CN108886158A - 制造能量存储设备的方法 - Google Patents

制造能量存储设备的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108886158A
CN108886158A CN201780016923.8A CN201780016923A CN108886158A CN 108886158 A CN108886158 A CN 108886158A CN 201780016923 A CN201780016923 A CN 201780016923A CN 108886158 A CN108886158 A CN 108886158A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
current collection
slot
electrode layer
collection layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780016923.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108886158B (zh
Inventor
M.伦德尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dyson Technology Ltd
Dyson Ltd
Original Assignee
Dyson Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dyson Ltd filed Critical Dyson Ltd
Publication of CN108886158A publication Critical patent/CN108886158A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108886158B publication Critical patent/CN108886158B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H01G11/12—Stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/68—Current collectors characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/70—Current collectors characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/72—Current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76—Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H01G9/0032—Processes of manufacture formation of the dielectric layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/0029—Processes of manufacture
    • H01G9/0036—Formation of the solid electrolyte layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by their structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/07—Dielectric layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562—Solid materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/571—Methods or arrangements for affording protection against corrosion; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/40—Printed batteries, e.g. thin film batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

一种制造能量存储设备(1)的方法，包括形成堆叠，所述堆叠至少包括第一电极层(6)、第一电流收集层(12)和布置在第一电极层(6)和第一电流收集层(12)之间的电解质层(8)。在堆叠中形成穿过第一电极层(6)和电解质层(8)的第一槽(24)，由此形成第一电极层(6)和电解质层8)的暴露边缘。用电绝缘材料填充第一槽(24)的至少一部分，由此用电绝缘材料覆盖第一电极层(6)和电解质层(8)的暴露边缘。沿第一槽(24)的至少一部分切割绝缘材料和第一电流收集层(12)，以便于形成第一电流收集层(12)的暴露边缘。

Description

制造能量存储设备的方法
技术领域
本发明涉及一种制造能量存储设备的方法，且特别地但不排他的涉及一种能量储存设备，包括薄膜电池，其具有固态电解质。
背景技术
包括电极、电解质和电流收集器层的固态薄膜电池通常通过首先形成包括形成在基板上的第一电流收集层、电极层、电解质层、第二电极层和第二电流收集层的堆叠而制造。堆叠然后被切割为独立段以形成单个电池。每个电池于是可以被涂覆保护层，以便于防止层的钝化和可能的短路。
为了形成与电池的电连接，例如为了电连接彼此堆叠的多个电池的电流收集器，保护层的一部分被移除，例如通过蚀刻。替代地，掩模可以在涂覆步骤之前被施加，以确保每个电流收集器的一部分被暴露。在每种情况下，掩模或蚀刻的附加步骤增加了生产工艺的成本和复杂性。
发明内容
根据本发明，提供了一种制造能量存储设备的方法，包括：形成堆叠，所述堆叠至少包括第一电极层、第一电流收集层和布置在第一电极层和第一电流收集层之间的电解质层；在堆叠中形成穿过第一电极层和电解质层的第一槽，由此形成第一电极层和电解质层的暴露边缘；用电绝缘材料填充第一槽的至少一部分，由此用电绝缘材料覆盖第一电极层和电解质层的暴露边缘；以及沿第一槽的至少一部分切割绝缘材料和第一电流收集层，以便于形成第一电流收集层的暴露边缘。
本发明提供了简单、快速、低成本方法来制造固态电池，其具有暴露的电流收集器，其然后可以被容易地电连接到其它电池，以形成电池堆叠的一部分。
堆叠还可包括与第一电极层相关联的第二电流收集层，其中第一电极层和电解质层布置在第一和第二电流收集层之间。第一槽可形成在堆叠中穿过第二电流收集层，由此形成第二电流收集层的暴露边缘。
电绝缘材料可覆盖第二电流收集层的暴露边缘。
方法还包括在堆叠中形成穿过第一电流收集层、电解质层和第一电极层的第二槽，由此形成第一电流收集层、电解质层和第一电极层的暴露边缘；用电绝缘材料填充第二槽的至少一部分，由此用电绝缘材料覆盖第一电流收集层、电解质层和第一电极层的暴露边缘；以及沿第二槽的至少一部分切割绝缘材料和第二电流收集层，以便于形成第二电流收集层的暴露边缘。
所述第一电流收集层可形成第二电极层。替代地或附加地，堆叠还可包括布置在第一电流收集层和电解质层之间的第二电极层，且第一槽还形成为穿过第二电极层。
第一和/或第二槽可通过激光切割操作形成。在激光切割操作期间气态单体可被提供在第一和/或第二槽的区域中，使得气态单体通过激光切割操作聚合在槽中，以形成电绝缘材料。用电绝缘材料填充第一槽的至少一部分的步骤可包括用液体填充槽的至少一部分的步骤。液体可包括有机悬浮液体材料。液体可固化在槽中。能量储存设备可为电化学电池或电容器。
附图说明
为了更好地理解本发明，和更清楚地示出本发明如何发生作用，现在将通过实例、参考以下附图来描述本发明，其中：
图1是包括多个电池的能量储存设备的示意性图示；
图2是图1中所示的能量储存设备的示意性图示，其中电池被电连接；
图3a到3h示出了制造图1中所示的能量储存设备的电池的方法；
图4是图3a到3h中所示的方法的变式的示意性图示；以及
图5示出了图4中由虚线围绕的区域。
具体实施方式
图1显示了一种能量储存设备1，包括第一化学电池2，定位在第二化学电池4的顶部上。第一和第二化学电池2、4相同。然而，第一电池2是颠倒的。每个电池2、4包括堆叠，其具有负电流收集层6，其也形成负电极层(其在电池2、4的放电期间为阳极)，电解质层8，正电极层10(其在电池2、4放电期间为阴极)，和正电流收集层12。每个电池2沿相对侧由绝缘材料14、16界定。
在每个电池2、4的左手侧(如图1中所示)，绝缘材料14覆盖电解质层8、正电极层10和正电流收集层12的边缘。负电流收集层/负电极层6在每个电池2、4的左手侧上的边缘被暴露。
在每个电池2、4的右手侧(如图1中所示)，绝缘材料16覆盖负电流收集层/负电极层6、电解质层8和正电极层10的边缘。正电流收集层12在每个电池2、4的右手侧上的边缘被暴露。
能量储存设备1的益处在于电连接器18、20可以提供在两个电池2、4的相对侧上，如图2所示，使得在左侧的电连接器18接触每个电池2、4的负电流收集层6，但是被绝缘材料14防止接触其它层，而在右侧的电连接器20接触正电流收集层12，但是被绝缘材料16防止接触其它层。绝缘材料14、16由此防止在每个电池2、4中电流收集层6、12和其它层之间的短路。电连接器18、20可以，例如，为通过溅射施加到堆叠的边缘的金属化材料。电池2、4可由此简单且容易地以并联方式结合。
现在将参考图3a-3h描述制造图1中所示的电池的方法。
图3a示出了正电流收集层12，包括镍箔，但是应理解适当的金属可被使用，例如铝、铜或刚，或金属化材料，其包括金属化塑料，例如在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上的铝。第一正电极层10被沉积在电流收集层12上，例如通过流体沉积或蒸汽沉积，如图3b所示。正电极层10在放电期间形成阴极，且可包括适于通过稳定化学反应存储锂离子的材料，例如锂钴氧化物(Lithium Cobalt Oxide)或锂铁磷酸盐(Lithium Iron Phosphate)或碱金属多硫化物盐(alkali metal polysulphide salt)。电解质层8被沉积在正电极层10的顶部上，如图3c所示。对于电化学电池，电解质层可包括任何适当的材料，其为离子传导性，但是也是电绝缘材料，譬如锂磷氧氮(Lithium Phosporous OxyNitride，LiPON)负电极层6被沉积在电解质层8的顶部上，如图3d所示，其完成堆叠的组合。负电极层6还提供负电流收集器(其在放电时用作阳极)。在特定实施例中，负电流收集器和负电极层可以为独立层。负电极层可包括锂金属，石墨，硅或铟锡氧化物。
在负电流收集器为独立层的实施例中，负电流收集层可包括镍箔，但是应理解适当的金属可被使用，例如铝、铜或刚，或金属化材料，其包括金属化塑料，例如在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)上的铝。每个层可通过流体沉积法来沉积，其提供生产高均质层的简单有效的方法。
激光切割工具被用于在堆叠的上部和下部部分中切割平行交替的槽22、24，如图3e所示。堆叠的下部部分中的槽22从堆叠的上部部分中的槽24偏置。在下部槽22和上部槽24之间的堆叠的区域对应于单个电池。
堆叠的下部部分中的每个槽22被切割通过电流收集层12、正电极层10和电解质层8到负电极层6。
堆叠的上部部分中的每个槽24被切割通过负电极层6、电解质层8和正电极层10到电流收集层12。
切除操作产生沿每个层的边缘，其在相应槽中被暴露，且在上部槽24中暴露电流收集层12的上表面的一部分，在下部槽22中暴露负电极层6下表面的一部分。应理解每个槽的深度必须非常精确，以便于仅切割通过期望的层，并且防止或至少最小化要保留完整的层的任何移除。双光子激光切割(dual-photon laser cutting)技术是优选切割方法，因为它预期能够提供所需的精确性。然而，其它适当的切割方法可以被用于每个步骤，例如适用于移除材料以形成槽和/或独立电池的任何方法。不同方法可以被用于形成槽和用于形成电池的每个步骤，例如超声切割之后进行气体喷射。
在所示实施例中，切割操作在包括气态单体的环境中进行，该气态单体在切割操作期间聚合在由切割步骤形成的层的边缘上，以及在每个槽的底部处的电流收集层12的暴露的上表面上和负电极层6的暴露的下表面上。聚合物提供电绝缘塞26、28，其覆盖槽中各层的暴露边缘和暴露表面部分，如图3f所示。任何适当的聚合物可以被使用，譬如乙烯、氯乙烯或四氟乙烯。在替代实施例中，电绝缘塞可以通过以诸如有机悬浮液体材料填充槽，然后固化槽中的液体来形成。
一旦聚合物已经固化，堆叠被沿着槽22、24切割，如图3g中的虚线所示，为如图3h所示的独立电池。切割操作可仍通过激光执行。每个切割穿过绝缘塞26、28的中心，使得塞26、28分为两件，每件形成在每个相应电池2、4的它所附接的边缘和表面上的保护性覆盖物。
切割通过整个堆叠产生第一和第二电池2、4的正电流收集层12和负电极层6的暴露边缘，如图3h所示。
第二电池4被颠倒，且放置在第一电池2的顶部上，以产生如图1所示的能量储存设备1。电连接器18、20，例如金属化层，于是通过沿能量储存设备1的每侧溅射而形成，以便于连接在能量储存设备1的一侧上的每个电池2、4的正电流收集层12，以及在能量储存设备1的相对侧上的负电极层/负电流收集层6。
图4和5示出了上述方法的一个变式，其中连续堆叠被建立在一片正电流收集层12上，其可以例如从辊抽取，数百且可能数千的电池可以从其切下。一旦形成，堆叠折回到其自身上，如图4所示，以建立z折叠配置，其具有自身十个、优选数百个且潜在的数千个层，其中每个绝缘塞26、28被对齐，如图5所示。激光切割方法然后被用于在单个操作中切割通过所有堆叠(如图5中的虚线所示)，用于对齐该组塞中的每一个。
堆叠可以形成为使得它在切割槽之前和将堆叠切割为独立电池之前处于充电状态。槽的切割，其将电池的能量储存部件从彼此分离和/或随后的电流收集层的切割以将堆叠分离为独立电池可以改善制造和随后操作过程的安全性，因为并不需要操纵存储大量能量的较大堆叠。

Claims (13)

1.一种制造能量存储设备的方法，包括：
形成堆叠，所述堆叠至少包括第一电极层、第一电流收集层和布置在第一电极层和第一电流收集层之间的电解质层；
在堆叠中形成穿过第一电极层和电解质层的第一槽，由此形成第一电极层和电解质层的暴露边缘；
用电绝缘材料填充第一槽的至少一部分，由此用电绝缘材料覆盖第一电极层和电解质层的暴露边缘；以及
沿第一槽的至少一部分切割绝缘材料和第一电流收集层，以便于形成第一电流收集层的暴露边缘。
2.如权利要求1所述的方法，所述堆叠还包括与第一电极层相关联的第二电流收集层，其中第一电极层和电解质层布置在第一和第二电流收集层之间，其中第一槽形成在堆叠中穿过第二电流收集层，由此形成第二电流收集层的暴露边缘。
3.如权利要求2所述的方法，其中电绝缘材料覆盖第二电流收集层的暴露边缘。
4.如权利要求2或3所述的方法，所述方法还包括：
在堆叠中形成穿过第一电流收集层、电解质层和第一电极层的第二槽，由此形成第一电流收集层、电解质层和第一电极层的暴露边缘；
用电绝缘材料填充第二槽的至少一部分，由此用电绝缘材料覆盖第一电流收集层、电解质层和第一电极层的暴露边缘；以及
沿第二槽的至少一部分切割绝缘材料和第二电流收集层，以便于形成第二电流收集层的暴露边缘。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一电流收集层形成第二电极层。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述堆叠还包括布置在第一电流收集层和电解质层之间的第二电极层，且第一槽形成为穿过第二电极层。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中第一槽通过激光切割操作形成。
8.如权利要求7所述的方法，其中在激光切割操作期间气态单体被提供在第一和/或第二槽的区域中，使得气态单体通过激光切割操作聚合在槽中，以形成电绝缘材料。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中用电绝缘材料填充第一槽的至少一部分的步骤包括用液体填充槽的至少一部分的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述液体包括有机悬浮液体材料。
11.如权利要求10或11所述的方法，其中所述液体被固化在槽中。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述能量储存设备为电化学电池。
13.一种制造能量储存设备的方法，其基本如本文参考附图的描述和如附图所示。
CN201780016923.8A 2016-03-15 2017-03-02 制造能量存储设备的方法 Active CN108886158B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1604351.5 2016-03-15
GB1604351.5A GB2548361B (en) 2016-03-15 2016-03-15 Method of fabricating an energy storage device
PCT/GB2017/050550 WO2017158319A1 (en) 2016-03-15 2017-03-02 Method of fabricating an energy storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108886158A true CN108886158A (zh) 2018-11-23
CN108886158B CN108886158B (zh) 2021-07-20

Family

ID=55952315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780016923.8A Active CN108886158B (zh) 2016-03-15 2017-03-02 制造能量存储设备的方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10763551B2 (zh)
EP (1) EP3430670A1 (zh)
JP (1) JP6704465B2 (zh)
KR (1) KR102146362B1 (zh)
CN (1) CN108886158B (zh)
AU (1) AU2017235770B2 (zh)
GB (1) GB2548361B (zh)
RU (1) RU2692060C1 (zh)
TW (1) TW201806225A (zh)
WO (1) WO2017158319A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112470303A (zh) * 2018-07-20 2021-03-09 戴森技术有限公司 能量存储装置的堆叠

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2566472B (en) 2017-09-14 2020-03-04 Dyson Technology Ltd Magnesium salts
GB2566473B (en) 2017-09-14 2020-03-04 Dyson Technology Ltd Magnesium salts
GB2569387B (en) 2017-12-18 2022-02-02 Dyson Technology Ltd Electrode
GB2569392B (en) 2017-12-18 2022-01-26 Dyson Technology Ltd Use of aluminium in a cathode material
GB2569388B (en) 2017-12-18 2022-02-02 Dyson Technology Ltd Compound
GB2569390A (en) 2017-12-18 2019-06-19 Dyson Technology Ltd Compound
GB2575790B (en) * 2018-07-20 2021-11-24 Dyson Technology Ltd Energy storage device
GB2575785B (en) * 2018-07-20 2021-12-22 Dyson Technology Ltd Stack for an energy storage device
GB2575789B (en) * 2018-07-20 2021-11-03 Dyson Technology Ltd Energy storage device
GB2575792B (en) * 2018-07-20 2021-11-03 Dyson Technology Ltd Stack for an energy storage device
GB2575788B (en) * 2018-07-20 2022-02-09 Dyson Technology Ltd Energy storage device
JP7266214B2 (ja) * 2019-09-30 2023-04-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電動工具、及び電池パック
TWI723680B (zh) * 2019-12-13 2021-04-01 位速科技股份有限公司 蓄電裝置及蓄電裝置組結構
RU2765222C1 (ru) * 2020-12-30 2022-01-26 Тхе Баттериес Сп. з о.о. Способ формирования пленки LiCoO2 и устройство для его реализации
WO2022176304A1 (ja) * 2021-02-19 2022-08-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池の製造方法、電池、および積層電池
DE102022102761A1 (de) 2022-02-07 2023-08-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Feststoffzellenbatterie sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Feststoffbatterie

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04269721A (ja) * 1991-02-26 1992-09-25 Sekisui Fine Chem Kk 表面が改質されたポリマービーズ及びその製造方法
CN101128941A (zh) * 2005-01-20 2008-02-20 纳米太阳能公司 具有复合导电基底的光电子结构
CN101855770A (zh) * 2007-10-25 2010-10-06 应用材料股份有限公司 大量制造薄膜电池的方法

Family Cites Families (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3761500A (en) 1970-05-26 1973-09-25 Owens Illinois Inc Liquid double alkoxides
BE785737A (fr) 1971-07-05 1973-01-02 Ici Ltd Fibres d'oxydes metalliques
US4047289A (en) 1974-10-15 1977-09-13 Polaroid Corporation Method for forming a slurry battery cell
US3993508A (en) 1975-06-20 1976-11-23 Polaroid Corporation Method for manufacturing flat batteries
IT1112971B (it) 1979-04-04 1986-01-20 Anic Spa Processo per la sintesi di alcossialanati di metalli alcalino-terrosi
JPS5796472A (en) 1980-12-06 1982-06-15 Hitachi Maxell Ltd Manufacture of solid electrolytic cell
GB2128604A (en) 1982-10-19 1984-05-02 Harold Garton Emblem Aluminium alkoxide derivates
JPS6421870A (en) * 1987-07-15 1989-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of solid electrolyte cell
FR2657552B1 (fr) 1990-01-30 1994-10-21 Elf Aquitaine Procede et dispositif de decoupe d'un ensemble multicouche constitue d'une pluralite de couches minces.
US5136046A (en) 1990-09-28 1992-08-04 Ethyl Corporation Preparation of amine alanes
DE4227720C2 (de) 1991-09-18 1998-05-20 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen aus Spinell sowie Verwendung der danach hergestellten Träger
US5411592A (en) 1994-06-06 1995-05-02 Ovonic Battery Company, Inc. Apparatus for deposition of thin-film, solid state batteries
US5718989A (en) 1995-12-29 1998-02-17 Japan Storage Battery Co., Ltd. Positive electrode active material for lithium secondary battery
US6616714B1 (en) 1998-09-14 2003-09-09 Hydro-Quebec Process for cutting polymer electrolyte multi-layer batteries and batteries obtained thereby
JP4701463B2 (ja) 1998-11-05 2011-06-15 パナソニック株式会社 電池用電極板の活物質除去方法
US20020110733A1 (en) 2000-08-07 2002-08-15 Johnson Lonnie G. Systems and methods for producing multilayer thin film energy storage devices
US6660432B2 (en) 2000-09-14 2003-12-09 Ilion Technology Corporation Lithiated oxide materials and methods of manufacture
JP2002343342A (ja) 2001-05-22 2002-11-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池電極とその製造方法
JP2003226955A (ja) * 2002-02-05 2003-08-15 Yaskawa Electric Corp 表面改質方法及びその装置
US6923837B2 (en) 2002-02-26 2005-08-02 Lithium Power Technologies, Inc. Consecutively wound or stacked battery cells
KR100560540B1 (ko) 2003-07-18 2006-03-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 그의 제조 방법 및 그를포함하는 리튬 이차 전지
RU2343593C2 (ru) * 2004-05-31 2009-01-10 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Сборный аккумулятор и способ его изготовления
FR2874128B1 (fr) 2004-08-03 2006-10-13 Commissariat Energie Atomique Microbatterie comportant des connexions traversantes et procede de realisation d'une telle microbatterie
WO2008011061A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Cymbet Corporation Method and apparatus for solid-state microbattery photolithographic manufacture, singulation and passivation
KR20080079058A (ko) 2007-02-26 2008-08-29 엘지전자 주식회사 박막형 태양전지 모듈과 그의 제조방법
US7862627B2 (en) 2007-04-27 2011-01-04 Front Edge Technology, Inc. Thin film battery substrate cutting and fabrication process
JP5007677B2 (ja) * 2008-01-31 2012-08-22 日本ケミコン株式会社 固体電解コンデンサ及びその製造方法
JP5120026B2 (ja) * 2008-03-31 2013-01-16 日本ケミコン株式会社 固体電解コンデンサ及びその製造方法
KR101329636B1 (ko) * 2008-04-11 2013-11-14 가와사키 쥬코교 가부시키가이샤 밀폐식 각형 전지 및 이것을 사용한 전지 모듈
WO2010036723A1 (en) 2008-09-24 2010-04-01 The Regents Of The University Of California Aluminum substituted mixed transition metal oxide cathode materials for lithium ion batteries
FR2937633B1 (fr) 2008-10-24 2010-11-19 Saft Groupe Sa Materiau d'electrode positive pour accumulateur lithium-ion
FR2943181B1 (fr) 2009-03-16 2011-05-13 Commissariat Energie Atomique Microbatterie au lithium et son procede de fabrication
JP5247570B2 (ja) 2009-04-14 2013-07-24 株式会社アルバック 薄膜リチウム二次電池製造装置及び薄膜リチウム二次電池製造方法
CN101562245B (zh) 2009-05-22 2011-01-19 北京工业大学 一种高倍率富锂正极材料的改性方法
US8580332B2 (en) 2009-09-22 2013-11-12 Applied Materials, Inc. Thin-film battery methods for complexity reduction
US8464419B2 (en) 2009-09-22 2013-06-18 Applied Materials, Inc. Methods of and factories for thin-film battery manufacturing
CN101694876A (zh) 2009-10-22 2010-04-14 江西江特锂电池材料有限公司 富锂锰基正极材料及其制备方法
WO2011052607A1 (ja) 2009-10-29 2011-05-05 Ａｇｃセイミケミカル株式会社 リチウムイオン二次電池用正極材料の製造方法
JP2011108603A (ja) 2009-11-20 2011-06-02 Ulvac Japan Ltd 薄膜リチウム二次電池及び薄膜リチウム二次電池の形成方法
CN102656728B (zh) 2009-11-30 2015-02-11 Oc欧瑞康巴尔斯公司 锂离子电池及这类电池的制造方法
US20120225199A1 (en) 2010-02-05 2012-09-06 International Battery, Inc. Current collector coating for li-ion battery cells using aqueous binder
DE102010029282A1 (de) 2010-05-25 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Dünnschichtbatterie
WO2012054312A1 (en) 2010-10-18 2012-04-26 Microvast, Inc. Continuous prismatic cell stacking system and method
CN102054986B (zh) 2010-11-16 2013-04-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 微波法制备的超高容量锂离子电池正极材料及其方法
DE102010044080A1 (de) 2010-11-17 2012-05-24 Varta Microbattery Gmbh Herstellungsverfahren für Elektroden
US9130238B2 (en) 2011-06-10 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Methods of and hybrid factories for thin-film battery manufacturing
US20120321815A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 Applied Materials, Inc. Thin Film Battery Fabrication With Mask-Less Electrolyte Deposition
CN103636025B (zh) 2011-06-17 2016-06-22 应用材料公司 薄膜电池的无掩模制造
WO2013035519A1 (ja) 2011-09-09 2013-03-14 株式会社 村田製作所 全固体電池およびその製造方法
WO2013044114A1 (en) 2011-09-21 2013-03-28 Itn Energy Systems, Inc. Architectures for solid state batteries
CN103035900A (zh) 2011-10-10 2013-04-10 北大先行科技产业有限公司 一种高容量富锂正极材料及其制备方法
JP6209968B2 (ja) 2012-02-06 2017-10-11 日本電気株式会社 リチウムイオン電池およびその製造方法
DE102012208010A1 (de) 2012-05-14 2013-11-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Energiezelle und Vorrichtung zum Durchführen desselben
CN103918106B (zh) 2012-05-30 2017-06-13 Lg 化学株式会社 具有优良电极突片连接性的电极组件、包括电极组件的电池单元和装置及制造电极组件的方法
FR2993101B1 (fr) 2012-07-06 2015-07-17 Commissariat Energie Atomique Procede d'assemblage et d'encapsulation de microbatteries au lithium et microbatteries ainsi obtenue
CN102881873B (zh) 2012-09-28 2015-05-13 广东中科信泰新能源有限公司 层状富锂材料的制备方法
KR20150096756A (ko) 2012-12-19 2015-08-25 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 수직 박막 배터리들의 마스크-리스 제조
KR20140081468A (ko) 2012-12-21 2014-07-01 삼성에스디아이 주식회사 전해액 첨가제, 이를 포함하는 전해액 및 리튬 이차 전지
FR3002695B1 (fr) 2013-02-28 2021-04-02 I Ten Procede de fabrication d'une batterie monolithique entierement solide
US9437863B2 (en) 2013-03-05 2016-09-06 GM Global Technologies Operations LLC Surface coating method and a method for reducing irreversible capacity loss of a lithium rich transitional oxide electrode
CN103311513B (zh) 2013-06-03 2017-04-05 青岛乾运高科新材料股份有限公司 一种高性能层状固溶体锂电正极材料及其制备方法
CN103545519B (zh) 2013-07-19 2015-09-09 北京科技大学 一种碳包覆富锂正极材料及其制备方法
US20150050522A1 (en) 2013-08-14 2015-02-19 Arumugam Manthiram Lithium-rich layered oxide cathodes and rechargeable batteries containing lithium-rich layered oxides
KR101738734B1 (ko) 2013-09-26 2017-06-08 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지
KR101619604B1 (ko) 2013-09-26 2016-05-10 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 이차전지의 제조방법
KR101788353B1 (ko) * 2013-11-28 2017-11-15 주식회사 엘지화학 구형의 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지
CN203733894U (zh) * 2014-01-17 2014-07-23 宁德新能源科技有限公司 锂离子电池
DE102014100574A1 (de) 2014-01-20 2015-07-23 Teamtechnik Maschinen Und Anlagen Gmbh Batteriezellenverbindung
US9748582B2 (en) 2014-03-31 2017-08-29 X Development Llc Forming an interconnection for solid-state batteries
EP3164363B1 (en) 2014-07-03 2020-08-19 Csir Production of a layered lithium-manganese-nickel-cobalt oxide material
KR20160091172A (ko) 2015-01-23 2016-08-02 주식회사 포스코이에스엠 잔류 리튬이 감소된 양극활물질의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 잔류 리튬이 감소된 양극활물질
WO2016210419A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 Florida State University Research Foundation, Inc. Dry process method for producing electrodes for electrochemical devices and electrodes for electrochemical devices
KR101728826B1 (ko) 2015-07-14 2017-04-20 울산과학기술원 마그네슘 이차 전지용 전해질, 및 이를 포함하는 마그네슘 이차 전지
KR102010014B1 (ko) 2015-08-31 2019-08-12 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지 및 그의 구동방법
US10978709B2 (en) 2015-11-16 2021-04-13 The Regents Of The University Of California Lithium-excess cathode material and co-precipitation formation method
CN105742607A (zh) 2016-04-15 2016-07-06 东华大学 一种提高富锂正极材料首次库伦效率的方法
CN105810934B (zh) 2016-05-09 2019-07-05 北京工业大学 一种稳定富锂层状氧化物材料晶畴结构方法
CN106410186B (zh) 2016-11-17 2019-01-25 天津理工大学 一种富锂层状氧化物正极材料的制备方法及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04269721A (ja) * 1991-02-26 1992-09-25 Sekisui Fine Chem Kk 表面が改質されたポリマービーズ及びその製造方法
CN101128941A (zh) * 2005-01-20 2008-02-20 纳米太阳能公司 具有复合导电基底的光电子结构
CN101855770A (zh) * 2007-10-25 2010-10-06 应用材料股份有限公司 大量制造薄膜电池的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112470303A (zh) * 2018-07-20 2021-03-09 戴森技术有限公司 能量存储装置的堆叠

Also Published As

Publication number Publication date
GB201604351D0 (en) 2016-04-27
AU2017235770A1 (en) 2018-09-06
US20190115627A1 (en) 2019-04-18
CN108886158B (zh) 2021-07-20
KR102146362B1 (ko) 2020-08-20
US10763551B2 (en) 2020-09-01
TW201806225A (zh) 2018-02-16
AU2017235770B2 (en) 2020-01-16
EP3430670A1 (en) 2019-01-23
KR20180121619A (ko) 2018-11-07
WO2017158319A1 (en) 2017-09-21
JP2019511811A (ja) 2019-04-25
JP6704465B2 (ja) 2020-06-03
GB2548361A (en) 2017-09-20
RU2692060C1 (ru) 2019-06-20
GB2548361B (en) 2020-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108886158A (zh) 制造能量存储设备的方法
US9373869B2 (en) Bipolar all-solid-state battery
EP2973831B1 (en) Electrochemical cell including a folded electrode, components thereof, battery including the electrochemical cell, and method of forming same
US20180323416A1 (en) Method for producing an electrode composite
US10770756B2 (en) Method of manufacturing a lithium battery
EP3391442B1 (en) Lithium battery current collector comprising conductive pillared structures on a substrate
CN109792071B (zh) 用于制造电池组电池用的电极堆叠的方法和电池组电池
US20180294469A1 (en) All-solid-state battery and method for producing all-solid-state battery
CN105529489B (zh) 全固态二次电池组件的制备方法
US10553858B2 (en) Lithium electrode for a rechargeable lithium-ion battery and method for the manufacture thereof
KR101806416B1 (ko) 기준 전극(reference electrode)을 포함하는 리튬 이온 이차 전지
KR101701785B1 (ko) 리튬 이온 이차전지용 집전체 및 리튬 이온 이차전지용 양극
CN107819103B (zh) 具有提高的活性材料份额的电极
JP7077000B2 (ja) 電池セルのための電極スタックを製造する方法、及び、電池セル
KR20210027992A (ko) 접착제 도포 장치 및 접착제 도포 방법
KR101101546B1 (ko) 전기 화학 커패시터 및 이의 제조방법
KR101846748B1 (ko) 전고체 전지용 양극의 연속 제조방법
JP7099989B2 (ja) 二次電池及び二次電池の製造方法
US10361453B2 (en) Battery cell structure including a solid-state electrolyte
DE102015208435A1 (de) Separator für eine Batteriezelle und Batteriezelle
CN112449729A (zh) 能量存储装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant