CN115552656A - 包括折叠箔片部分的电池及其制作方法 - Google Patents

包括折叠箔片部分的电池及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115552656A
CN115552656A CN202180001306.7A CN202180001306A CN115552656A CN 115552656 A CN115552656 A CN 115552656A CN 202180001306 A CN202180001306 A CN 202180001306A CN 115552656 A CN115552656 A CN 115552656A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curved portions
portions
regions
width
battery
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.)
Pending
Application number
CN202180001306.7A
Other languages
English (en)
Inventor
A·苏布兰马尼安
D·G·福特
耿丹
李进维
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.)
Techtronic Cordless GP
Original Assignee
Techtronic Cordless GP
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 Techtronic Cordless GP filed Critical Techtronic Cordless GP
Publication of CN115552656A publication Critical patent/CN115552656A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • 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
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded 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
    • H01M10/05—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
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • 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
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • 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
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • 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
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • 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
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • 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
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409—Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

一种电池包括阳极、阴极、一个或多个隔膜以及电解质。该阳极、该阴极、该一个或多个隔膜以及该电解质以卷绕式配置布置。该阳极或该阴极中的至少一者包括箔片部分，该箔片部分具有多个不同宽度的弯曲部分，该多个弯曲部分向内朝向该卷绕式配置的轴线弯曲并且限定该卷绕式配置的边缘。

Description

包括折叠箔片部分的电池及其制作方法
技术领域
本披露总体上涉及电池，并且更具体地涉及电池电极。
背景技术
各种形式的电池的使用在当今世界已变得几乎无处不在。随着越来越多的便携式设备或无绳设备(诸如电动工具(例如，钻孔机、锯、割草机、鼓风机、打磨机等)、小型器具(例如，混合器、搅拌机、咖啡研磨机等)、通信设备(例如，智能手机、个人数字助理等)、以及办公设备(例如，计算机、平板电脑、打印机等))的广泛使用，使用化学过程和配置不同的电池技术很常见。
近年来，锂离子电池(LiB)配置在关于便携式设备或无绳设备的使用方面已广受欢迎。LiB可以具有相比某些其他可再充电电池配置(例如，镍镉(NiCd)电池)更高的能量密度、可以不具有记忆效应、并且可以经历低自放电。因此，LiB提供了当今便携式设备或无绳设备中常用的可再充电电池配置。
便携式设备或无绳设备的尺寸和重量通常是重要的考虑。由于车载可再充电电池系统(其可以包括呈电池组形式的多个单独电池)的尺寸和重量通常对便携式设备或无绳设备的整体尺寸和重量具有明显的贡献，因此可再充电电池的尺寸和重量在主机设备的设计中可能是重要的。在减小电池(诸如LiB和其他电池)的尺寸和重量的同时维持相对较高的电池能量密度可能会增加电池制造的成本。例如，随着电池的尺寸和重量的减小，电池的特征在电池制造工艺期间可能更容易受到损坏，这可能降低产品良率并且增加电池制造工艺的成本。
发明内容
在本披露的一些方面，电池制造工艺包括在电池的电极(诸如阴极或阳极)的箔片部分上形成成形的图案。该成形的图案可以包括基于“阶梯式”或“楼梯式”图案而成形的区域，其中，这些区域的宽度从该箔片部分的第一端向该箔片部分的第二端增大(例如，其中，与该第一端相邻的区域相比其他区域具有较小的宽度，并且其中，与该第二端相邻的区域相比其他区域具有较大的宽度)。电池制造工艺可以包括在该成形的图案的每个区域中形成一个或多个条带(或“标记”)，诸如通过在该成形的图案中激光切割多个切口来形成。
在执行缠绕工艺以产生电池的卷绕式配置(诸如“卷芯”配置)之后，可以执行折叠工艺以将条带向内朝向该卷绕式配置的轴线弯曲(或卷曲)。在一些实施方式中，执行折叠工艺可以包括使用旋转工具(诸如旋转叶片)施加力，以将条带向内朝向该卷绕式配置的轴线折叠。在使用折叠工艺折叠这些条带之后，可以将折叠的条带用作到电池或包括电池的设备的一个或多个其他部件的连接端子。例如，可以将焊接板焊接到这些条带，并且可以将该焊接板连接到与电池相关联的壳体或接头。
通过执行折叠工艺，在一些实施方式中，可以在不使用摩擦工艺来使该卷绕式配置的边缘平坦化的情况下使该卷绕式配置的边缘平滑。因此，可以避免在一些情况下由摩擦工艺导致的磨损(诸如由于摩擦电极的箔片部分而导致的物理损坏)。另外，使用折叠工艺代替摩擦工艺可以降低电池制造工艺的成本，诸如在实施激光切割工艺以形成区域和条带比实施摩擦工艺(这可能涉及专门的硬件、工具和设备)更便宜的实施方式中。在一些情况下，因为摩擦工艺可能与产品损坏或磨损相关联，所以使用折叠工艺代替摩擦工艺可以避免制造期间的一定产品损坏或磨损，从而提高与电池制作工艺相关联的产品良率。
进一步地，在一些实施方式中，可以基于在成形的图案中形成的条带的数量来降低或确定与电池相关联的阻抗。例如，如果电极连接到壳体或接头，则电极与壳体或接头之间的阻抗可以与在成形的图案中形成的条带的数量成反比。因此，在一些实施方式中，使用在成形的图案中形成的条带执行折叠工艺可以使电池的阻抗变化(例如，降低)，这可以增加与电池相关联的能量密度。
前面已经相当广泛地概述了一些示例和技术优点，以便可以更好地理解下面的详细描述。下文还将描述其他示例和优点。本领域技术人员应当理解，所披露的示例可以用作修改或设计用于实现相同目的其他结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，这样的构造不脱离本文中阐述的精神和范围。当结合附图考虑时，将从以下描述中更好地理解以下示例。然而，应该明确地理解，提供每个附图都是出于说明和描述的目的。
附图说明
图1A是展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些方面的图。
图1B展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1C展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1D展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1E展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1F展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1G展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1H展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1I展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图1J展示了与电池制作工艺的示例相关联的某些附加方面。
图2是展示了电池制作方法的示例的流程图。
具体实施方式
图1A是展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些方面的图。电池制作工艺100可以包括形成第一电极(例如，阴极102或阳极104中的一者)和第二电极(例如，阴极102或阳极104中的另一者)。箔片部分106或箔片部分可以形成在阴极102上，并且箔片部分108或箔片部分可以形成在阳极104上。在一个实施例中，阴极102是通过将阴极材料涂覆在箔片上同时留下裸箔部分来制造的。裸箔部分成为箔片部分106。类似地，阳极104是通过将阳极材料涂覆在箔片上同时留下成为箔片部分108的裸箔部分来制造的。
图1B是展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些方面的图。图1B展示了电池制作工艺100可以包括在阴极102的箔片部分106上、在阳极104的箔片部分108上或在这两者上形成多个区域。在一些示例中，可以通过去除箔片部分106、108的材料来产生多个区域中的每一个，诸如通过对箔片部分106、108进行切割(例如，激光切割)、钻孔、平坦化、模切或刻蚀。例如，形成在阴极102的箔片部分106上的多个区域可以包括第一区域112和第二区域114。作为另一示例，形成在阳极104的箔片部分108上的多个区域可以包括第一区域116和第二区域118。在一些示例中，多个区域中的每一个可以对应于阶梯式图案，并且每个区域可以对应于阶梯式图案的阶梯。为了进一步说明，第一区域112可以具有第一宽度W1，并且第二区域114可以具有不同于(例如，小于)第一宽度W1的第二宽度W2。第一区域116可以具有第三宽度(例如，第一宽度W1或另一宽度)，并且第二区域118可以具有不同于(例如，小于)第三宽度的第四宽度(例如，第二宽度W2或另一宽度)。在一些示例中，该多个区域可以对应于曲线图案或线性图案。在线性图案中，箔片部分的边缘与纵向方向(x轴)之间的角度可以在3度到20度之内，诸如5度、10度或13度。
图1C是展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些方面的图。图1C展示了电池制作工艺100可以包括在阴极102的多个区域上形成多个条带部分，在阳极104的多个区域上形成多个条带部分，或者以上两种情况都存在。在一些示例中，可以通过去除箔片部分106、108的材料来产生条带部分，诸如通过在箔片部分106、108内切割(例如，激光切割或模切)、钻孔、刻痕或刻蚀多个切口、孔或空腔。为了说明，电池制作工艺100可以包括在箔片部分106中形成多个条带部分，该多个条带部分包括第一区域112中的一个或多个第一条带部分(诸如代表性第一条带部分122)、并且包括第二区域114中的一个或多个第二条带部分(诸如代表性第二条带部分124)。作为另一示例，电池制作工艺100可以包括在箔片部分108中形成多个条带部分，该多个条带部分包括第一区域116中的一个或多个第一条带部分(诸如代表性第一条带部分126)、并且包括第二区域118中的一个或多个第二条带部分(诸如代表性第二条带部分128)。在一些实施方式中，在箔片部分106、108中形成条带部分可以包括使用激光切割工艺在箔片部分106、108中形成切口。
图1D是展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些方面的图。图1D还展示了阴极102的俯视图130，该阴极位于上方(例如，在y方向上)并且部分地遮蔽了阳极104以及处于阴极102与阳极104之间的一个或多个隔膜(下文称为隔膜142)。在俯视图130中，箔片部分106可以偏离阴极102(例如，可以在z方向上在该阴极之上延伸)，并且箔片部分108可以偏离阳极104(例如，可以在负z方向上在该阳极之上延伸)。进一步地，尽管为了说明起见，图1D描绘了阴极102、隔膜142和阳极104在x方向上偏离，但是应注意的是，阴极102、隔膜142和阳极104可以在x方向上对齐(在图1D中用虚线指示)。
图1D还展示了电池制作工艺100可以包括执行缠绕工艺140。例如，阴极102(和箔片部分106)和阳极104(和箔片部分108)被隔膜142分开，并且可以经由缠绕工艺140被卷绕或缠绕以产生卷绕式配置(诸如圆柱形“卷芯”配置)。为了进一步说明，图1D中的最右边缘可以朝向负x方向卷绕，使得箔片部分106、108的宽度较小的区域位于箔片部分106、108的宽度较大的区域的内侧。例如，在卷绕式配置内，区域114、118可以位于区域112、116的内侧。在一个示例中，具有相同宽度的区域在缠绕之后形成可维持的圆形形状。因此，当从端面观看时，将存在不同宽度的若干圆形形状，其中最外圈具有最大宽度并且最内圈具有最小宽度。具有不同宽度的区域沿径向方向朝向轴线154(在图1E和图1F中示出)布置。
在一个实施例中，阴极102、隔膜142和阳极104将被供应到轧制站，在该轧制站中，这三个层被一起缠绕成卷芯卷绕式配置。如果需要，可以提供销或管体，使得阴极102、隔膜142和阳极104可以缠绕在销上。在缠绕工艺之后，销或管体将被移除。
图1E和图1F展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些附加方面。在图1E和图1F中，阴极102(和箔片部分106)、阳极104(和箔片部分108)以及隔膜142以卷绕式配置150(例如，使用缠绕工艺140产生的圆柱形“卷芯”配置)布置。在卷绕式配置150中，阴极102和阳极104可以并置成面向螺旋线，以形成圆柱形电池单体。卷绕式配置150可以包括被布置在阴极102和阳极104的相对表面之间的隔膜142。在一些示例中，可以将胶带或其他材料施加到卷绕式配置150的外表面，以增加与卷绕式配置150相关联的稳定性(例如，通过防止在一些情况下卷绕式配置150散开)。
图1G展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些附加方面。在执行缠绕工艺140之后，电池制作工艺100可以包括执行折叠工艺160，以折叠、弯曲或卷曲阴极102的多个条带部分，以折叠、弯曲或卷曲阳极104的多个条带部分，或者以上两种情况都存在。为了进一步说明，使多个条带部分中的每一个径向向内朝向卷绕式配置150的轴线154弯曲可以包括使用如图1G的示例中展示的旋转工具162依次向该多个条带部分施加力。如本文所提及的，弯曲部分“径向向内”可以包括将这些部分从卷绕式配置150的外侧朝向卷绕式配置150的内侧(例如，沿卷绕式配置150的圆周)折叠、弯曲、卷曲或重新定位，这在一些实施方式中可以得到平坦的表面或基本上平坦的表面。
图1G展示了旋转工具162可以包括一个或多个尖端(诸如示例尖端164)。在一些示例中，旋转工具162包括三个尖端164，诸如在图1G的示例中展示的。在其他示例中，旋转工具162包括不同数量的尖端164。进一步地，在一些示例中，旋转工具162的一个或多个尖端164可以具有圆锥形形状，诸如在图1G的示例中示展示的。在其他示例中，旋转工具162的一个或多个尖端164可以具有不同的形状。
每个尖端164可以由旋转工具162的对应马达166驱动，该马达使尖端164围绕尖端164的轴线旋转。在一些示例中，轴线延伸通过圆锥形形状的顶点，该顶点可以与尖端164相关联或由该尖端限定。在一些示例中，每个马达166联接到旋转工具162的基座168。
在折叠工艺160期间，旋转工具162可以经由尖端164向卷绕式配置150的箔片部分施加力。为了说明，旋转工具162可以先向内朝向卷绕式配置150的轴线154折叠外部条带部分(具有较大的宽度)，然后向内朝向卷绕式配置150的轴线154折叠内部条带部分(具有较小的宽度)。例如，可以在折叠箔片部分106的其他条带部分之前(诸如在折叠第二条带部分124之前)向内折叠第一条带部分122。作为另一示例，可以在折叠箔片部分108的其他条带部分之前(诸如在折叠第二条带部分128之前)向内折叠第一条带部分126。
在一些实施方式中，卷绕式配置150可能在折叠工艺160期间经受多次折叠操作，诸如其中，在折叠箔片部分108的条带部分之前或之后经由旋转工具162折叠箔片部分106的条带部分。为了说明，折叠工艺160可以包括：经由旋转工具162折叠箔片部分106的条带部分，使卷绕式配置150旋转以将箔片部分108的条带部分暴露于旋转工具162，以及经由旋转工具162折叠箔片部分108的条带部分。在一些其他实施方式中，箔片部分106、108的条带部分可以被同时折叠，诸如通过使用两个旋转工具162并且通过将卷绕式配置150定位在这两个旋转工具162之间。
图1H展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些附加方面。在图1H中，卷绕式配置150包括不同宽度的弯曲部分，这些弯曲部分向内朝向卷绕式配置150的轴线154弯曲。例如，形成在阴极102的箔片部分106上的多个条带部分可以径向向内朝向卷绕式配置150的轴线154弯曲，以产生限定卷绕式配置150的第一边缘(例如，第一圆柱体基座)的弯曲部分170。作为另一示例，形成在阳极104的箔片部分108上的多个条带部分可以径向向内朝向卷绕式配置150的轴线154弯曲，以产生限定卷绕式配置150的第二边缘(例如，第二圆柱体基座)(诸如边缘174，如在图1I的示例中展示的)的弯曲部分172。
在一些实施方式中，弯曲部分170、172可以以与电池制作工艺100相关联的一个或多个角度或在一定角度范围内弯曲。为了说明，电池制作工艺100可以指定弯曲部分170、172在公差范围(诸如正负10％)内以(从端面相对于卷绕式配置150的轴线154观看)90度的目标角度弯曲。在该说明性示例中，弯曲部分170、172中的一个或多个可以以(相对于卷绕式配置150的轴线154)81度、90度或99度的角度弯曲。在其他示例中，作为说明性示例，目标角度可以对应于另一个角度，诸如锐角(例如，75度)或钝角(例如，100度)。另外，旋转工具162可以被配置为基于目标角度来操作，并且可以在目标角度的范围内是可调整的。例如，由旋转工具162施加的力的量可以基于与弯曲部分170、172相关联的目标角度。可以将目标角度或角度范围输入到计算机或控制器，该计算机或控制器耦合到旋转工具162并且被配置为操作该旋转工具，并且该计算机或控制器可以基于目标角度或角度范围向旋转工具162提供控制信号。
在一些实施方式中，弯曲部分170、172(即，箔片部分)朝向卷绕式配置150的轴线154弯曲。宽度较大的外部箔片部分将折叠在宽度较小的内部箔片部分上。为了便于折叠，箔片部分可以形成有狭缝，使得箔片部分形成若干个圆扇区。可以提供工具/叶片以将圆扇区朝向轴线154推动，以便折叠箔片部分。
在执行折叠工艺160之后，阴极102的多个弯曲部分可以包括与第一区域112相关联的第一条带部分，这些第一条带部分被布置成与卷绕式配置150的轴线154相距第一径向距离，并且该多个弯曲部分可以进一步包括形成在第二区域114上的第二弯曲部分，这些第二弯曲部分被布置成与卷绕式配置150的轴线154相距第二径向距离，其中，第二距离大于第一距离。例如，弯曲第一条带部分122和第二条带部分124可以产生阴极102的第一弯曲部分和第二弯曲部分，其中，相比于第二弯曲部分，第一弯曲部分与卷绕式配置150的轴线154相距更大的径向距离。作为另一示例，弯曲第一条带部分126和第二条带部分128可以产生阳极104的第一弯曲部分和第二弯曲部分，其中，相比于第二弯曲部分，第一弯曲部分与卷绕式配置150的轴线154相距更大的径向距离。
进一步地，与第二条带部分相比，第一弯曲部分可以具有更大的长度。例如，第一弯曲部分可以具有与宽度W1对应的第一长度，并且第二弯曲部分可以具有与宽度W2对应的第二长度，其中，第一长度大于第二长度。
图1J展示了与电池制作工艺100的示例相关联的某些附加方面。图1J的示例展示了在执行折叠工艺160之后，电池制作工艺100可以包括执行组装工艺190以形成电池180(诸如锂离子电池(LiB))。组装工艺190可以包括将一个或多个部件附接到电池180(例如，一个或多个电池单体组装操作)，将电池180集成在另一设备内，或其组合。在一些实施方式中，组装工艺190可以包括将焊接板194附接到弯曲部分170并且将焊接板196附接到弯曲部分172(例如，在边缘174处)。在一些示例中，使用焊接工艺将焊接板194、196附接到弯曲部分170、172。焊接板194、196可以提供与电池180相关联的导电表面。
在一些实施方式中，组装工艺190可以包括将电池180的盖192附接到焊接板194(例如，使用盖密封工艺或盖焊接工艺)，并且可以包括将电池180的基座198附接到焊接板196(例如，使用焊接工艺(诸如底部焊接工艺)经由基座接触件199将基座198连接到焊接板196)。为了进一步说明，在一些示例中，焊接板194包括可以被焊接到盖192的凸片195(例如，焊接板194的突起)。取决于具体的实施方式，组装工艺190可以进一步包括一个或多个其他操作，诸如附接电池180的壳体(例如，经由壳体插入操作附接到焊接板194)，附接电池180的接头(例如，附加到焊接板196)，将外壳附接到卷卷绕式配置150(例如，通过在将焊接板194、196附接到卷绕式配置150之后，将卷绕式配置150插入外壳内)，执行卷曲操作，执行电解质注入，执行密封操作，执行一个或多个其他操作或其组合。
在一些示例中，折叠工艺160可以产生卷绕式配置150的相对平滑或平坦的边缘。因此，在一些实施方式中，箔片部分108可以不经受摩擦工艺。避免摩擦工艺可以减少与电池制作工艺100相关联的成本(例如，通过避免使用执行摩擦工艺的专用工具或设备)。进一步地，因为在某些情况下摩擦工艺可能与产品损坏或磨损相关联，所以避免摩擦工艺可以增加与电池制作工艺100相关联的产品良率。
在一些实施方式中，与电池180相关联的阻抗至少部分地基于电池180中包括的弯曲部分的数量(或基数)。例如，在一些实施方式中，每个弯曲部分可以包括或对应于位于阴极102与电池180的壳体之间或阳极104与电池180的接头之间的导电通道。因此，在一些实施方式中，可以通过增加电池180的弯曲部分的数量(诸如通过减小弯曲部分的宽度)来降低与电池180相关联的阻抗。在一些实施方式中，在制造期间(针对电池180的不同应用或实施方式)可以通过调节弯曲部分的数量来调节电池180的目标阻抗，这与一些其他电池阻抗调节技术相比可能相对廉价。
尽管在图1A至图1J中描绘了某些示例用于说明，但是应注意的是，其他示例也在本披露的范围内。例如，尽管图1B展示了可以在箔片部分106、108中的一者或两者上形成阶梯式图案(包括区域112、114、116和118)，但是在其他实施方式中，可以在箔片部分106、108中的一者或两者上形成另一种图案(替代性地或除了阶梯式图案之外)。作为示例，可以在箔片部分106、108中的一者或两者上形成相对“平滑”或线性的梯度图案、弯曲的图案或另一种图案。进一步地，尽管图1B的示例展示了箔片部分106、108中的每一个上的四个区域，但是在其他实施方式中，可以在箔片部分106、108中的一者或两者上形成不同数量的区域(例如，两个区域、三个区域、五个区域或另一数量的区域)。另外地，尽管图1C的示例展示了形成在箔片部分106、108的每个区域上的五个条带，但是在其他实施方式中，可以在箔片部分106、108中一个或多个区域上形成不同数量的条带(例如，两个条带、三个条带、四个条带、五个条带或另一数量的条带)。
图2是展示了电池制作方法200的示例的流程图。在一些示例中，执行方法200以制作电池180。方法200的操作可以由制作设备发起、执行或控制，该制作设备可以包括处理器、存储器或图1G的旋转工具162中的一者或多者。
方法200包括在204处对与组装该电池相关联的阳极和阴极进行涂覆。例如，阴极和阳极可以分别对应于阴极102和阳极104。为了进一步说明，阴极102可以通过将阴极材料涂覆在箔片上同时留下未涂覆部分(例如，箔片部分106)来制造，并且阳极104可以通过将阳极材料涂覆在箔片上同时留下未涂覆部分(例如，箔片部分108)来制造。
方法200进一步包括在206处在与阳极或阴极中的一者或两者相关联的箔片部分上限定多个区域。该多个区域中的第一区域具有第一宽度，并且该多个区域中的第二区域具有与第一宽度不同的第二宽度。例如，该多个区域可以包括第一区域112和第二区域114。第一区域112可以具有第一宽度W1，并且第二区域114可以具有第二宽度W2。作为另一示例，该多个区域可以包括第一区域116和第二区域118。第一区域116可以具有第一宽度W1，并且第二区域118可以具有第二宽度W2。
方法200可以可选地包括在箔片部分的多个区域中限定多个条带部分。例如，该多个条带部分可以包括条带部分122和124中的任何一个。替代性地或另外地，该多个条带部分可以包括条带部分126和128。
方法200进一步包括在210处执行缠绕工艺以产生包括阴极、阳极、一个或多个隔膜以及电解质的电池的卷绕式配置。例如，可以执行缠绕工艺140以产生卷绕式配置150。在执行缠绕工艺140之后，卷绕式配置150的至少第一端包括由该多个区域形成的多个环形区域。该多个环形区域包括第一环形区域，该第一环形区域与卷绕式配置的轴线相距第一距离并具有第一宽度，并且该多个环形区域进一步包括第二环形区域，该第二环形区域与卷绕式配置的轴线相距第二距离并具有第二宽度。第二距离大于第一距离。如本文所提及的，“环形”可以指基本上圆形、椭圆形或其他弯曲的形状。在一些制作工艺中，如果多边形形状近似为圆形、椭圆形或其他弯曲形状，则该多边形形状可以近似并且可以被称为“环形”。
方法200进一步包括在212处向内朝向卷绕式配置的轴线弯曲该多个环形区域，以产生限定卷绕式配置的边缘的多个弯曲部分。例如，可以执行折叠工艺160以产生弯曲部分170、弯曲部分172或两者。在一些示例中，该多个弯曲部分的宽度可以是逐渐变化的(例如，作为图1B所展示的不同宽度的结果)。
在方法200的一些实施方式中，该多个弯曲部分包括与第一区域(诸如第一区域112)相关联的第一弯曲部分，并且这些第一弯曲部分被布置成与卷绕式配置150的轴线154相距第一径向距离。该多个弯曲部分可以进一步包括形成在第二区域(诸如第二区域114)上的第二弯曲部分，并且这些第二弯曲部分被布置成与卷绕式配置150的轴线154相距第二径向距离。第二径向距离可以大于第一径向距离，并且第二弯曲部分的宽度可以大于第一弯曲部分的宽度。第一弯曲部分和第二弯曲部分中的每一个可以通过在其中形成狭缝(诸如使用激光切割工艺以形成图1C的条带部分)而包括多个弯曲条带部分。第二弯曲条带部分可以在第一弯曲部分上弯曲(例如，使用折叠工艺160)。
尽管已经总体上描述了某些材料，但是本领域技术人员将认识到，可以基于具体的应用选择合适的材料。为了说明，在一些实施方式中，箔片部分106、108包括铝(Al)材料、铜(Cu)材料或另一种材料中的一种或多种。为了进一步说明，取决于具体的实施方式，阴极102和阳极104可以各自包括涂覆有阴极材料(诸如锂金属氧化物、合金、或化合物)、橄榄石、尖晶石、阳极材料(诸如石墨、石墨烯、硅或氧化硅)或另一种材料或由其形成的平面主体(例如，薄片或面板)。在一些实施方式中，电解质被布置在卷绕式配置150内。作为说明性示例，电解质可以包括有机溶剂、聚合物电解质、陶瓷固体电解质、离子液体电解质或另一种材料。进一步地，一个或多个隔膜(诸如隔膜142)可以包括一种或多种聚烯烃材料(诸如聚丙烯或聚乙烯)，并且可以在一侧或多侧上涂覆有陶瓷层以提高机械强度。在一些示例中，隔膜142包括多个层，诸如两个层。
本文所描述的电池可以集成到电子设备中。在一些实施方式中，可以将多个电池集成到电子设备的电池组中。电子设备的示例包括各种便携式设备或无绳设备，诸如电动工具(例如，钻孔机、锯、割草机、鼓风机、打磨机等)、小型器具(例如，混合器、搅拌机、咖啡研磨机等)、通信设备(例如，智能手机、个人数字助理等)、以及办公设备(例如，计算机、平板电脑、打印机等)。进一步地，尽管已经参考在各种便携式设备或无绳设备中的使用描述了电池和电池组的示例，但是应当理解，这种电池和电池组的使用不限于此。根据本文的示例被配置成提供高功率和高能量密度的电池和电池组可以例如用于为诸如电动车辆、备用/不间断电源供应器等设备供电。
尽管已经描述了某些示例，但是应当理解，在不脱离本披露的精神和范围的情况下，本文可以进行各种改变、替换和变更。此外，本披露的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的具体示例。如本领域技术人员从披露内容中将容易理解的，可以利用目前存在或以后将要开发的、执行基本相同的功能或实现与本文所描述的对应示例基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法、或步骤。因此，所附权利要求旨在将这样的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。
此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的具体实施例。

Claims (20)

1.一种电池，包括：
阳极；
阴极；
一个或多个隔膜；以及
电解质，其中，该阳极、该阴极、该一个或多个隔膜以及该电解质以卷绕式配置布置，并且其中，该阳极或该阴极中的至少一者包括箔片部分，该箔片部分具有多个不同宽度的弯曲部分，该多个弯曲部分向内朝向该卷绕式配置的轴线弯曲并且限定该卷绕式配置的边缘。
2.如权利要求1所述的电池，其中，该多个弯曲部分包括第一弯曲部分，这些第一弯曲部分形成在该箔片部分的多个区域中的第一区域上、并且被布置成与该卷绕式配置的轴线相距第一径向距离，其中，该多个弯曲部分进一步包括第二弯曲部分，这些第二弯曲部分形成在该箔片部分的多个区域中的第二区域上、并且被布置成与该卷绕式配置的轴线相距第二径向距离，其中，该第二径向距离大于该第一径向距离，并且其中，这些第二弯曲部分的宽度大于这些第一弯曲部分的宽度。
3.如权利要求2所述的电池，其中，这些第一弯曲部分具有第一长度，并且其中，这些第二弯曲部分具有大于该第一长度的第二长度。
4.如权利要求2所述的电池，其中，这些第一弯曲部分和这些第二弯曲部分通过在其中形成狭缝而包括多个弯曲条带部分。
5.如权利要求2所述的电池，其中，这些第二弯曲部分折叠在这些第一弯曲部分上。
6.如权利要求1所述的电池，其中，该多个弯曲部分的宽度是逐渐变化的。
7.一种制作电池的方法，该方法包括：
对与组装该电池相关联的阳极和阴极进行涂覆；
在与该阳极或该阴极中的一者或两者相关联的箔片部分上限定多个区域，其中，该多个区域中的第一区域具有第一宽度，并且其中，该多个区域中的第二区域具有与该第一宽度不同的第二宽度；
执行缠绕工艺以产生包括该阴极、该阳极和一个或多个隔膜的该电池的卷绕式配置，其中，在执行该缠绕工艺之后，该卷绕式配置的至少第一端包括由该多个区域形成的多个环形区域，并且其中，该多个环形区域包括第一环形区域，该第一环形区域与该卷绕式配置的轴线相距第一距离并具有该第一宽度；并且该多个环形区域进一步包括第二环形区域，该第二环形区域与该卷绕式配置的轴线相距第二距离并具有该第二宽度，该第二距离大于该第一距离；以及
向内朝向该卷绕式配置的轴线弯曲该多个环形区域，以产生限定该卷绕式配置的边缘的多个弯曲部分。
8.如权利要求7所述的方法，其中，该多个弯曲部分包括与该第一宽度相关联的第一弯曲部分，并且进一步包括与该第二宽度相关联的第二弯曲部分，并且其中，这些第二弯曲部分的第二宽度大于这些第一弯曲部分的第一宽度。
9.如权利要求8所述的方法，其中，这些第一弯曲部分具有第一长度，并且其中，这些第二弯曲部分具有大于该第一长度的第二长度。
10.如权利要求8所述的方法，其中，这些第一弯曲部分和这些第二弯曲部分中的每一者通过在其中形成狭缝而包括多个弯曲条带部分。
11.如权利要求8所述的方法，其中，这些第二弯曲部分折叠在这些第一弯曲部分上。
12.如权利要求7所述的方法，其中，该多个弯曲部分的宽度是逐渐变化的。
13.如权利要求7所述的方法，进一步包括在该箔片部分的该多个区域中限定多个条带部分。
14.如权利要求13所述的方法，其中，限定该多个条带部分包括对该多个区域进行激光切割。
15.如权利要求7所述的方法，其中，限定该多个区域包括对该箔片部分进行激光切割。
16.如权利要求7所述的方法，其中，向内朝向该卷绕式配置的轴线弯曲该多个部分包括使用旋转工具依次向该多个部分施加力。
17.一种锂离子电池(LiB)，包括：
第一电极；
第二电极；
一个或多个隔膜；以及
电解质，其中，该第一电极、该第二电极、该一个或多个隔膜以及该电解质以卷绕式配置布置，并且其中，该第一电极或该第二电极中的至少一者包括箔片部分，该箔片部分具有多个弯曲部分，该多个弯曲部分向内朝向该卷绕式配置的轴线弯曲并且限定该卷绕式配置的边缘。
18.如权利要求17所述的LiB，其中，该多个弯曲部分包括第一弯曲部分，这些第一弯曲部分形成在该箔片部分的多个区域中的第一区域上、并且被布置成与该卷绕式配置的轴线相距第一径向距离，其中，该多个弯曲部分进一步包括第二弯曲部分，这些第二弯曲部分形成在该箔片部分的多个区域中的第二区域上、并且被布置成与该卷绕式配置的轴线相距第二径向距离，其中，该第二距离大于该第一距离，并且其中，这些第二弯曲部分的宽度大于这些第一弯曲部分的宽度。
19.如权利要求18所述的LiB，其中，这些第一弯曲部分具有第一长度，并且其中，这些第二弯曲部分具有大于该第一长度的第二长度。
20.如权利要求18所述的LiB，其中，这些第一弯曲部分和这些第二弯曲部分中的每一者通过在其中形成狭缝而包括多个弯曲条带部分。
CN202180001306.7A 2021-04-29 2021-04-29 包括折叠箔片部分的电池及其制作方法 Pending CN115552656A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/091063 WO2022226906A1 (en) 2021-04-29 2021-04-29 Battery including folded foil portion and method of fabricating same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115552656A true CN115552656A (zh) 2022-12-30

Family

ID=76034396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180001306.7A Pending CN115552656A (zh) 2021-04-29 2021-04-29 包括折叠箔片部分的电池及其制作方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20240170712A1 (zh)
EP (1) EP4331021A1 (zh)
CN (1) CN115552656A (zh)
AU (1) AU2021443688A1 (zh)
CA (1) CA3215083A1 (zh)
TW (1) TW202243306A (zh)
WO (1) WO2022226906A1 (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599749B1 (ko) * 2004-06-23 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
KR20050121914A (ko) * 2004-06-23 2005-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
KR102316338B1 (ko) * 2017-04-14 2021-10-22 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체

Also Published As

Publication number Publication date
AU2021443688A1 (en) 2023-10-12
CA3215083A1 (en) 2022-11-03
WO2022226906A1 (en) 2022-11-03
US20240170712A1 (en) 2024-05-23
EP4331021A1 (en) 2024-03-06
TW202243306A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11631902B2 (en) Cylindrical electrochemical cells and method of manufacture
EP2299522B1 (en) Method of manufacturing electrode assembly for rechargeable battery
CN106953124B (zh) 用于二次电池的卷绕设备和心轴
JP2017069190A (ja) 電極接続部を収容するノッチを伴う巻き型バッテリセル
EP4057438A1 (en) Electrode tab bending apparatus and method
JP5690579B2 (ja) リチウムイオン二次電池
EP3993143A1 (en) Pouch-type battery case and pouch-type secondary battery
JP6045286B2 (ja) 円筒形蓄電素子
CN115552656A (zh) 包括折叠箔片部分的电池及其制作方法
WO2023206192A1 (zh) 电池单体、电池、用电设备、电极组件及其制造方法
EP3754749B1 (en) Secondary battery and battery module
EP3518335B1 (en) Lithium secondary battery including cylindrical jelly roll
WO2022246624A1 (en) Battery with ceramic barrier and method of fabricating same
KR102340101B1 (ko) 이차 전지 및 이의 제조방법
CN117039193A (zh) 电芯制备方法以及电芯、储能装置和电子设备
KR20220137911A (ko) 고출력 및 고에너지 밀도를 제공하는 배터리
KR20220127126A (ko) 이차전지용 전극 조립체 및 그의 제조 방법
CN117882206A (zh) 电极组件及包括电极组件的二次电池、电池组和交通工具

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