CZ310762B6 - Elektrochemický akumulátorový multičlánek a způsob jeho výroby - Google Patents

Elektrochemický akumulátorový multičlánek a způsob jeho výroby

Info

Publication number
CZ310762B6
CZ310762B6 CZ2016-484A CZ2016484A CZ310762B6 CZ 310762 B6 CZ310762 B6 CZ 310762B6 CZ 2016484 A CZ2016484 A CZ 2016484A CZ 310762 B6 CZ310762 B6 CZ 310762B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
cell
electrochemical
tabs
electrochemical battery
electrode
Prior art date
Application number
CZ2016-484A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2016484A3 (cs
Inventor
James E. Dawson
Mujeeb Ijaz
Original Assignee
A123 Systems Llc
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 A123 Systems Llc filed Critical A123 Systems Llc
Publication of CZ2016484A3 publication Critical patent/CZ2016484A3/cs
Publication of CZ310762B6 publication Critical patent/CZ310762B6/cs

Links

Classifications

    • 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
    • H01M50/112—Monobloc comprising multiple compartments
    • 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
    • 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
    • H01M10/04—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
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H01M50/529—Intercell connections through partitions, e.g. in a battery casing
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • 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
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • 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)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

Elektrochemický akumulátorový multičlánek (100) zahrnuje plášť (130), který zahrnuje množství koncentrických prstencovitých článkových komor (132), množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116). Každý z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) je umístěný v jedné z množství prstencovitých článkových komor (132) a je elektricky zapojený v sérii. Každou z prstencovitých článkových komor (132) vyplňuje vodivý elektrolyt.

Description

Elektrochemický akumulátorový multičlánek a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká elektrochemického multičlánku a způsobu pro něj, které zajišťují ekvivalentní nebo zvýšenou elektrickou a tepelnou účinnost a snížené výrobní náklady vzhledem ke konvenčním zařízením.
Dosavadní stav techniky
Pro výrobu vysoce výkonného válcového elektrochemického článku s nízkou elektrickou impedancí současné výrobní postupy zahrnují množství elektricky vodivých jazýčků, které jsou určené pro připevnění, normálně pomocí svařování, k elektrodové substrátové folii v několika bodech podél délky elektrody. Za účelem snížení impedance článku se odpovídajícím způsobem zvýší množství jazýčků.
V současnosti se používá několik konvenčních způsobů nespojitého připevnění jazýčků při výrobě elektrochemických akumulátorových článků, elektrochemických kondenzátorů, elektrolytických kondenzátorů, kondenzátorů se suchou folií a podobných elektrických zařízení. Konvenční způsoby pro nespojité připevnění jazýčků zahrnují odmontování krycí vrstvy v oblastech na obou stranách potažené elektrody a při vaření jazýčků k odkrytým nepotaženým oblastem a následně aplikaci izolační krycí vrstvy přes přivařený jazýček a odkrytou folii na straně elektrody, která je protilehlá k jazýčku. V dalších konvenčních způsobech je možné se vyhnout kroku odmontování krycí vrstvy částečným potažením povrchů elektrody vrstvou, přičemž se okrajové folie nepotažené elektrody ponechají bez krycí vrstvy. Jazýčky je dále ještě možné přilnout k nepotaženým oblastem elektrody nebo je alternativně z nich vyříznout a formovat. Potom je možné aplikovat izolační pásku, aby se jazýčky zakryly, aby se zabránilo elektrickému zkratování na okrajích jazýčků. Konvenční způsoby pro zajištění elektrického připojení elektrod k sestavě vinuté elektrody bez nespojitých jazýčků zahrnují přivaření okrajových folií bez krycí vrstvy naslepo k elektrodě. Elektrické spojení je rovněž možné zajistit upnutím desky, aby byla mechanicky stlačená proti okrajům folií nepotažené elektrody.
Podstata vynálezu
Autoři vynálezu zde rozpoznali potenciální problémy související s výše zmíněnými přístupy. Při použití nespojitých jazýčků je totiž možné, aby elektrický proud přetékal do malé oblasti jazýčků v nespojitých bodech podél elektrody, přičemž se vytváří oblasti, které mohou být provozované při významně vyšší teplotě než zbytek elektrody v důsledku vysokého lokalizovaného odporového ohřívání. Kromě toho se celkově sníží ampérhodinová (Ah) kapacita článku v důsledku nepotažených oblastí určených pro připevnění jazýčků, přičemž lokalizované rozdíly v poměru kapacit mezi anodou a katodou v nepotažených oblastech mohou v případě chemie akumulátorového článku typu Li-Ion způsobit lokalizované vylučování lithia. Kromě toho se ještě zvyšuje komplexita výroby článku a snižuje se rychlost jeho výroby, což vyžaduje dodatečné funkce, aby se zajistily provozní kroky odmontování krycí vrstvy, přivaření jazýčků a ovinutí páskou, a větší finanční investice pro nastartování výroby. Provádění odmontování krycí vrstvy, přivařování jazýčků a ovíjení jazýčků páskou může ještě dále snižovat rychlost procesu výroby článku, přičemž tím se zvýší výrobní náklady pro článek.
Jeden přístup, který nejméně částečně řeší výše zmíněné problémy, zahrnuje elektrochemický akumulátorový multičlánek, který zahrnuje: plášť, včetně množství koncentrických prstencovitých článkových komor; množství elektrochemických akumulátorových článků, v kterých je každý z množství prstencovitých článků umístěný v jedné z množství prstencovitých
- 1 CZ 310762 B6 článkových komor a množství prstencovitých článků je elektricky zapojený v sérii a vodivý elektrolyt vyplňuje každou z prstencovitých článkových komor.
V dalším příkladu provedení způsob pro elektrochemický akumulátorový multičlánek zahrnuje umístění každého z množství elektrochemických akumulátorových článků do koncentrických prstencovitých komor pláště, přičemž počet koncentrických prstencovitých komor odpovídá množství elektrochemických akumulátorových článků; elektrické zapojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků do série; a naplnění každé z prstencovitých článkových komor vodivým elektrolytem.
Tímto způsobem se zajistí elektrochemický akumulátorový multičlánek, který má velmi velký formát a zajišťuje ekvivalentní nebo zdokonalenou elektrickou a tepelnou účinnost a snížené výrobní náklady vzhledem ke konvenčním elektrochemickým akumulátorovým multičlánkům. Elektrochemický akumulátorový multičlánek je dále ještě možné vyrábět bez při varování jazýčků k jednotlivým elektrodám, přičemž tím se snižují náklady na výrobu a délka trvání výroby. Válcové elektrochemické akumulátorové multičlánky je dále ještě možné vyrábět s nízkou impedancí na elektrických spojích mezi elektrodovými foliemi a svorkami pláště, přičemž tím se umožní vysoce výkonný provoz, mezitím co se sníží výrobní náklady. Dále je ještě možné zajistit válcové elektrochemické akumulátorové multičlánky, které mají vzhledem k sobě navzájem nízký tepelný odpor a zvýšené sdílení součástí, přičemž tím se sníží počet součástí a komplexita výroby elektrochemických akumulátorových multičlánků, přičemž tím se sníží rozměry elektrochemických akumulátorových multičlánků na jednotku výkonu a sníží se výrobní náklady (v důsledku snížení počtu součástí a manipulace s nimi a v důsledku snížení komplexity výroby).
Je zřejmé, že výše zmíněný souhrn je poskytnutý, aby zjednodušeným způsobem představil výběr z konceptů, které jsou dále popsané v podrobném popisu. Není míněný jako identifikace klíčových nebo nezbytných znaků nárokovaného předmětu, jehož rozsah je definovaný výhradně na základě nároků, které následují po podrobném popisu. Kromě toho nárokovaný předmět není omezený na implementace, které řeší kterékoli z nevýhod zmíněných výše nebo v kterékoli části tohoto vynálezu.
Objasnění výkresů
Obr. 1 schematicky ukazuje rozložený perspektivní pohled na příčný průřez elektrochemickým multičlánkem.
Obr. 2A, 2B schematicky ukazují pohled shora a popřípadě perspektivní pohled na potaženou elektrodu pro elektrochemický akumulátorový článek.
Obr. 3A, 3B schematicky ukazují pohled shora a popřípadě perspektivní pohled na potaženou elektrodu pro elektrochemický akumulátorový článek.
Obr. 4A, 4B, 4C a 4D schematicky ukazují boční pohled, pohled na příčný řez, terminální pohled a perspektivní pohled na navíjecí cívku elektrochemického akumulátorového článku.
Obr. 4E schematicky ukazuje terminální boční pohled na válcovou navíjecí cívku s částečně navinutými elektrodovými deskami.
Obr. 5A schematicky ukazuje terminální boční pohled na válcovou navíjecí cívku s navinutými elektrodovými deskami.
Obr. 5B schematicky ukazuje příčný řez válcovou navíjecí cívkou s navinutými elektrodovými deskami z OBR. 5 A, který je provedený v řezu B-B.
-2CZ 310762 B6
Obr. 5C schematicky ukazuje příčný řez válcovou navíjecí cívkou s navinutými elektrodovými deskami z OBR. 5A, který je provedený v řezu C-C.
Obr. 6 schematicky ukazuje perspektivní pohled na částečně vytvořený elektrochemický akumulátorový článek během procesu vinutí.
Obr. 7 schematicky ukazuje příčný řez elektrochemickým akumulátorovým multičlánkem.
Obr. 8 schematicky ukazuje půdorys elektrochemického akumulátorového multičlánku.
Obr. 9 schematicky ukazuje rozložený perspektivní pohled na příčný řez elektrochemickým akumulátorovým multičlánkem.
Obr. 10 schematicky ukazuje příčný řez elektrochemickým akumulátorovým multičlánkem.
Obr. 11 schematicky ukazuje pohled shora na elektrochemický akumulátorový multičlánek.
Obr. 12A schematicky ukazuje půdorys elektrochemického akumulátorového multičlánku.
Obr. 12B schematicky ukazuje příčný řez elektrochemickým akumulátorovým multičlánkem z obr. 12A, který je provedený v řezu 12B-12B.
Obr. 13A a 13B schematicky ukazují perspektivní pohled shora a zdola na elektrochemický akumulátorový multičlánek.
Obr. 14 až 15 ukazují postupové diagramy pro příklad provedení způsobu pro elektrochemický akumulátorový multičlánek.
Příklady uskutečnění vynálezu
Aspekty tohoto vynálezu budou nyní popsány pomocí příkladu provedení a s odkazem na znázorněné výše zmíněné příklady provedení. Součásti, kroky procesu a další prvky, které mohou být v podstatě stejné v jednom nebo více příkladech provedení, jsou identifikované koordinovaně a jsou popsané s minimálním opakováním. Je však zřejmé, že prvky identifikované stejnou vztahovou značkou se rovněž mohou do určité míry různit. Dále je zřejmé, že pokud není uvedeno jinak, obrázky na výkresech zahrnuté v tomto vynálezu jsou schematické a obecně nejsou nakreslené v měřítku. Na obrázcích ukázaná různá výkresová měřítka, poměry stran a počty součástí mohou spíše být úmyslně zkreslené, aby se zajistilo, že určité znaky nebo vztahy budou jednodušeji viditelné. Avšak obr. 1, 5A až 5C, 6 až 11, 12A, 12B, 13A a 13B jsou nakreslené v měřítku, ačkoli je možné použít další relativní rozměry.
Předkládaný popis se týká válcového elektrochemického akumulátorového multičlánku a způsobu jeho výroby se zajištěním ekvivalentní nebo zdokonalené elektrické a tepelné účinnost a snížení výrobních nákladů v porovnání s konvenčními válcovými elektrochemickými akumulátorovými multičlánky a konvenčními způsoby jejich výroby.
Rozložený perspektivní pohled na příčný průřez příkladem provedení elektrochemického akumulátorového multičlánku je ukázaný na obr. 1. obr. 2A, 2B, 3A a 3B ukazují půdorys a popřípadě perspektivní pohled na potaženou elektrodu pro elektrochemický akumulátorový článek. Příklad provedení válcové navíjecí cívky elektrochemického akumulátorového článku je ukázaný na obr. 4A, 4B, 4C a 4D aterminální boční pohled na příklad provedení válcové navíjecí cívky s částečně navinutou první a druhou izolační deskou a částečně navinutou první a druhou elektrodou elektrochemického akumulátorového článku je ukázaný na obr. 4E. obr. 5A schematicky ukazuje terminální boční pohled na elektrochemický akumulátorový článek a obr.
- 3 CZ 310762 B6
5B a 5C schematicky ukazují příčné řezy elektrochemickým akumulátorovým článkem z obr. 5A provedené v řezech 5B až 5B a popřípadě 5C až 5C. Obr. 6 ukazuje perspektivní pohled na částečně vytvořený elektrochemický akumulátorový článek během procesu vinutí, obr. 8 je půdorys elektrochemického akumulátorového multičlánku a obr. 7 je příčný řez elektrochemickým multičlánkem z obr. 8, který je provedený v řezu 7-7. Obr. 9 ukazuje perspektivní rozložený příčný řez elektrochemickým akumulátorovým multičlánkem. Obr. 10 schematicky ukazuje příčný řez elektrochemickým multičlánkem včetně krytu, který je připevněný k plášti, obr. 11 schematicky ukazuje půdorys krytu elektrochemického akumulátorového multičlánku. Obr. 12A schematicky ukazuje půdorys pláště 1200 elektrochemického akumulátorového multičlánku a obr. 12 B schematicky ukazuje příčný řez pláštěm z obr. 12A, který je provedený v řezu 12B až 12B. Obr. 13A a 13B ukazují perspektivní pohled shora a zdola na elektrochemický akumulátorový multičlánek. OBR. 14-15 ukazují postupové diagramy pro příklad provedení způsobu pro elektrochemický akumulátorový multičlánek.
Způsoby pro výrobu elektrochemických akumulátorových multičlánků s nízkou elektrickou impedancí konvenčně zahrnují připevnění množství elektricky vodivých jazýčků k elektrodovým substrátům (fólii) v několika bodech podél délky elektrody každého jednotlivého elektrochemického akumulátorového článku. Počet jazýčků připevněných k elektrodě se dále ještě zvyšuje za účelem odpovídajícího snížení impedance elektrochemického akumulátorového článku. V současnosti se používá několik konvenčních způsobů připevňování nespojitých jazýčků při výrobě elektrochemických akumulátorových článků, elektrochemických kondenzátorů, elektrolytických kondenzátorů, kondenzátorů se suchou folií a podobných elektrických zařízení. V jednom příkladu provedení konvenčního způsobu se krycí vrstva elektrody přeruší nebo odmontuje přes šířku elektrody na obou stranách, čímž se odkryje pod ní ležící kovová substrátová fólie. Jazýček se potom přivaří ktéto oblasti odkryté fólie. Izolační krycí vrstva, jako například adhezivní páska, se potom aplikuje přes oblast přivařeného jazýčku a přes odkrytou fólii na opačné straně elektrody. V dalším příkladu provedení konvenčního způsobu se krycí vrstva elektrody odmontuje na obou stranách z malé čtyřhranné oblasti v blízkosti okraje elektrody, čímž se odkryje pod ní ležící fólie na obou stranách. Jazýček se přivaří k odkryté fólii v dříve uvolněné čtyřhranné oblasti. Izolační páska nebo podobné se aplikuje na obě strany oblasti přivaření jazýčku. V dalším příkladu provedení konvenčního způsobu se elektrody potáhnou krycí vrstvou s volnou okrajovou zónovou oblastí s odkrytou fólií, která je na obou stranách zbavená krycí vrstvy. Jazýčky se přivaří k této odkryté oblasti fólie a je možné je izolovat pomocí pásky, aby se zabránilo elektrickému zkratování na ostrých okrajích jazýčku.
Použití nespojitých jazýčků připevněných k substrátu elektrody může být nevýhodné tím, že elektrický proud přetéká do malé oblasti jazýčků v nespojitých bodech podél elektrody, přičemž se vytváří oblasti, které mohou být provozované při významně vyšší teplotě než zbytek elektrody v důsledku vysokého lokalizovaného odporového ohřívání, obzvláště když je článek vystaven těžkému elektrickému zatížení. Kromě toho se celkově sníží Ah kapacita článku v důsledku oblastí s odmontovanou krycí vrstvou, což je žádoucí pro připevnění jazýčků. Lokalizované rozdíly mezi elektrodami (např. mezi anodou a katodou) v poměru kapacit v odkrytých oblastech mohou vést ke vzniku oblastí s vylučováním lithia v případě chemie akumulátorového článku typu Li-Ion. Kromě toho je ještě vyšší komplexita vybavení pro výrobu článku, což vyžaduje dodatečné funkce, aby se zajistily provozní kroky odmontování krycí vrstvy, přivaření jazýčku a ovinutí páskou, a vyžaduje to větší finanční investice pro nastartování výroby. Dále ještě je snížená rychlost procesu výroby článku, aby se provedly provozní kroky pro odmontování krycí vrstvy, přivaření jazýčku a ovinutí jazýčku páskou, přičemž tímto způsobem se zvýší náklady na výrobu článku.
Nyní přejdeme na obr. 1, který ukazuje rozložený pohled na příčný řez příkladem provedení elektrochemického akumulátorového multičlánku 100. Multičlánek 100 zahrnuje plášť 130 s množstvím oddělených článkových komor 132 a kryt 140. Plášť 130 může mít válcový tvar,
-4CZ 310762 B6 přičemž každá z množství článkových komor 132 zahrnuje prstencovité válcové komory, které jsou v nich koncentricky vytvořené. Plášť 130 může rovněž zahrnovat množství jednotlivých elektrochemických akumulátorových článků, přičemž každý z množství jednotlivých elektrochemických akumulátorových článků je umístěný v jedné z koncentrických článkových komor 132 a odpovídá jí svými rozměry. Podobně je možné, aby elektrochemické akumulátorové články měly válcový tvar, aby odpovídaly rozměrům prstencovitých válcových článkových komor 132. které jsou koncentricky vytvořené v plášti 130. Obr. 1 ukazuje příklad provedení elektrochemického akumulátorového čtyřčlánku, přičemž elektrochemický akumulátorový čtyřčlánek je elektrochemický akumulátorový multičlánek, který zahrnuje čtyři jednotlivé elektrochemické akumulátorové články 110. 112. 114 a 116. které jsou umístěné ve čtyřech koncentrických článkových komorách 132 pláště 130. V jednom příkladu provedení může elektrochemickým akumulátorovým čtyřčlánkem být velkoformátový 12V elektrochemický akumulátorový čtyřčlánek, přičemž každý jednotlivý elektrochemický akumulátorový článek zahrnuje 3V elektrochemický akumulátorový článek.
Plášť 130 může zahrnovat plastový plášť nebo jiný nevodivý plášťový materiál. Plastový plášť může být výhodný pro snížení hmotnosti multičlánku, pro snížení nákladů na multičlánek a pro usnadnění výroby znaků multičlánku pomocí tvarování, extruze a tak podobně. Plášť 130 je možné konstruovat, aby zahrnoval propojovací přípoj nice, které se vkládají do pláště při jeho tvarování, aby se přípojnice správně umístily v plášti 130. Kromě toho může každá z oddělených článkových komor 132 zahrnovat pouze jeden stoh elektrochemických akumulátorových článků (konstrukce typu jelly roll). Podobně mohou plášťové komory 132 mechanicky, elektrochemicky a prostorově izolovat každý elektrochemický akumulátorový článek od elektrochemických akumulátorových článků v přilehlých komorách.
Jak je popsané níže v tomto textu, každý jednotlivý elektrochemický akumulátorový článek může zahrnovat elektrodové desky a izolační desky podpírané válcovou navíjecí cívkou a okolo ní navinuté, přičemž navinuté elektrodové desky a izolační desky vytváří konstrukci typu jelly roll. Elektrodové desky mohou zahrnovat částečně potažený elektricky vodivý substrát (fólii), včetně potažené středové části mezi nepotaženými vodivými okraji. Nepotažené vodivé okraje je možné vytvořit jako jazýčky, které čnějí směrem ven v osovém směru vzhledem k válcové navíjecí cívce. Jazýčky je dále ještě možné umístit podél fólie, aby byly společně umístěné pod úhlem vzhledem ke středové ose válcové navíjecí cívky při navíjení elektrodových desek a izolačních desek na válcovou navíjecí cívku. Množství skupin společně pod úhlem umístěných jazýčků je možné vytvořit uspořádáním jazýčků v určitých vzdálenostech od sebe podél délky elektrodových desek před navinutím elektrodových desek na válcovou navíjecí cívku. V příkladu provedení elektrochemického akumulátorového multičlánku 100 jazýčky 106 zahrnují dvě diametrálně protilehlé skupiny společně pod úhlem umístěných jazýčků, přičemž jazýčky 102 zahrnují dvě protilehlé skupiny (pouze jedna skupina je ukázaná na obr. 1) jazýčků umístěných společně pod úhlem a odsazených o 90° od jazýčků 106. Odsazení o 90° může přispívat k účinnosti výroby zvyšováním opakovatelnosti a správnosti umístění jazýčků na elektrodových deskách při výrobě. Odsazením společně pod úhlem umístěných skupin jazýčků různým od 90° se může například zvyšovat komplexita výroby a/nebo se může zvyšovat počet výrobních vad. Odsazením společně pod úhlem umístěných skupin jazýčků různým od 90° se dále ještě může zvyšovat odstup mezi přilehlými a protilehlými společně umístěnými skupinami jazýčků, což může zvyšovat tvorbu tepla a což může snižovat riziko vzniku elektrického oblouku nebo zkratování mezi společně umístěnými skupinami jazýčků první elektrodové desky a druhé elektrodové desky.
Skupiny společně umístěných jazýčků mohou být vzájemně si odpovídajícími skupinami tím, že každý jazýček v každé skupině může korespondovat jazýčku se stejnou úhlovou velikostí podél každé vinuté elektrodové vrstvy v konstrukci typu jelly roll. Kromě toho je možné páry skupin společně pod úhlem umístěných jazýčků vytvořit přibližně diametrálně protilehle, například v rozmezí několika stupňů od exaktní diametrální protilehlosti nebo exaktně diametrálně protilehle proti sobě navzájem kolem dokola válcové navíjecí cívky. Kromě toho je možné
- 5 CZ 310762 B6 úhlově vyrovnat skupiny jazýčků na obou osových koncích elektrochemického akumulátorového článku 100. Je zřejmé, že tvar jazýčků může být kulatý, hranatý, čtvercový, obdélníkovitý, trojhranný, zubatý nebo jakýkoli další tvar, a nemusí být nezbytně omezený na znaky, které se vytváří fyzickým řezáním materiálu.
Elektrochemický akumulátorový multičlánek 100 může dále zahrnovat kryt 140. který vodotěsně izoluje každou z komor 132. když jsou připevněné k plášti 130. Kryt 140 může zahrnovat vysokoproudovou samičí propojovací svorku 144 a elektrochemický akumulátorový multičlánek 100 může dále zahrnovat vysokoproudové samčí propojovací svorky 136.
Konstrukce typu jelly roll (obecně označená vztahovou značkou 520 na obr. 5) v elektrochemických článcích může zahrnovat potaženou první a druhou elektrodovou desku a první a druhou izolační desku, navinuté okolo válcové cívky 540. aby vytvořily elektrochemické akumulátorové články s nízkou elektrickou impedancí bez přivaření nespojitých jazýčků k jednotlivým elektrodám. Jak je ukázáno na obr. 4B, válcová cívka 400 elektrochemického akumulátorového článku může mít zaklínovaný střed, jako například šestihranný střed, což může napomoci při usnadnění montáže a demontáže válcové cívky na navinovací tm a může to napomoci při otáčení cívky během navíjení, jak bude dále popsáno níže v tomto textu.
Nyní přejdeme na obr. 2A a 2B, které ukazují krok způsobu pro tvorbu první elektrodové desky 200. V jednom příkladu provedení může první elektroda zahrnovat anodu. Avšak první elektroda může místo toho zahrnovat katodu, pozitivní elektrodu nebo negativní elektrodu. V případě anody pro lithium-iontový elektrochemický akumulátorový článek může první elektroda zahrnovat vložený elektroaktivní lithiový materiál nebo kovovou lithiovou krycí vrstvu, která se nanese na obě strany kovového foliového substrátu pomocí procesu potažení souvislou vrstvou. Krycí vrstvu je možné aplikovat ve specifických šířkách 230 s ponecháním nepotažených okrajových oddílů 224 fólie mezi potaženými oddíly. Po aplikaci krycí vrstvy je možné elektrodu s potaženými povrchy vysušit a vyleštit. Potažený deskový materiál se potom může podélně rozřezat podél střídavých okrajů 220 potažených oddílů, čehož výsledkem je souvislý elektrodový materiál s odkrytými nepotaženými okrajovými oddíly 224 fólie čnějícími ve specifické šířce 230 z potažené oblasti 210 na jednom okraji elektrodové desky 200. První elektrodová deska 200 rovněž zahrnuje šířku 240 nepotažených okrajových oddílů 224 fólie.
Nyní přejdeme na obr. 3A a 3B, které ukazují krok způsobu pro tvorbu druhé elektrodové desky 300. V jednom příkladu provedení může druhá elektroda zahrnovat katodu. Avšak druhá elektroda může místo toho zahrnovat anodu, pozitivní elektrodu nebo negativní elektrodu. V případě katod pro lithium-iontový elektrochemický akumulátorový článek může druhá elektroda zahrnovat směs speciálně připraveného prášku z fosforečnanu lithno-železnatého, vodivého uhlíku a polymemího pojivá. Směs je možné nanést na obě strany kovového foliového substrátu pomocí procesu potažení souvislou vrstvou za účelem vytvoření druhé elektrody 300. Krycí vrstvu je možné aplikovat ve specifických šířkách 330 s ponecháním nepotažených okrajových oddílů 324 folie mezi potaženými oddíly. Po aplikaci krycí vrstvy je možné elektrodu s potaženými povrchy vysušit a vyleštit. Potažený deskový materiál se potom může podélně rozřezat podél střídavých okrajů 320 potažených oddílů, čehož výsledkem je souvislý elektrodový materiál s odkrytými nepotaženými okrajovými oddíly 324 fólie, které ční ve specifické šířce 330 z potažené oblasti 310 na jednom okraji elektrody 300. První elektrodová deska 300 rovněž zahrnuje šířku 340 nepotažených okrajových oddílů 324 fólie.
Nyní přejdeme na obr. 4A-4D, které ukazují příklad provedení válcové navíjecí cívky 400 pro elektrochemický akumulátorový článek. Válcová navíjecí cívka 400 může zahrnovat dutou středovou cívku 410. Délka válcové navíjecí cívky může být menší než šířka první a druhé elektrodové desky tak, aby okraje elektrodových desek vyčnívaly v osovém směru za konce válcové navíjecí cívky 400. Válcová navíjecí cívka 400 může zahrnovat stěny 402 a kovovou cívku nebo plastovou cívku. Stěny 402 mohou být dostatečně tlusté pro zajištění konstrukční podpory pro konstrukci typu jelly roll a její navíjení, mezitím co jsou dostatečně tenké tak, aby
-6CZ 310762 B6 bylo možné elektrochemický akumulátorový článek vložit do jedné z článkových komor 132. Podobně je možné, aby vnitřní průměr 406 válcové navíjecí cívky 400 byl dostatečně velký pro vložení elektrochemického akumulátorového článku do jedné z článkových komor 132. Obr. 4A ukazuje boční pohled na válcovou navíjecí cívku 400 a obr. 4B ukazuje příčný řez válcovou navíjecí cívkou 400. který je provedený v řezu 4B-4B přes středovou osu 408 válcové navíjecí cívky 400.
Nyní přejdeme na obr. 4E, který ukazuje terminální boční pohled na válcovou navíjecí cívku 400 s částečně navinutými elektrodovými deskami a izolačními deskami. Jak je popsáno výše, válcová navíjecí cívka 400 může zahrnovat dutou středovou cívku 410. Jak znázorňuje obr. 4E, okolo válcové navíjecí cívky 400 je možné navinout první izolační desku 450, první elektrodovou desku 452. druhou izolační desku 454 a druhou elektrodovou desku 456. v tomto pořadí. Částečně navinuté vrstvy 460 elektrodové desky a izolačních desek tvoří vnější průměr 480 vinutí elektrochemického akumulátorového článku. První a druhá izolační deska 450, 454 může zahrnovat nevodivé materiály. První a druhá izolační deska 450. 454 může například zahrnovat polymemí materiál.
Pro smontování elektrochemického akumulátorového článku s konstrukcí typu jelly roll je možné uspořádat nebo namontovat dutou plastovou nebo kovovou válcovou navíjecí cívku 400 na hřídel navinovacího zařízení. Okraje první a druhé izolační desky 450 a 454. které jsou orientované ve směru šířky, je možné vystředit podél délky v osovém směru cívky a připevnit k cívce za použití adhezivní pásky. Válcová navíjecí cívka 400 se potom může otočit nejméně o jednu otáčku. První okraj elektrody, který je orientovaný ve směru šířky, je možné umístit paralelně k ose 470 válcové navíjecí cívky mezi první a druhou izolační desku. Navíjecí cívku je potom možné otočit o jednu otáčku, přičemž tím se první elektrodová deska 452 zachytí a připevní mezi první a druhou izolační desku 450. 454. Druhou elektrodovou desku 456 je následně možné umístit paralelně k ose 470 válcové navíjecí cívky mezi druhou izolační desku 454 a první izolační desku 450. která je již navinutá na cívku. Válcovou navíjecí cívkou je potom možné souvisle otáčet, dokud se nenavinou žádoucí délky první a druhé elektrodové desky do konfigurace typu jelly roll a/nebo se nedosáhne konečného celkového průměru 480 vinutí. Obr. 4E dále ukazuje první a druhou izolační desku, 450 a popřípadě 454. a první a druhou elektrodovou desku, 452 a popřípadě 456. navinuté ve vrstvách okolo válcové navíjecí cívky 400.
Šířky první a druhé elektrody mohou být obě větší než šířky první a druhé izolační desky, avšak mohou obě zahrnovat potažené šířky, které jsou menší než šířka první a druhé izolační desky nebo s ní shodné. Druhá elektroda může dále ještě zahrnovat potaženou šířku, která může být mírně užší než potažená šířka první elektrody. Tímto způsobem mohou izolační desky mechanicky a elektricky oddělovat potažené povrchy první a druhé elektrody, které jsou navinuté okolo válcové navíjecí cívky.
Během procesu navíjení je možné části nepotažených vodivých okrajových oddílů elektrodových desek odříznout nebo odstřihnout s ponecháním jazýčků vyčnívajících směrem ven (v osovém směru) z potažených oblastí elektrodových desek. Tímto způsobem je možné vytvořit jazýčky integrálně z elektrodových desek bez přivařování oddělených nespojitých jazýčků k elektrodovým deskám a bez odmontování částí krycí vrstvy, aby se odkryla substrátová folie. Jazýčky je možné vytvořit ve specifickém vzoru nebo se specifickou četností vzhledem k navinovacímu úhlu otáčení, přičemž se vytvoří série skupin společně umístěných jazýčků (např. jazýčky 106). které jsou mechanicky volné, aby se později deformovaly (např. spojovaly a/nebo slisovávaly) během spojovacího kroku a před krokem svaření. Kroky spojení a svaření mohou sloužit pro elektrické propojení navíjených vrstev první elektrodové desky mezi sebou navzájem, pro elektrické propojení navíjených vrstev druhé elektrodové desky mezi sebou navzájem a pro elektrické propojení navíjených vrstev první elektrodové desky a druhé elektrodové desky se svorkami elektrochemického akumulátorového článku.
Proces řezání elektrodové desky je možné provádět na základě úhlu otáčení navinovacího tmu.
-7CZ 310762 B6
Tímto způsobem je možné jazýčky v každé navinuté vrstvě radiálně vyrovnat a umístit společně pod úhlem tak, že jazýčky v po sobě jdoucích vrstvách první a druhé elektrodové desky mohou vytvářet směrem ven vyčnívající mnohovrstevnou skupinu jazýčků v konstrukci typu jelly roll čnějící z vrstvy navinuté elektrodové desky na vnější povrch článku přes vrstvu navinuté elektrodové desky na vnějším povrchu válcové navíjecí cívky.
Délku jazýčků je možné kontrolovat, aby se vytvořila volná oblouková délka jazýčků, která pokrývá zahrnutý úhel v každé vrstvě materiálu elektrody v konstrukci typu jelly roll, rovná nebo větší než 2 radiány (114,6°) a menší než 180° (např. menší než π radiánu). V dalším příkladu provedení je možné délku jazýčků kontrolovat, aby se vytvořila volná oblouková délka jazýčků, která pokrývá zahrnutý úhel v každé vrstvě materiálu elektrody v konstrukci typu jelly roll, rovná nebo větší než 2 radiány (114,6°) a menší než 178°. Délku jazýčků je možné kontrolovat na základě celkového úhlu otáčení navinovacího tmu nebo je možné ji kontrolovat na základě jednoho nebo více navinovacích úhlů, tloušťce materiálu a průměru vinutí (nebo poloměru) konstrukce typu jelly roll.
Nyní přejdeme na obr. 6, který ukazuje perspektivní pohled na částečně smontovaný elektrochemický akumulátorový článek 600 během navíjení první a druhé elektrodové desky a první a druhé izolační desky na válcovou navíjecí cívku 630. Částečně smontovaný elektrochemický akumulátorový článek 600 zahrnuje potaženou šířku 610 elektrodové desky (např. první elektrodové desky nebo druhé elektrodové desky), nepotažený okrajový oddíl 640 elektrodové desky a izolační desku 620 (např. první nebo druhou izolační desku), navinuté, aby vytvářely částečnou konstrukci 650 typu jelly roll. Ačkoli to není explicitně ukázané na obr. 6A a 6B, částečně smontovaný elektrochemický akumulátorový článek 600 může zahrnovat částečně navinutou první a druhou elektrodovou desku, obě z nich, a částečně navinutou první i druhou izolační desku, obě z nich, aby vytvořily částečnou konstrukci 650 typu jelly roll. Potažená šířka 610 může být menší než šířka izolační desky 620 nebo s ní shodná, aby se zajistilo, že izolační deska 620 bude jak elektricky, tak mechanicky oddělovat první elektrodovou desku od druhé elektrodové desky.
Nepotažené okrajové oddíly 640 mohou zahrnovat množství jazýčků 670. Jazýčky 670 je možné vytvořit před navinutím nebo během navíjení elektrodové desky na válcovou navíjecí cívku 630 odstřižením nebo odříznutím částí nepotažených vodivých okrajových oddílů mezi nimi. Jak je ukázáno na obr. 6, tvar jazýčků 670 je obecně dlouhý a úzký. Délka 690 jazýčků 670 se kromě toho zvyšuje (odstup 694 mezi jazýčky 670 se zvyšuje), jak se zvyšuje délka elektrodové desky navinuté na válcovou cívku tak, aby při navíjení elektrodové desky na válcovou navíjecí cívku 630 bylo možné umístit jazýčky 670 společně pod úhlem vzhledem k válcové navíjecí cívce 630. Jak je popsáno výše, délka jazýčků může při navíjení elektrodové desky na válcovou navíjecí cívku 630 odpovídat obloukové délce, která pokrývá zahrnutý úhel, který je rovný nebo větší než 2 radiány. Podélně umístěné osy 696 po sobě jdoucích jazýčků 670 je dále ještě možné uspořádat v určitých vzdálenostech od sebe tak, aby byly protilehlé pod úhlem 180°, když se navíjí na válcovou navíjecí cívku 630. a aby vytvářely směrem ven vyčnívající mnohovrstevnou skupinu jazýčků v konstrukci typu jelly roll čnějící z vrstvy navinuté elektrodové desky na vnější povrch článku přes vrstvu navinuté elektrodové desky na vnějším povrchu válcové navíjecí cívky. Tímto způsobem se zamezí sekundárnímu provoznímu kroku zastřižení za účelem napravení stejnoměrnosti délek jazýčků v důsledku konvenčních způsobů, které pro tvorbu jazýčků využívají procesy vysekávání, přičemž tím se sníží výrobní náklady a komplexita.
Jak je ukázáno na obr. 6, když se jazýčky 670 navíjí, aby vytvořily konstrukci typu jelly roll, mohou vyčnívat v osovém směru za válcovou navíjecí cívku 630. Osová délka válcové navíjecí cívky 630 může být menší než šířka první a druhé elektrodové desky tak, aby nepotažené okrajové oddíly 640 a z nich integrálně vytvořené jazýčky 670 elektrodové desky vyčnívaly za konce válcové navíjecí cívky 630. Tímto způsobem je možné části elektrodových desek, které jsou přilehlé k podélným výřezům 670. deformovat a slisovávat a spojovat směrem k válcové navíjecí cívce 630 nebo směrem od ní za účelem elektrického propojení první a druhé
-8CZ 310762 B6 elektrodové desky s vodivými vložkami pláště v blízkosti prvního konce 654 konstrukce typu jelly roll. Nepotažené okrajové oddíly první a druhé elektrodové desky mohou dále ještě vyčnívat za konce válcové navíjecí cívky na prvním konci 654 za účelem elektrického propojení první elektrodové desky s první vodivou vložkou a druhé elektrodové desky s druhou vodivou vložkou. Tímto způsobem se může první elektrodová deska dále elektricky propojit s první svorkou elektrochemického akumulátorového článku a druhá elektrodová deska se může dále elektricky propojit s druhou svorkou elektrochemického akumulátorového článku.
Proces řezání, kterým se vytváří jazýček, je možné provádět laserovým řezáním kontrolovaným logickým obvodem, vysokotlakým nevodivým řezáním pomocí abrazivních látek, mechanickým vysekáváním nebo dalšími běžně známými průmyslovými procesy pro vysekávání nebo děrování. V procesu navíjení je možné pokračovat, dokud se nenavine konečná délka první a druhé elektrodové desky a/nebo dokud se nenavine konečný průměr vinutí. Konstrukce jelly roll se potom může otočit o jednu nebo více dodatečných otáček, aby se v plném rozsahu zakryla vnější vrstva konstrukce typu jelly roll, přičemž první a/nebo druhou izolační desku a vnější vrstvu konstrukce jelly roll je možné připevnit pomocí jedné nebo více vrstev adhezivní pásky. Páska může mít stejnou šířku nebo může být mírně širší než první a/nebo druhá izolační deska. Výsledná konstrukce typu jelly roll a navíjecí cívka se odmontují z tmu navinovacího zařízení.
Nyní přejdeme na obr. 5A, který ukazuje terminální boční pohled na konstrukci typu jelly roll, obecně označenou vztahovou značkou 520. elektrochemického akumulátorového článku, která zahrnuje válcovou navíjecí cívku 540 s navinutými elektrodovými deskami a navinutými izolačními deskami. První elektroda (např. anoda nebo katoda) může zahrnovat diametrálně protilehlou mnohovrstevnou skupinu 522 jazýčků vytvořenou na první elektrodové desce, mezitím co druhá elektroda (např. katoda nebo anoda) může zahrnovat diametrálně protilehlé mnohovrstevné skupiny 526 jazýčků vytvořené na druhé elektrodové desce. Vinutou konstrukci typu jelly roll je možné uzavřít na jejím vnějším povrchu pomocí jedné nebo více navinutých izolačních deskových vrstev 550. Ačkoli jsou ukázané čtyři skupiny diametrálně protilehlých skupin jazýčků, elektrochemický akumulátorový článek konstrukce typu jelly roll může zahrnovat nejméně dvě skupiny mnohovrstevných jazýčků. Odsazení o 90° může přispívat k účinnosti výroby zvyšováním opakovatelnosti a správnosti umístění jazýčků na elektrodových deskách při výrobě. Odsazením společně pod úhlem umístěných skupin jazýčků různým od 90° se může například zvyšovat komplexita výroby a/nebo se může zvyšovat počet výrobních vad. Odsazením společně pod úhlem umístěných skupin jazýčků různým od 90° se dále ještě může zvyšovat odstup mezi přilehlými a protilehlými společně umístěnými skupinami jazýčků, což může zvyšovat tvorbu tepla a což může snižovat riziko vzniku elektrického oblouku nebo zkratování mezi společně umístěnými skupinami jazýčků první elektrodové desky a druhé elektrodové desky.
Nyní přejdeme na obr. 5B a 5C, které ukazují příčné řezy konstrukcí typu jelly roll elektrochemického akumulátorového článku z obr. 5 provedené v řezech 5B-5B a 5C-5C. V první nebo druhé elektrodové desce, v jedné z nich, je možné vytvořit mnohovrstevné skupiny 522 jazýčků, mezitím co v další z nich, ve druhé nebo první elektrodové desce, je možné vytvořit mnohovrstevné skupiny 526 jazýčků.
Nyní přejdeme na obr. 7, který ukazuje částečný příčný řez elektrochemickým akumulátorovým multičlánkem, který je provedený v řezu 7-7 z obr. 8. Elektrochemický akumulátorový multičlánek 700 zahrnuje plášť 710. který zahrnuje čtyři komory 714. Každá ze čtyř komor 714 zahrnuje jeden elektrochemický akumulátorový článek 720. Elektrochemické akumulátorové články 720 dále ještě mohou být tlustší a zahrnovat vyšší množství navinutých vrstev směrem do vnitřku 702 multičlánku 700. zatímco elektrochemické akumulátorové články 720 mohou být tenčí a zahrnovat menší počet navinutých vrstev směrem k vnějšku 704 multičlánku 700. Tímto způsobem může být objem každého elektrochemického akumulátorového článku 720 přibližně ekvivalentní, jelikož průměry navíjecích cívek a elektrochemických akumulátorových článků 720 se snižují zvnějšku 704 multičlánku 700 směrem do vnitřku 720 multičlánku. Každý
-9CZ 310762 B6 elektrochemický akumulátorový článek 720 může zahrnovat mnohovrstevné skupiny jazýčků 730. přičemž každá ze skupin jazýčků 730 ční z množství vrstev jedné z navinutých elektrodových desek každého jednotlivého elektrochemického akumulátorového článku 720. Jazýčky každé elektrody je možné spojit, přičemž se stlačí jazýčky, které jsou určené k tomu, aby byly v tlakovém kontaktu s jedním z množství kovových povrchů cívky 760 (např. vodivých vložek) sdíleného pláště 710. Odkryté a stlačené jazýčky je možné při vařit k vodivým vložkám 760. aby se vytvořilo spojení s nízkým elektrickým a tepelným odporem mezi první elektrodou prvního článku a druhou elektrodou druhého článku v blízkosti prvního článku. První a druhá elektroda může zahrnovat pozitivní a popřípadě negativní elektrodu nebo může první a druhá elektroda zahrnovat negativní a popřípadě pozitivní elektrodu. Jako příklad provedení může přivaření stlačených jazýčků k vodivým vložkám 760 zahrnovat ultrazvukové vibrační svařování nebo tavné svařování, jako například laserové svařování, nebo svařování elektronovým paprskem.
Jak je ukázáno na obr. 7, vodivé vložky 760 (např. přípojnice) je možné vložit dovnitř, do blízkosti a/nebo na hroty 750 stěn komor 714. Rozměry (např. tloušťka a délka) vodivých vložek 760 je možné stanovit, aby snášely proudová zatížení elektrochemického akumulátorového multičlánku, a do elektrochemického akumulátorového multičlánku je možné umístit vodivé vložky, aby se snížil objem materiálu při tvorbě vodivých vložek. V jednom příkladu provedení mohou vodivé vložky 760 a 764 tvořit pozitivní a popřípadě negativní svorky elektrochemického akumulátorového článku 700. Hroty 750 je dále ještě možné tvarovat nebo opatřit drážkami, aby odpovídaly drážkám nebo tvarovaným znakům na spodní straně krytu pláště, aby se umožnilo utěsnění a připevnění krytu pláště k plášti 710 a aby se umožnila mechanická a elektrochemická izolace komor 714. Elektrochemický akumulátorový multičlánek 700 může dále zahrnovat vysokoproudovou samčí propojovací svorku 790 pro připojení elektrochemického akumulátorového multičlánku 700 k dalšímu elektrochemickému akumulátorovému multičlánku v sérii nebo pro připojení elektrochemického akumulátorového multičlánku 700 k vnějším spotřebičům energie. Je možné použít propojovací západku 794, aby se podpořilo zajištění sestavy elektrochemického akumulátorového multičlánku. Zjišťovací propojovací západka 794 může zahrnovat tvorbu slyšitelného cvaknutí způsobeného mechanickým propojením, které může napomáhat při zajištění zapojení sestavy do její zamýšlené polohy.
Nyní přejdeme na obr. 8, který ukazuje půdorys elektrochemického akumulátorového multičlánku 700. V příkladu provedení na obr. 8 elektrochemický akumulátorový multičlánek 700 zahrnuje elektrochemický akumulátorový čtyřčlánek, který zahrnuje čtyři koncentrické elektrochemické akumulátorové články 720 zahrnuté v komorách 714 pláště 710. Multičlánek 700 může zahrnovat svorky 760 a 764. které mohou být pozitivní a popřípadě negativní svorky nebo negativní a popřípadě pozitivní svorky. Multičlánek 700 může dále zahrnovat páry diametrálně protilehlých mnohovrstevných skupin jazýčků vytvořených z nepotažených vodivých okrajů elektrodových desek jednotlivých elektrochemických akumulátorových článků 720. Svařením mnohovrstevných skupin jazýčků přilehlých elektrochemických akumulátorových článků 720 se může elektricky připojit elektroda jednoho elektrochemického akumulátorového článku k elektrodě s opačnou polaritou přilehlého elektrochemického akumulátorového článku. Tímto způsobem je možné vytvořit spojení mezi přilehlými články s nízkým elektrickým a tepelným odporem. Podobně mohou plášťové komory 714 elektrochemicky a elektricky izolovat každý elektrochemický akumulátorový článek 720. s výjimkou míst, kde jsou přivařené mnohovrstevné skupiny jazýčků 730 k vodivým vložkám. V příkladu provedení elektrochemického akumulátorového čtyřčlánku z obr. 7 až 8 je možné provádět svaření v množství poloh, například v šestnácti polohách 830, 832. které odpovídají každé mnohovrstevné skupině jazýčků. Přilehlé páry 820 mnohovrstevných skupin jazýčků v přilehlých koncentrických elektrochemických akumulátorových článcích je možné při vařit k běžné vodivé vložce pláště 710. aby se vytvořila spojení s nízkým elektrickým a tepelným odporem mezi přilehlými koncentrickými elektrochemickými akumulátorovými články. Kromě toho mohou některé sváry 832 (např. označené vztahovými značkami 5, 8, 15. 16 na obr. 8) sloužit pro spojení jednotlivých elektrochemických akumulátorových článků 720 ke svorkám (např.
- 10 CZ 310762 B6 pozitivním a negativním svorkám) 760. 764. Kromě toho některé sváry 832 (např. označené vztahovými značkami 15, 16 na obr. 8) mohou sloužit, aby zabezpečily propojení pláště 710 s krytem 940 pláště.
Po dokončení při vaření skupin jazýčků k vodivým vložkám je možné kryt 940 pláště připevnit k otevřenému konci sdíleného pláště 930. jak je ukázáno na obr. 9. Kryt 940 pláště může zahrnovat plastový kryt pláště, aby se snížily náklady na materiál a aby se usnadnila výroba tvarovaných znaků krytu pláště. Kryt 940 pláště je dále ještě možné připevnit k plášti 930 pomocí epoxidové pryskyřice, lepidla, svaření (ultrazvukového, laserového nebo energetickým paprskem) nebo za použití znaků pro mechanické připevnění (např. vzájemně se propojujících mechanických západek), přičemž tím se zajistí, že elektrolytová tekutina v každém článku 932 bude vodotěsně izolovaná a nebude se moci vzájemně mísit. Samčí propojovací svorky 936 a samičí propojovací svorka 944 mohou na horním povrchu krytu 940 zahrnovat vysokoproudové propojovací svorky a spodní povrch elektrochemického akumulátorového multičlánku 900 může umožňovat elektrické propojení elektrochemického akumulátorového multičlánku 900 s vysokoproudovou možností pro průtok energie přes sestavu. V jednom příkladu provedení mohou propojovací svorky 936. 944 zahrnovat svorky typu Radsok™. Jak je ukázáno na obr. 9, horní povrch krytu 940 a spodní povrch multičlánku 900 mohou být ploché a umožňovat stohování a elektrické propojení množství multičlánkových sestav do série přes samčí a samičí propojovací svorky 936. 944. k předem určenému napětí nebo k předem určené kapacitě při 12 V. Umístění samčích a samičích propojovacích svorek 936, 944 a stohovatelnost elektrochemického akumulátorového multičlánku 900 může dále usnadňovat udržování multičlánkového stohu na jeho místě, jelikož jednotlivou multičlánkovou sestavu, která vyžaduje údržbu nebo výměnu, je možné jednoduše odpojit ze stohu a nahradit zapojením nové multičlánkové sestavy.
Nyní přejdeme na obr. 10, který ukazuje částečný příčný řez elektrochemickým akumulátorovým čtyřčlánkem 700. který zahrnuje plášť 710 a kryt 940 pláště k němu připevněný. Jak je označeno vztahovou značkou 750. drážkované nebo tvarované znaky na hrotech stěn článkových komor 714 obdobně dosedají proti drážkovaným nebo tvarovaným znakům na spodní straně krytu 940 pláště. V polohách svárů (např. označených vztahovými značkami 15, 16 na obr. 8) je dále ještě možné umístit přípojnice 1050. které jsou integrální v krytu 940 pláště, aby se k sobě vzájemně párovaly prostřednictvím přístupových okének 1046. aby se usnadňovalo vyrovnání krytu 940 pláště a při vaření přípojnice 1060 k odpovídající přípoj ničí 760 pláště 710. Přístupové okénko 1046 může mít dostatečné rozměry, aby umožňovalo přístup pro laser za účelem spojení nebo svaření dvou protilehlých přípoj nic dohromady. Přístupové okénko 1046 je možné vytvořit během výroby krytu 940. V jednom příkladu provedení je možné kryt 940 vyrábět pomocí injekčního vstřikování. Po laserovém přivaření přípojnice je možné přístupové okénko 1046 utěsnit, aby se zajistila vzduchotěsnost elektrochemického akumulátorového multičlánku. Přípojnice 1060 může zahrnovat měď nebo další vodivý materiál.
Nyní přejdeme na obr. 11, který ukazuje půdorys elektrochemického akumulátorového multičlánku 1100. který zahrnuje kryt 940 pláště připevněný k horní části pláště multičlánku. Kryt 940 pláště může zahrnovat plnicí otvory 1110, které jsou rozložené radiálně a úhlově přes kryt 940 pláště a odpovídají každé plášťové komoře. Objem elektrolytové náplně je možné dodat do každé plášťové komory multičlánku prostřednictvím plnicích otvorů 1110. Celý objem elektrolytové náplně je možné udržovat ve svislých elektrolytových plnicích kanálech 1210 a vodorovných elektrolytových plnicích kanálech 1212 pláště. Tímto způsobem se sníží doba pro naplnění multičlánku elektrolytem, přičemž je možné rozdělení elektrolytu v multičlánku provést rovnoměrně. Kromě toho je v tomto ohledu možné usnadnit napuštění a absorpci elektrolytu do plášťových komor a elektrodových desek pomocí tlaku a/nebo podtlaku, vibrování a ohřívání. Výstupek 1270 pláště 710 může zahrnovat samčí propojovací svorky. Elektrolytové plnicí otvory je možné utěsnit vtlačením a přivařením plastových vyplňovacích zátek do nich. Po vytvoření elektrochemického akumulátorového multičlánku je možné multičlánek podrobit procesu glazování, nástřiku, fyzikální depozici v parní fázi (PYD) nebo pokovování rozprašováním, aby se celá sestava multičlánku vzduchotěsně utěsnila. Obr. 13A a 13B ukazují perspektivní pohled
- 11 CZ 310762 B6 shora a zdola na vzduchotěsně utěsněný multičlánek 1300. který zahrnuje samčí propojovací svorky 790.
Zde popsaný elektrochemický akumulátorový multičlánek se vytváří bez přivařování nespojitých jazýčků ke každé elektrodové desce. Podobně se snižuje doba výroby a výroba se zjednodušuje a snižuje se kapitálová investice do výroby vinutí a vybavení pro smontování článku. Tvorba jazýčků integrálně z elektrodových desek dále ještě umožňuje přivaření jazýčků folie k vodivým vložkám pláště a tím zajišťuje mechanickou podporu, dodatečně k zajištění elektrického spojení s přilehlými elektrochemickými akumulátorovými články. Tímto způsobem se v konvenčních způsobech nemusí používat nespojité elektrodové jazýčky a páska pro izolaci nespojitých elektrodových jazýčků, přičemž tím se snižuje celkový počet vyráběných dílů a zjednodušuje se výroba. Rovněž je možné zvýšit mechanickou odolnost multičlánku, protože konstrukci typu jelly roll je možné stlačit a těsně opřít mezi stěny plášťové komory, válcovou navíjecí cívku a kryt pláště.
Jak je zde popsáno, je možné zajistit jeden příklad provedení elektrochemického akumulátorového multičlánku, který zahrnuje: plášť, který zahrnuje množství koncentrických prstencovitých článkových komor; množství elektrochemických akumulátorových článků, přičemž každý z množství prstencovitých článků je umístěný v jedné z množství prstencovitých článkových komor a množství prstencovitých článků je elektricky zapojený v sérii; a vodivý elektrolyt, který vyplňuje každou z prstencovitých článkových komor. Množství prstencovitých článkových komor zahrnuje: první a druhou elektrodovou desku navinutou okolo válcové cívky a vytvářející konstrukci typu jelly roll, přičemž první a druhá elektrodová deska každá zahrnuje nepotažené vodivé okraje, které jsou paralelní s koncovými čely konstrukce typu jelly roll, a potažené protilehlé povrchy mezi nepotaženými vodivými okraji; a první a druhou izolační desku, které mechanicky a elektricky oddělují potažené protilehlé povrchy první a druhé elektrodové desky a mechanicky a elektricky oddělují válcovou cívku a potažené protilehlé povrchy první elektrodové desky, přičemž nepotažené vodivé okraje zahrnují jazýčky vytvořené pomocí vyříznutí části nepotažených vodivých okrajů mezi jazýčky, přičemž jazýčky vyčnívají ve směru osy ven a přičemž jazýčky se společně umisťují pod úhlem vzhledem k válcové cívce při tvorbě konstrukce typu jelly roll. Plášť zahrnuje přesně čtyři koncentrické prstencovité článkové komory. Je možné zajistit elektrochemický akumulátor, který dále ještě zahrnuje: stlačené a pod úhlem společně umístěné jazýčky nepotažených vodivých okrajů, přičemž stlačené a pod úhlem společně umístěné jazýčky jsou elektricky propojené mezi sebou navzájem. Je možné zajistit elektrochemický akumulátorový multičlánek, který dále zahrnuje kryt, přičemž každá z množství článkových komor je vodotěsně izolovaná a má kryt připevněný k plášti.
Nyní přejdeme na obr. 14, který ukazuje příklad provedení způsobu 1400 pro elektrochemický akumulátorový článek. Způsob 1400 začíná krokem tvorby elektrodových desek, který je označený vztahovou značkou 1410. Tvorba elektrodových desek může v kroku, který je označený vztahovou značkou 1412. zahrnovat potažení obou stran kovového deskového substrátu vrstvou ve specifických šířkách, přičemž se ponechají nepotažené oddíly mezi potaženými oddíly se specifickými šířkami. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1414, může způsob 1400 zahrnovat vysušení a vyleštění potažených deskových substrátů za účelem ošetření a/nebo vyhlazení a vyrovnání potažených substrátů. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1416. může způsob 1400 dále zahrnovat podélné rozřezání potažených desek podél střídavých okrajů potažených oddílů, přičemž tím se vytvoří elektrody. Složení krycí vrstvy může být závislé na charakteru elektrody. Například anoda pro lithium-iontový elektrochemický akumulátorový článek může zahrnovat vložený elektroaktivní lithiový materiál nebo kovovou lithiovou krycí vrstvu, která se nanese na obě strany kovového foliového substrátu pomocí procesu potažení souvislou vrstvou. Jako další příklad provedení může katoda pro lithiumiontový elektrochemický akumulátorový článek zahrnovat směs prášku z fosforečnanu lithnoželeznatého, vodivého uhlíku a polymemího pojivá. Způsob 1400 je rovněž možné použít pro další druhy elektrochemických akumulátorových článků a není omezený na lithium-iontové elektrochemické akumulátorové články.
- 12 CZ 310762 B6
Pokud pokračujeme krokem, který je označený vztahovou značkou 1418. způsob 1400 určí, zda je žádoucí vytvořit další elektrodu. Pokud se určí, že se má vytvořit další elektroda, způsob 1400 se vrátí do kroku označeného vztahovou značkou 1412. V opačném případě způsob 1400 pokračuje krokem, který je označený vztahovou značkou 1420, v kterém se namontují elektrodové desky. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1422. se ve způsobu 1400 vybírá navíjecí cívka a navíjecí cívka se montuje na navinovací zařízení. Jako příklad provedení může navíjecí cívka zahrnovat dutou válcovou navíjecí cívku, jako například válcovou navíjecí cívku 540 s kruhovým průřezem.
Způsob 1400 pokračuje krokem, který je označený vztahovou značkou 1424, v kterém se první a druhá izolační deska připevní k vnějšímu zakřivenému povrchu navíjecí cívky a navíjecí cívka se otočí, aby se první a druhá izolační deska navinula nejméně o jednu otáčku na navíjecí cívku. Okraje první a druhé izolační desky, které jsou orientované ve směru šířky, mohou být paralelní ke středové ose válcové cívky tak, aby se po sobě jdoucí vrstvy první a druhé izolační desky navíjely rovnoměrným paralelním způsobem okolo navíjecí cívky. První elektrodovou desku je dále ještě možné umístit tak, aby nepotažené okrajové oddíly navinutých vrstev mohly vyčnívat za první konec navíjecí cívky.
V kroku, který je označený vztahovou značkou 1426, se první elektrodová deska umístí mezi nenavinuté konce první a druhé izolační desky v blízkosti navíjecí cívky a navíjecí cívka se otočí, aby se první elektrodová deska navinula nejméně o jednu otáčku na navíjecí cívku. Okraj první elektrodové desky, který je orientovaný ve směru šířky, je možné umístit paralelně se středovou osou válcové cívky tak, aby se po sobě jdoucí vrstvy první elektrodové desky navíjely rovnoměrným paralelním způsobem okolo navíjecí cívky. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1428. se druhá elektrodová deska umístí na povrch druhé izolační desky a navíjecí cívka se otočí, aby se druhá elektrodová deska navinula nejméně o jednu otáčku na navíjecí cívku. Tímto způsobem první a druhá izolační deska elektricky a mechanicky oddělí potažené šířky první a druhé elektrodové desky. Okraj druhé elektrodové desky, který je orientovaný ve směru šířky, je možné umístit paralelně se středovou osou válcové cívky tak, aby se po sobě jdoucí vrstvy druhé elektrodové desky navíjely rovnoměrným paralelním způsobem okolo navíjecí cívky. Druhou elektrodovou desku je dále ještě možné umístit tak, aby nepotažené okrajové oddíly navinutých vrstev mohly vyčnívat za první konec navíjecí cívky. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1430. může výše zmíněný způsob pokračovat způsobem 1500. v kterém se popisuje navíjení, spojování a smontování čtyřčlánku.
Nyní přejdeme na obr. 15, na kterém způsob 1400 pokračuje způsobem 1500, který zahrnuje navíjení a montování elektrických spojení. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1510, se provádí proces navíjení. Jako příklad provedení je možné proces 1510 vinutí uskutečnit na zařízení pro souvislé navinování a je možné ho provádět pomocí počítačového ovladače. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1512, se navíjecí cívka otočí, aby souvisle navinula elektrodové desky a izolační desky, aby se vytvořila konstrukce typu jelly roll elektrochemického akumulátorového článku. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1514. mezitím co se navíjecí cívka otáčí, jazýčky je možné vyříznout nebo jinak integrálně vytvořit z nepotažených okrajových oddílů elektrodových desek. Jak je popsáno výše, délku jazýčků a odstup mezi nimi je možné předem určit dle poloměru válcové cívky, tloušťky elektrodových desek a izolačních desek a dle délky elektrodových desek a izolačních desek, které jsou určené pro navíjení (nebo konečného poloměru vinuté konstrukce typu jelly roll). Délka jazýčků může být dále ještě založená na úhlu navinovacího tmu a může odpovídat obloukové délce, která pokrývá zahrnutý úhel, který je rovný nebo větší než 2 radiány (a méně než 180 stupňů) při navíjení elektrodové desky na válcovou navíjecí cívku 630. V dalším příkladu provedení je možné délku jazýčků kontrolovat, aby se vytvořila volná oblouková délka jazýčků, která pokrývá zahrnutý úhel v každé vrstvě materiálu elektrody v konstrukci typu jelly roll, rovná nebo větší než 2 radiány (114,6°) a menší než 178°. Podélně umístěné osy 696 po sobě jdoucích jazýčků 670 je dále ještě možné uspořádat v určitých vzdálenostech od sebe tak, aby byly
- 13 CZ 310762 B6 protilehlé pod úhlem 180° (např. diametrálně protilehlé), když se navíjí na válcovou navíjecí cívku 630. a aby vytvářely mnohovrstevné skupiny jazýčků 730 v konstrukci typu jelly roll čnějící radiálně z vnějšího povrchu elektrochemického akumulátorového článku přes vnější povrch válcové navíjecí cívky 630.
Rychlost úhlového vinutí může dále ještě odpovídat rychlosti tvorby jazýčků, přičemž proces tváření se může provádět laserovým řezáním kontrolovaným logickým obvodem, vysokotlakým nevodivým řezáním pomocí abrazivních látek, mechanickým vysekáváním nebo dalšími běžně známými průmyslovými procesy pro vysekávání a/nebo děrování. Způsob 1500 pokračuje krokem, který je označený vztahovou značkou 1516. v kterém se určuje, zda se dosáhlo konečného průměru konstrukce typu jelly roll (např. průměru elektrody elektrochemického akumulátorového článku). Alternativně může způsob 1500 v kroku, který je označený vztahovou značkou 1516 určit, zda se dosáhlo konečné délky vinutých elektrodových desek. Pokud ne, způsob 1500 se vrátí do kroku, který je označený vztahovou značkou 1512. v kterém se pokračuje v otáčení navíjecí cívky.
Pokud se v kroku, který je označený vztahovou značkou 1516. nedosáhne konečného průměru konstrukce typu jelly roll, způsob 1500 pokračuje krokem, který je označený vztahovou značkou 1518. v kterém se dokončí jedno konečné otočení navíjecí cívky, aby se uzavřel vnější povrch elektrochemického akumulátorového článku pomocí jedné z izolačních desek. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1520. se vnější vrstva elektrochemického akumulátorového článku, který zahrnuje izolační desku, připevní pomocí adhezivní pásky a navíjecí cívka se spolu s navinutými elektrodovými deskami elektrochemického akumulátorového článku odmontuje z navinovacího zařízení.
Způsob 1500 pokračuje krokem, který je označený vztahovou značkou 1530, v kterém se určuje, zdaje možné vytvořit dodatečné články. Pro elektrochemický akumulátorový multičlánek, který zahrnuje počet N článků, je možné vytvořit dodatečné články v kroku, který je označený vztahovou značkou 1530. dokud se nevytvoří N-tý článek. Například pokud se vytvořily méně než 4 články v elektrochemickém akumulátorovém čtyřčlánku, způsob 1500 se po kroku, který je označený vztahovou značkou 1530. vrátí do kroku, který je označený vztahovou značkou 1422. Pokud není třeba vytvářet žádné dodatečné články, způsob 1500 pokračuje krokem, který je označený vztahovou značkou 1540. v kterém se multičlánek smontuje.
V kroku, který je označený vztahovou značkou 1542. se jednotlivé elektrochemické akumulátorové články (konstrukce typu jelly roll) vloží nebo zavedou do odpovídající plášťové komory. Jednotlivé elektrochemické akumulátorové články je možné dimenzovat, aby byly koncentrické, aby vytvořily koncentrické články, když se zavádí do pláště. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1544. se mnoho vrstevné skupiny jazýčků každého elektrochemického akumulátorového článku spojí a stlačí směrem k přilehlé vodivé vložce pláště a přivaří se kní za účelem elektrického propojení vrstev elektrodových desek v jednotlivých článcích mezi sebou navzájem a k elektrodě přilehlého článku s opačnou polaritou. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1546. se kryt pláště připevní k plášti, přičemž připevnění zahrnuje přilepení, mechanické propojení a svaření, aby se zajistilo, že článkové komory budou elektrochemicky a mechanicky izolované. V kroku, který je označený vztahovou značkou 1548, je možné sestavu multičlánku podrobit procesu glazování, nástřiku, fýzikální depozici v parní fázi (PVD) nebo pokovování rozprašováním, aby se celá sestava multičlánku vzduchotěsně utěsnila. Po kroku, který je označený vztahovou značkou 1548. způsob 1500 a způsob 1400 končí.
Jak je zde popsáno, je možné zajistit způsob pro elektrochemický akumulátorový multičlánek, který zahrnuje: umístění každého z množství elektrochemických akumulátorových článků do koncentrických prstencovitých komor pláště, přičemž počet koncentrických prstencovitých komor odpovídá množství elektrochemických akumulátorových článků; elektrické zapojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků do série; přičemž se každá
- 14 CZ 310762 B6 z prstencovitých článkových komor naplní vodivým elektrolytem. Dále je možné zajistit způsob, který zahrnuje: tvorbu každého z množství elektrochemických akumulátorových článků navinutím první a druhé elektrodové desky okolo válcové cívky, aby se vytvořila konstrukce typu jelly roll, přičemž první a druhá elektrodová deska každá zahrnuje nepotažené vodivé okraje, které jsou paralelní s koncovými čely konstrukce typu jelly roll, a potažené protilehlé povrchy mezi nepotaženými vodivými okraji, navinutí první a druhé izolační desky okolo válcové cívky mezi první a druhou elektrodovou desku, aby mechanicky a elektricky oddělily potažené protilehlé povrchy první a druhé elektrodové desky a aby mechanicky a elektricky oddělily válcovou cívku a potažené protilehlé povrchy, a vyříznutí části nepotažených vodivých okrajů první a druhé elektrodové desky, aby vytvořily jazýčky, přičemž jazýčky vyčnívají ve směru osy ven, přičemž jazýčky se při tvorbě konstrukce typu jelly roll umístí společně pod úhlem vzhledem k válcové cívce. Je možné zajistit způsob, v kterém elektrické propojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků v sérii zahrnuje stlačení jazýčků umístěných společně pod úhlem za účelem elektrického propojení nepotažených vodivých okrajů první elektrody jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků s nepotaženými vodivými okraji druhé elektrody přilehlého jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků. Je možné zajistit způsob, v kterém elektrické propojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků v sérii dále zahrnuje svaření stlačených jazýčků k vodivé vložce pláště za účelem elektrického propojení nepotažených vodivých okrajů první elektrody jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků k nepotaženým vodivým okrajům druhé elektrody přilehlého jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků. Dále je možné zajistit způsob, který zahrnuje vzduchotěsné utěsnění elektrochemického multičlánku pomocí jednoho nebo více z procesů glazování, nástřiku, fyzikální depozice v parní fázi nebo pokovování rozprašováním. Je možné zajistit způsob, který dále zahrnuje vodotěsné izolování každé z prstencovitých článkových komor. Je možné zajistit způsob, v kterém množství elektrochemických akumulátorových článků zahrnuje čtyři elektrochemické akumulátorové články a elektrochemický akumulátorový multičlánek zahrnuje elektrochemický akumulátorový čtyřčlánek.
Ačkoli existuje řada výhod při souvislém způsobu zpracování, např. zpracování elektrodových materiálů způsobem svitek-na-svitek, pro použití v elektrochemických akumulátorových článcích je tento vynález rovněž v souladu se vsádkovým způsobem zpracování. Kromě toho, ačkoli příklady provedení lithium-iontových elektrochemických akumulátorových článků jsou popsané, elektrochemický akumulátorový článek, způsoby a systémy zde pro něj popsané platí rovněž pro další druhy elektrochemických akumulátorových článků.
Posléze je zřejmé, že zde výše popsané výrobky, systémy a způsoby jsou příklady provedení tohoto předkládaného vynálezu - neomezující příklady provedení, pro které je možné zamýšlet řadu variant a rozšíření. Předkládaný vynález podobně zahrnuje všechny nové a nezřejmé kombinace a podkombinace zde uveřejněných výrobků, systémů a způsobů, stejně jako jakéhokoli a všech jejich ekvivalentů.

Claims (13)

1. Elektrochemický akumulátorový multičlánek (100), který zahrnuje plášť (130) zahrnující množství koncentrických prstencovitých článkových komor (132) vrstvených v radiálním směru, přičemž tento plášť (130) zahrnuje nevodivý materiál, vyznačující se tím, že dále zahrnuje množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116), přičemž průměry válcových navíjecích cívek (400) každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) se snižují od vnějšku směrem k vnitřku elektrochemického akumulátorového multičlánku (100), a vodivý elektrolyt vyplňuje každou z prstencovitých článkových komor (132), přičemž každý z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) je umístěn v jedné z množství prstencovitých článkových komor (132), přičemž každá z množství prstencovitých článkových komor (132) zahrnuje první a druhou elektrodovou desku (200, 300; 452, 456) navinutou okolo válcové cívky (400) vytvářející konstrukci typu jelly roll, přičemž tyto první a druhá elektrodová deska (200, 300; 452, 456; 610) každá zahrnuje nepotažené vodivé okraje paralelní s koncovými čely konstrukce typu jelly roll, a potažené protilehlé povrchy mezi nepotaženými vodivými okraji; množství skupin nepotažených jazýčků (102, 106, 670), které se rozprostírají směrem ven v osovém směru od nepotažených vodivých okrajů první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456), přičemž tyto jazýčky (102, 106, 670) první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456) jsou uspořádané v určitých vzdálenostech od sebe podél délky první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456), a množství prstencovitých článků (110, 112, 114, 116) je elektricky zapojeno v sérii vodivými vložkami.
2. Elektrochemický akumulátorový multičlánek podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá z množství prstencovitých článkových komor (132) zahrnuje první a druhou elektrodovou desku (200, 300; 452, 456) navinutou okolo válcové cívky (400) vytvářející konstrukci typu jelly roll, přičemž první a druhá elektrodová deska (200, 300; 452, 456) každá zahrnuje nepotažené vodivé okraje paralelní s koncovými čely konstrukce typu jelly roll a potažené protilehlé povrchy mezi nepotaženými vodivými okraji; a první a druhou izolační desku (450, 454; 620) mechanicky a elektricky oddělující potažené protilehlé povrchy první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456) a mechanicky a elektricky oddělující válcovou cívku (400) a potažené protilehlé povrchy první elektrodové desky (200, 300; 452, 456), přičemž nepotažené vodivé okraje zahrnují jazýčky (102, 106, 670) vytvořené vyříznutím částí nepotažených vodivých okrajů mezi nimi, přičemž tyto jazýčky (102, 106; 670) vyčnívají ve směru osy ven a jazýčky (102, 106, 670) jsou umístěné společně pod úhlem vzhledem k válcové cívce (400) při vytvoření konstrukce typu jelly roll.
3. Elektrochemický akumulátorový multičlánek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že válcová cívka (400) zahrnuje plastovou cívku.
4. Elektrochemický akumulátorový multičlánek podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále zahrnuje stlačené pod úhlem společně umístěné jazýčky (102, 106, 670) z nepotažených vodivých okrajů, přičemž stlačené pod úhlem společně umístěné jazýčky (102, 106, 670) jsou elektricky propojené mezi sebou navzájem.
5. Elektrochemický akumulátorový multičlánek podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že plášť (130) zahrnuje přesně čtyři koncentrické prstencovité článkové komory (132).
6. Elektrochemický akumulátorový multičlánek podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že dále zahrnuje kryt (140), přičemž každá z množství článkových komor (132) je vodotěsně izolovaná s krytem (140) připevněným k plášti (130).
7. Elektrochemický akumulátorový multičlánek podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) zahrnuje čtyři elektrochemické akumulátorové články (110, 112, 114, 116) a elektrochemický akumulátorový multičlánek (100) zahrnuje elektrochemický akumulátorový čtyřčlánek.
- 16 CZ 310762 B6
8. Způsob výroby elektrochemického akumulátorového multičlánku (100), vyznačující se tím, že zahrnuje umístění každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) do koncentrických prstencovitých komor (132) pláště (130), přičemž tento plášť (130) zahrnuj e nevodivý materiál a každá z prstencovitých článkových komor (132) zahrnuje první a druhou elektrodovou desku (200, 300; 452,456) navinutou okolo válcové cívky (400) vytvářející konstrukci typu jelly roll, přičemž průměry válcových navíjecích cívek (400) každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) se snižují od vnějšku směrem k vnitřku elektrochemického akumulátorového multičlánku (100), první a druhá elektrodová deska (200, 300; 452, 456) každá zahrnuje nepotažené vodivé okraje paralelní s koncovými čely konstrukce typu jelly roll, a potažené protilehlé povrchy mezi nepotaženými vodivými okraji, a přičemž množství skupin nepotažených jazýčků (102, 106, 670) se rozprostírají směrem ven v osovém směru od nepotažených vodivých okrajů první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456), přičemž tyto jazýčky (102, 106, 670) první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456) se uspořádají v určitých vzdálenostech od sebe podél délky první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456), přičemž počet koncentrických prstencovitých komor (132) odpovídá množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116); elektrické zapojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) do série vodivými vložkami, přičemž každá z prstencovitých článkových komor (132) se naplní vodivým elektrolytem.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že dále zahrnuje vytvoření každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) navinutím první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456) okolo válcové cívky (400), aby se vytvořila konstrukce typu jelly roll, přičemž první a druhá elektrodová deska (200, 300; 452, 456) každá zahrnuje nepotažené vodivé okraje paralelní s koncovými čely konstrukce typu jelly roll a potažené protilehlé povrchy mezi nepotaženými vodivými okraji, navinutí první a druhé izolační desky (450, 454; 620) okolo válcové cívky (400) mezi první a druhou elektrodovou desku (200, 300; 452, 456), aby se mechanicky a elektricky oddělily potažené protilehlé povrchy první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456) a aby se mechanicky a elektricky oddělila válcová cívka (400) a potažené protilehlé povrchy, a vyříznutí částí nepotažených vodivých okrajů první a druhé elektrodové desky (200, 300; 452, 456), aby se vytvořily jazýčky (102, 106, 670), přičemž jazýčky (102, 106, 670) vyčnívají ve směru osy ven, přičemž jazýčky (102, 106, 670) se při vytvoření konstrukce typu jelly roll umisťují společně pod úhlem vzhledem k válcové cívce (400).
10. Způsob podle některého z nároků 8 až 9, vyznačující se tím, že elektrické zapojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) do série zahrnuje stlačení pod úhlem společně umístěných jazýčků (102, 106, 670), aby se elektricky propojily nepotažené vodivé okraje první elektrody jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) s nepotaženými vodivými okraji druhé elektrody přilehlého jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116).
11. Způsob podle některého z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že elektrické zapojení každého z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) do série dále zahrnuje přivaření stlačených jazýčků (102, 106, 670) k vodivé vložce pláště (130), aby se elektricky propojily nepotažené vodivé okraje první elektrody jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116) s nepotaženými vodivými okraji druhé elektrody přilehlého jednoho z množství elektrochemických akumulátorových článků (110, 112, 114, 116).
12. Způsob podle některého z nároků 8 až 11, vyznačující se tím, že dále zahrnuje vzduchotěsné utěsnění elektrochemického multičlánku (100) pomocí glazování, a/nebo nástřiku, a/nebo fyzikální depozice v parní fázi a/nebo pokovování rozprašováním.
13. Způsob podle některého z nároků 8 až 12, vyznačující se tím, že každá z prstencovitých článkových komor (132) se vodotěsně izoluje.
CZ2016-484A 2014-01-09 2015-01-09 Elektrochemický akumulátorový multičlánek a způsob jeho výroby CZ310762B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461925534P 2014-01-09 2014-01-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2016484A3 CZ2016484A3 (cs) 2017-01-25
CZ310762B6 true CZ310762B6 (cs) 2026-08-05

Family

ID=53524391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016-484A CZ310762B6 (cs) 2014-01-09 2015-01-09 Elektrochemický akumulátorový multičlánek a způsob jeho výroby

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10079371B2 (cs)
JP (1) JP6696901B2 (cs)
KR (1) KR102323905B1 (cs)
CN (1) CN105900261B (cs)
CZ (1) CZ310762B6 (cs)
DE (1) DE112015000370T5 (cs)
WO (1) WO2015106168A1 (cs)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10396315B2 (en) * 2016-12-30 2019-08-27 Microsoft Technology Licensing, Llc Hollow-core rolled-electrode battery cell
US10950912B2 (en) 2017-06-14 2021-03-16 Milwaukee Electric Tool Corporation Arrangements for inhibiting intrusion into battery pack electrical components
CN109494342B (zh) * 2017-09-13 2020-10-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 极耳错位控制方法及卷绕装置
EP3518312B1 (en) * 2018-01-24 2025-02-26 Samsung SDI Co., Ltd. Battery module comprising a housing with integrated bus bar
CN110364659A (zh) * 2018-03-26 2019-10-22 华硕电脑股份有限公司 卷绕式电池的制造方法
US10950899B2 (en) 2018-05-31 2021-03-16 Nio Usa, Inc. Abuse tolerance in battery modules
ES2745350B2 (es) * 2018-08-28 2021-11-16 Torres Martinez M Bateria electroquimica presurizada y proceso de fabricacion de la misma
US10756391B2 (en) * 2018-10-23 2020-08-25 Nio Usa, Inc. Method and system for secondary internal current mechanisms for a lithium-ion cell
US20220352540A1 (en) * 2019-09-26 2022-11-03 Guangdong Mic-power New Energy Co., Ltd. Electrode pad for battery roll core, and cylindrical or button battery
DE102019130194A1 (de) * 2019-11-08 2021-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrode, galvanisches Element und Herstellungsverfahren dafür
CN111403799B (zh) * 2020-03-09 2022-03-18 广西华政新能源科技有限公司 异形锂电池及车载烧水壶
CN111969171B (zh) * 2020-08-25 2023-04-18 东莞新能安科技有限公司 电化学装置及电子装置
CN113330626A (zh) * 2020-09-03 2021-08-31 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子装置
CN113097619A (zh) * 2021-04-29 2021-07-09 武汉蔚能电池资产有限公司 大直径中空结构电芯及电池组
KR102911069B1 (ko) * 2021-10-26 2026-01-12 삼성전자주식회사 링 형상의 배터리를 포함하는 전자 장치
CN115832456B (zh) * 2022-11-08 2023-12-19 楚能新能源股份有限公司 一种电池包及电动汽车
CN117276768B (zh) * 2023-11-20 2024-02-20 江苏中兴派能电池有限公司 圆柱电池及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275167A (ja) * 1988-09-08 1990-03-14 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 固体電解質型燃料電池
EP1202364A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-02 Isao Matsumoto Spirally-rolled electrodes with separator and the batteries therewith
FR2877496A1 (fr) * 2004-11-02 2006-05-05 Commissariat Energie Atomique Module de pile a combustible a interconnecteurs flexibles.
WO2007045652A1 (fr) * 2005-10-19 2007-04-26 Commissariat A L'energie Atomique Module tubulaire de pile a combustible et son dispositif pour joint d'etancheite
WO2009030648A1 (fr) * 2007-09-03 2009-03-12 Commissariat A L'energie Atomique Module coaxial de pile a combustible ou electrolyseur a interconnecteurs a billes
CN101789528A (zh) * 2010-02-11 2010-07-28 广州市云通磁电有限公司 一种圆柱形镍氢电池
CN203288673U (zh) * 2013-06-29 2013-11-13 福建高力金煌能源科技有限公司 一种隔片带缝隙的碱性电池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4385101A (en) * 1980-04-28 1983-05-24 Catanzarite Vincent Owen Electrochemical cell structure
JPS59101433U (ja) * 1982-12-24 1984-07-09 日本電気株式会社 電気二重層コンデンサ
GB9017284D0 (en) 1990-08-07 1990-09-19 Programme 3 Patent Holdings Electrochemical cell
US6399232B1 (en) * 2000-07-24 2002-06-04 Microcell Corporation Series-connected microcell electrochemical devices and assemblies, and method of making and using the same
JP4960593B2 (ja) * 2002-05-07 2012-06-27 ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア 電気化学的電池スタック組立体
JP4043296B2 (ja) * 2002-06-13 2008-02-06 松下電器産業株式会社 全固体電池
JP5066331B2 (ja) * 2005-08-22 2012-11-07 Ｆｄｋエナジー株式会社 電池端子および電池および電池ホルダ
KR100959613B1 (ko) * 2006-03-27 2010-05-27 삼성에스디아이 주식회사 원통형 리튬 이차전지용 전극조립체 및 이를 이용한 원통형리튬 이차전지 및 그 제조방법
US8309259B2 (en) 2008-05-19 2012-11-13 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University Electrochemical cell, and particularly a cell with electrodeposited fuel
KR101137372B1 (ko) * 2009-09-18 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법
CN102035040B (zh) * 2009-09-28 2013-05-01 清华大学 制造组合电池的方法及组合电池
JP5380321B2 (ja) * 2010-02-10 2014-01-08 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池
US8728651B2 (en) * 2010-08-30 2014-05-20 Highwater Innovations, Llc Low aspect ratio spiral-wound VRLA battery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275167A (ja) * 1988-09-08 1990-03-14 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 固体電解質型燃料電池
EP1202364A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-02 Isao Matsumoto Spirally-rolled electrodes with separator and the batteries therewith
FR2877496A1 (fr) * 2004-11-02 2006-05-05 Commissariat Energie Atomique Module de pile a combustible a interconnecteurs flexibles.
WO2007045652A1 (fr) * 2005-10-19 2007-04-26 Commissariat A L'energie Atomique Module tubulaire de pile a combustible et son dispositif pour joint d'etancheite
WO2009030648A1 (fr) * 2007-09-03 2009-03-12 Commissariat A L'energie Atomique Module coaxial de pile a combustible ou electrolyseur a interconnecteurs a billes
CN101789528A (zh) * 2010-02-11 2010-07-28 广州市云通磁电有限公司 一种圆柱形镍氢电池
CN203288673U (zh) * 2013-06-29 2013-11-13 福建高力金煌能源科技有限公司 一种隔片带缝隙的碱性电池

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2016484A3 (cs) 2017-01-25
CN105900261A (zh) 2016-08-24
KR20160107168A (ko) 2016-09-13
US10079371B2 (en) 2018-09-18
WO2015106168A8 (en) 2016-08-18
WO2015106168A1 (en) 2015-07-16
US20160336547A1 (en) 2016-11-17
KR102323905B1 (ko) 2021-11-09
JP6696901B2 (ja) 2020-05-20
CN105900261B (zh) 2019-05-10
DE112015000370T5 (de) 2016-10-06
JP2017509100A (ja) 2017-03-30