要。该方法还可以提高附接的机械性能。该方法还可以提高极片和电极之间的接触，比如当与通过压接工艺获得的接触相比时。

图1A和图1B中示出了极片附接工艺的一个实例。在图1A中，形成了夹层结构10，在图1B中，对夹层结构10进行了焊接。

夹层结构10包括第一片箔12、电极14、电极极片16、以及第二片箔18。如图所示，第一片箔12被布置成毗邻电极14，电极14被布置成毗邻电极极片16，电极极片16被布置成毗邻第二片箔18。在该特定实例中，夹层结构10的各部件12、14、16、18被布置成使得当它们被焊接时（图1B），各部件12、14、16、18均与毗邻的部件相接触（比如，12接触14、14接触16、16接触18），以及与电极12和电极极片16相接触，并被夹在第一和第二片箔18之间。

第一片箔12、电极极片16和第二片箔18可以沿电极14的长度L和宽度W的任何位置布置（图1B中所示），在此处可用于将电极极片16附接到电极14。尽管图1B示出了焊接之后从电极14的一侧20B延伸的电极极片16，应当理解，电极极片16可以替代地从电极14的另一侧20A或从其任一端22A、22B延伸。其中，电极极片16从电极14向外延伸至少部分地取决于最终单元的结构。

电极14可以是负极14NE或正极14PE。根据电极14的材料，电极14可以包括或不包括在其上布置活性材料（以及在一些情况下的粘合剂和导电填充物）的集电器。

负极14NE的实例包括锂金属（比如，锂箔片）和碳。锂金属和碳负电极14NE的一些实例无需集电器。负极14NE的其它实例包括石墨、锂钛、硅、硅氧化物SiO_x（0<x≤2））、硅合金（比如，硅锡）、硅碳复合物、锡、或氧化锡。这些材料均是可与粘合剂和/或导电性填料相结合的活性材料，并被布置在镍或铜集电器上，以形成负极14NE。负极14NE的又一个实例是带有锂的铜集电器。

正极14PE的一个实例包括硫碳复合物（比如，硫与碳的重量百分比范围为1:9到9:1）。硫碳复合正极14PE无需集电器。在一些情况下，硫碳复合物可以与与粘合剂和导电填充物结合，以形成正极14PE。正极14PE活性材料的其它实例可以与粘合剂和/或导电填充物相结合，并布置在铝集电器上，以形成正极14PE。正极活性材料的实例包括尖晶石氧化锰锂（LiMn₂O₄）、锂钴氧化物（LCO、LiCoO₂）、锰-镍氧化物尖晶石[Li(Mn_1.5Ni_0.5)O₂]、层状镍锰钴氧化物（具有的通式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中，M是镍、锰和/或钴的任何比率）。层状镍锰钴氧化物的特定实例包括（xLi₂MnO₃·(1−x)Li(Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3)O₂）。

其它合适的正极活性材料包括Li(Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3)O₂，Li_x+yMn_2-yO₄（LMO，0<x<1和0<y<0.1），锂铁聚阴离子氧化物（比如磷酸锂铁（LiFePO₄）或氟磷锂铁（Li₂FePO₄F））、LiNi_1- _xCo_1-yM_x+yO₂或LiMn_1.5-xNi_0.5-yM_x+yO₄（其中，M是由Al、Ti、Cr和/或Mg的任何比率组成）、锂镍钴铝氧化物（比如，LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂或NCA）、铝稳定锂锰氧化物尖晶石（比如，LixAl_0.05Mn_0.95O₂）、锂钒氧化物（LiV₂O₅）、Li₂MSiO₄（其中，M是由Co、Fe和/或Mn的任何比率组成），以及任何其它高能镍锰钴材料（HE-NMC、NMC或LiNiMnCoO₂）。对于“任何比率”，是指可按任何量存在的任何元素。因此，在一些实例中，M可以是Al，含有或不含有Cr、Ti和/或Mg，或所列元素的任何其它组合。在其它实例中，阴离子取代基可以由锂过渡金属基活性材料的任何实例的晶格形式制成，以使晶体结构稳定。例如，任何氧原子可以由氟原子取代。

粘合剂材料可以用于将活性材料结构性地保持在一起。粘合剂材料的实例包括聚偏氟乙烯（PVdF）、聚环氧乙烷（PEO）、三元乙丙（EPDM）橡胶、羧甲基纤维素（CMC）、丁苯橡胶（SBR）、丁苯橡胶羧甲基纤维素（SBR-CMC）、聚丙烯酸（PAA）、交联聚丙烯酸聚氮丙啶、聚酰亚胺、或任何其它合适的粘合剂材料。其它合适的粘合剂包括聚乙烯醇（PVA）、藻酸钠、或其它水溶性粘合剂。

导电填充材料可以是导电碳材料。导电碳材料可以是高表面积碳，例如乙炔黑（比如来自TIMCAL公司的超P®导电炭黑）。包括导电填充材料，以确保硫基活性材料和集电器和/或电极极片16之间的电子传导。

第一片箔12和第二片箔18可以由相同的材料形成。对于负极14NE，箔片12、18可以由镍箔或铜箔形成。对于正极14PE，箔片12、18可以是铝箔。这些箔片12、18可以提高极片附接的机械性能。

电极极片16的材料还可以取决于电极14是正极14PE还是负极14NE。正极14PE的电极极片16的合适材料的一个实例是铝，负极14NE的电极极片16的合适材料的实例是铜或镍。

如上所述，一旦形成夹层结构10，则将部件12、14、16、18焊接在一起。可以使用任何合适的焊接工艺，其实例包括超声波焊接或点焊等。

图1A和图1B中所示和所述的极片附接方法可以用于将电极极片16固定到电极14。电极14然后可以用于锂基蓄电池的实例，包括锂离子蓄电池、锂或硅硫蓄电池、锂-锂蓄电池等。采用电极14的锂基蓄电池的类型取决于电极14中的活性材料。

电极14还可以用于制造袋式电池的方法的实例中。图2A-图2B和图4中示出了该方法的一个实例。图2A和图2B示出了芯堆栈24和初始覆盖层26的形成，图4示出了导致袋式电池30形成的缠绕/折叠工艺。

制造袋式电池30的方法（图4）包括形成最外侧堆栈28和内堆栈32。

最外侧堆栈28包括负极14NE（比如，图2A中的最底部负极14NE）和布置在负极14NE的相对表面上的隔膜34。

内堆栈32包括正极14PE和至少一个子堆栈36。子堆栈36包括另一个负极14NE、另一个正极14PE以及布置在其它负极14NE的相对表面上的其它隔膜34。尽管未示出，应当理解，内堆栈32可以包括布置在正极14PE上的任何数目的子堆栈36。

每个隔膜34可以由例如聚烯烃形成。聚烯烃可以是均聚物（衍生自单体构成）或杂聚物（衍生自多于一种单体构成），且可以是线性或支链。如果采用衍生自两种单体构成的杂聚物，聚烯烃可以假设任何共聚物链结构包括那些嵌段共聚物或无规共聚物。如果聚烯烃是衍生自两种以上的单体构成，同样适用于此。作为实例，聚烯烃可以是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚乙烯和聚丙烯的混合物，或者多层结构的多孔聚乙烯/聚丙烯薄膜。商用多孔隔膜34包括单层聚丙烯膜，比如来自Celgard公司（北卡罗莱纳州夏洛特市）的CELGARD2400和CELGARD2500。应当理解，隔膜34可以被涂覆或处理，或者不进行涂覆或处理。例如，多孔隔膜34可以被涂覆或不涂覆，或者包括在其上的任何表面活性剂处理。

在其它实例中，多孔隔膜34可以由选自聚乙烯对苯二酸酯（PET）、聚偏氟乙烯（PVdF）、聚酰胺（尼龙）、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚酯聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）、聚酰亚胺（PI）、聚酰胺-酰亚胺、聚酯、聚甲醛（比如，缩醛）、聚对苯二酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇、聚丁烯、聚烯烃共聚物、丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物（ABS）、聚苯乙烯共聚物、共聚物（比如聚二甲基硅氧烷（PDMS））、聚苯并咪唑（PBI）、聚苯并唑（PBO）、聚苯（比如，PARMAX^TM（密西西比州圣路易斯湾的密西西比聚合物科技公司））、聚芳聚醚醚酮、聚酯八氟环丁烷、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯共聚物和三元聚合物、聚偏氯乙烯、聚氟乙烯、液晶聚合物（例如，VECTRAN^TM（德国Hoechst AG公司）和ZENITE®（特拉华州威尔明顿市杜邦公司））、芳族聚酸胺、聚苯醚和/或其组合的另一种聚合物形成。通常认为，可以用于多孔隔膜34的液晶聚合物的另一个实例是聚羟基（对-羟基苯甲酸）。在又一个实例中，多孔隔膜34可以选自聚烯烃（比如聚乙烯和/或聚丙烯）和以上所列其它聚合物的一种或多种的组合。

多孔隔膜34可以是由干法或湿法工艺制造而成的单层或者可以是多层（比如双层、三层等）叠层。

多孔隔膜34作为电绝缘体（防止短路发生）、机械支撑体以及阻挡件使用，以防毗邻电极14NE、14PE之间的物理接触。多孔隔膜34还确保锂离子通过电解质溶液填充其孔隙。

该方法进一步包括将内堆栈32布置在最外侧堆栈28上，以形成芯堆栈24，其由内堆栈32和最外侧堆栈28的所有部件组成。将内堆栈32布置在最外侧堆栈28上，使得i）内堆栈32的一端大体上对准最外侧堆栈28的一端，ii）最外侧堆栈28的另一端和最外侧堆栈28的一部分42依然暴露，以及iii）内堆栈32的正极14PE（其不是子堆栈36的一部分）毗邻最外侧堆栈28的其中一个隔膜34（其不是最外侧隔膜34, O）。将内堆栈32布置在最外侧堆栈28上的这些条件中的每一个将进一步进行描述。

内堆栈32被布置在最外侧堆栈28上，使得内堆栈32的一端大体上对准最外侧堆栈28的一端。对于“大体上对准”和“大体上对齐”，是指每个电极14NE、14PE的一端22A或22B（图1A和图1B所示）以及每个隔膜34的对应一端38A或38B彼此对齐，或者离电极14NE、14PE的端部22A或22B或38A或38B在适当的距离之内，或者隔膜34具有所有芯堆栈24部件的最短长度L。端部22A或22B以及端部38A或38B可以在缠绕/折叠工艺之前大体上对齐（比如，如图2A和图3所示），和/或可以在缠绕折叠工艺之后大体上对齐（比如，如图4中所示）。图2A中示出了大体上对齐的端部22A或22B和38A或38B的一个实例，其中所有端部22A和38A均彼此对齐（比如，在端部22A和38A处形成假想竖直平面）。图3中示出了大体上对齐的端部22A或22B和38A或38B的另一个实例，其中所有端部22A和38A均从具有所有芯堆栈24部件的最短长度的最顶部电极14PE的端部22A处延伸出适当距离。在图3中，具有最短长度的正极14PE是内堆栈32内的顶部或最外侧电极14PE，每个电极14NE、14PE的端部22A和38A以及其它隔膜34均从最顶部电极14PE的端部22A延伸适当距离。作为实例，大体上对齐的适当距离可以是至少1 mm。例如，将芯堆栈24从最顶部电极14PE上移下，那么每个隔膜34的端部38A和电极14NE、14PE的端部22A要比电极14NE、14PE或其正上方的隔膜34多延伸1 mm。

返回参照图2A，内堆栈32还被布置在最外侧堆栈28上，使得最外侧堆栈28的另一端依然暴露（即没有被内堆栈32覆盖）。应当理解，图2A中所示的最外侧堆栈28的其它端包括堆栈28内的两个隔膜34的端部38B以及堆栈28内的负极14NE的端部22B。

另外，如图2A中所示，内堆栈32还被布置在最外侧堆栈28上，使得最外侧堆栈28的一部分42依然暴露（即没有被内堆栈32覆盖）。暴露部分42足够长，使得其能够部分地围绕内堆栈32的另一端折叠。应当理解，图2A中所示的内堆栈32的其它端包括堆栈32内的两个隔膜34的端部38B以及堆栈32内的正极14PE和负极14NE的端部22B。图2B中示出了部分折叠的暴露部分42的一个实例。暴露部分42足够长，使得当折叠时，部分42可以覆盖内堆栈32的电极14PE、14NE的端部22B、38B和隔膜34，并可以覆盖内堆栈32的外层的一部分44。在图2A所示的实例中，内堆栈32的外层是正极14PE, O。

对于在内堆栈被布置在最外侧堆栈28上之后依然暴露的部分42，最外侧堆栈28的负极14NE和隔膜34比内堆栈28的负极14NE、正极14PE和其它隔膜34更长。在一个实例中，最外侧堆栈28的部件可以比内堆栈32的部件长大约4 cm。对应的堆栈28、32中的部件（尤其是电极14PE、14NE）的长度可以至少部分地取决于最终袋式电池30的活性材料载荷和预期容量（图4）。可以用于估算正极14PE（等式I）和负极14NE（等式II）的等式实例包括：

（I）

（II）。

在等式I中，

是正极的容量，

是区域容量，以及层数是芯堆栈24内的总层数。在等式II中，

是负极的容量，

是区域容量，

是内堆栈32内的负极14NE的长度，层数是芯堆栈24内的总层数，初始折叠长度等于图2A中42的长度，外层数是最外侧堆栈28的总层数。

如上所示，内堆栈32还被布置在最外侧堆栈28上，使得内堆栈32的正极14PE毗邻最外侧堆栈28的其中一个隔膜34。该正极14PE是内堆栈32的最底侧部件，且不被视为子堆栈36的一部分。该隔膜34是最外侧堆栈28的最顶侧部件（比如与隔膜34, O相对）。

形成的芯堆栈24包括n个正极和负极14PE、14NE，以及2n个隔膜34，其中单个隔膜被布置在毗邻的正极14PE和负极14NE之间。

在图2A中，形成了芯堆栈24。在图2B处，形成了初始覆盖层26。通过将暴露部分42围绕内堆栈32的其它端部进行折叠，从而形成初始覆盖层，使得其覆盖内堆栈32的电极14PE、14NE的端部22B、38B以及隔膜34，并覆盖内堆栈32的外层（比如14PE, O）的一部分44。

现在参照图4，示出了导致袋式电池30形成的缠绕/折叠工艺。在图4的左侧，示出了图2B的芯堆栈24和初始覆盖层26的示意性截面图。在图4的右侧，示出了袋式电池30的示意性截面图。

为了通过芯堆栈24和初始覆盖层26形成袋式电池30，芯堆栈24围绕初始覆盖层26的至少一部分来折叠预定次数（m）。在图4中，芯堆栈24在初始覆盖层26上被折叠一次（由图4中的最左侧大空心箭头标示），以形成袋式电池30。根据电极14NE、14PE和隔膜24的长度，芯堆栈24可以继续围绕初始覆盖层26的底部进行折叠。围绕初始覆盖层26可以继续折叠m次（图4中最右侧大箭头所示）。

图4中标出了芯堆栈24和初始覆盖层26的多种尺寸。长度L₀是初始覆盖层26的长度。长度L₀可以从电极14NE的端部22B或隔膜34的端部38B（以将部分44覆盖更多者为准）测量到折叠的暴露部分42所形成的芯堆栈24的端部46处。T₀是芯堆栈24的总厚度，T'是最外侧堆栈28的厚度。

袋式电池30的这些尺寸中的至少一部分可以采用芯堆栈24和初始覆盖层26的尺寸进行确定。简单参照图5，配置成包含图4中所示袋式电池30的袋式电池50具有宽度W、深度D和高度H。宽度W可以根据等式III进行确定：

（III）

以及深度D可以根据等式IV进行确定：

（IV）

如图4所示，当缠绕/折叠完成时，缠绕后的芯堆栈24的边缘58处的电极端部22A和隔膜端部38A可以大体上对齐。例如，当端部22A、38A在本方法开始时如图2A中所示对齐时，它们可以在本方法结束时如图4中所示大体上对齐。当端部22A、38A在本方法结束时如图4中所示大体上对齐时，可以对它们进行微调，以使它们如图2A中所示那样对齐。对于另一个实例，当端部22A、38A在本方法开始时如图3中所示对齐时，它们可以大体上对齐，使得端部22A和38A在本方法结束时彼此对齐（比如，在端部22A和38A处形成假想竖直平面）。在该实例中，端部22A、38A可以预先微调，以便在本方法结束时不进行微调。

另外，在缠绕/折叠工艺结束时，附接到负极14NE上的任何极片可以焊接在一起，以形成单个负极极片52（图5），且附接到正极14PE的任何极片可以焊接在一起，以形成单个正极极片54（图5）。

当袋式电池30完成时，可以将其密封到袋56内，如图5所示。在密封之前，可以将电解质加入到袋56。所用的电解质将至少部分地取决于所用的电极14NE、14PE。

锂离子蓄电池/袋式电池或锂-锂蓄电池/袋式电池的电解质包括有机溶剂和溶于有机溶剂中的锂盐。有机溶剂的实例包括环状碳酸酯（碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯）、直链碳酸酯（碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、脂族类羧酸酯（甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯）、γ-内酯（γ-丁酸内酯、γ-戊内酯）、直链结构醚类（1,2-二甲氧乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷）、环状醚类（四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃）及其混合物。在实例中，电解质是碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合物。锂盐的实例包括LiClO₄、LiAlCl₄、LiI、LiBr、LiSCN、LiBF₄、LiB(C₆H₅)₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(FSO₂)₂(LIFSI)、LiN(CF₃SO₂)₂(LITFSI)、LiPF₆、LiB(C₂O₄)₂(LiBOB)、LiBF₂(C₂O₄)(LiODFB）、LiPF₃(C₂F₅)₃(LiFAP)、LiPF₄(CF₃)₂、LiPF₄(C₂O₄) (LiFOP)、LiNO₃、LiPF₃(CF₃)₃、LiSO₃CF₃及其混合物。在一个实例中，电解质中的盐浓度大约为1摩尔/升。LiNO₃也可以作为添加剂被添加到电解质中。在这些情况下，锂盐的浓度可以大约是0.6摩尔/升加上添加剂LiNO₃。

锂或硅硫电池/袋式电池或锂锂电池/袋式电池包括醚基溶剂和溶于醚基溶剂的锂盐。醚基溶剂的实例包括1,3-二氧戊环（DOL）、1,2-二甲氧乙烷（DME）、氢呋喃（THF）、2-甲基四氢呋喃、1,2-二乙氧乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、四甘醇二甲醚（TEGDME）、聚乙二醇二甲醚（PEGDME）及其混合物。混合物的一个实例包括1,3-二氧戊环和1,2-二甲氧基乙烷。任何前述的盐类可以用于此电解质中。在一个实例中，电解质中的盐浓度大约为1摩尔/升。该电解质还可以包括其它添加剂，比如LiNO₃（除了另一种锂盐）和/或氟化醚。当包括时，氟化醚可以是二(2,2,2-三氟乙基)醚(F₃C-CH₂-O-CH₂-CF₃)和/或丙基1,1,2,2-四氟乙基醚(H₇C₃-O-CF₂-CHF₂)。电解质溶液24中的氟化醚的浓度范围从大约0.1 M到大约1 M。

为了进一步说明本发明，本文给出了一个实例。应当理解，该实例仅用于说明的目的，并不构成对本发明的范围的限制。

实例

采用镍锰钴（NMC）正极（涂覆在铝集电器的两侧）和无需集电器的锂金属负极来制造1Ah的袋式电池。采用本文公开的方法将极片附接到每个电极上。铝极片被布置成毗邻正极，极片和电极被夹在两个铝箔片之间。夹层用超声波进行焊接，以将铝极片固定到正极。镍极片被布置成毗邻负极，极片和电极被夹在两个镍箔片之间。夹层用超声波进行焊接，以将镍极片固定到负极。两个电极堆栈在一起，其间具有隔膜。隔膜是聚丙烯膜（CELGARD2400）。在该实例中，最外侧堆栈由负极和隔膜组成，内堆栈由正极组成。该实例不包括本文公开的额外子堆栈。最外侧堆栈的一部分围绕正极的端部折叠，以形成初始覆盖层，然后芯堆栈（包括负极、隔膜和正极）围绕初始覆盖层折叠9次，以形成袋式电池。下表中示出了各种参数。

对于传统袋式电池设计（包括具有极片区域和堆栈电极和隔膜的铜箔），能量密度大约是304 Wh/kg。对于传统设计，铜集电器大约是4.37 g。

当使用锂金属作为负极时，消除负极侧的集电器能够提高本文公开的袋式电池的能量密度。

应当理解，本文提供的范围包括所述范围和所述范围内的任何数值或子范围。例如，从0.1 M到1 M的范围应该被解释为不仅仅包括从大约0.1 M到大约1 M的明确列举的界限，还包括单个数值，比如0.5 M、0.75 M等，以及子范围，比如从大约0.3 M到大约0.9 M。此外，当“大约”被用于描述数值时，是指包含所述数值的细微改变（达到+/-10%）。

在整个说明书中，引用的“一个实例”、“另一个实例”、“一实例”等是指结合该实例所述的特定元素（比如，特征、结构和/或特性）被包括在本文所述的至少一个实例中，且可以存在于或不存在于其它实例中。另外，应当理解，任何实例的所述元素可以用任何适当的方式结合到各种实例中，除非上下文另外明确规定。

在对本文公开的实例进行描述和要求权利保护时，单数形式“一种”、“一个”以及“所述”包括复数对象，除非上下文另外明确规定。

尽管已经详细描述了多个实例，但应当理解，所公开的实例可以被改动。因此，上面的描述被认为是非限制性的。

Claims

1.一种用于制造袋式电池的方法，其包括：

形成最外侧堆栈，其包括负极以及位于所述负极的相对表面上的隔膜；

形成内堆栈，其包括：

正极；以及

包括另一负极、另一正极以及布置在所述另一负极的相对表面上的其它隔膜的至少一个子堆栈；

将所述内堆栈布置在所述最外侧堆栈上，使得i）所述内堆栈的一端对准所述最外侧堆栈的一端，ii）所述最外侧堆栈的另一端和一部分依然暴露，以及iii）所述内堆栈的所述正极毗邻所述最外侧堆栈的其中一个隔膜，从而形成芯堆栈；

将所述最外侧堆栈的暴露的部分围绕所述内堆栈的另一端进行折叠，并覆盖所述内堆栈的外层的一部分，以形成初始覆盖层；以及

围绕所述初始覆盖层的至少一部分折叠所述芯堆栈预定次数；

其中在形成所述最外侧堆栈和所述内堆栈之前，所述方法进一步包括通过如下将极片附接到所述负极中的每一者上：

形成夹层结构，所述夹层结构包括第一片箔、所述负极、所述极片、以及第二片箔；以及

焊接所述夹层结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述内堆栈包括多个子堆栈，且其中所述方法进一步包括：

对所述芯堆栈的边缘进行微调，使得所述正极、所述负极和所述隔膜在所述芯堆栈的所述边缘处彼此对齐。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述负极是锂金属，且其中所述袋式电池不包括负极侧的集电器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述正极是硫碳复合电极，且其中所述袋式电池不包括正极侧的集电器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述芯堆栈进行折叠之后，所述方法进一步包括将附接到所述负极中的每一者上的所述极片焊接在一起，以形成单个负极极片。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在形成所述最外侧堆栈和所述内堆栈之前，所述方法进一步包括通过如下将极片附接到所述正极中的每一者上：

形成夹层结构，所述夹层结构包括第一片箔、所述正极、所述极片、以及第二片箔；以及

焊接所述夹层结构。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在将所述芯堆栈进行折叠之后，所述方法进一步包括将附接到所述正极中的每一者上的所述极片焊接在一起，以形成单个正极极片。