DE102020127449A1 - Verfahren zur Herstellung einer beutelartigen Batteriezelle mit polymeren konformen Randbeschichtungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer beutelartigen Batteriezelle mit polymeren konformen Randbeschichtungen Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer beutelartigen Batteriezelle umfassen das Anordnen eines oder mehrerer Elektrodenpaare zwischen einer ersten Aluminiumbeutelschicht und einer zweiten Aluminiumbeutelschicht, das Versiegeln der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht, um eine periphere Versiegelung zu bilden, die die erste Beutelschicht und die zweite Beutelschicht verbindet, um einen Beutel mit einem Außenrand zu bilden, der die Anode und die Kathode umschließt, das Aufbringen eines photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers auf den Außenrand des Beutels und das Photohärten des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers, um eine konforme Randbeschichtung zu bilden. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer enthält einen oder mehrere Photoinitiatoren, ein oder mehrere Acrylate und ein oder mehrere Polyamine. Die Polyamine können tertiäre Amine mit α-CH-funktionellen Gruppen, Diamine der Formel H2N-R-NH2, worin R für gesättigte und ungesättigte aliphatische Reste steht, und N,N'-(2,2-Dimethylpropyliden)hexamethylendiamin umfassen. Die Photoinitiatoren können Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon und p-tert-Butylphenyl-1-(2,3)-epoxy)propylether umfassen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Baugruppen aus Lithiumionen-Batteriezellen finden zunehmend Anwendung bei der Bereitstellung von Antriebsleistung in Kraftfahrzeugen. Batteriezellen verschiedener anderer Chemie, wie Lithium-Schwefel, sind ebenfalls Kandidaten für solche Anwendungen. Jede Zelle der Batterie ist in der Lage, basierend auf der Zusammensetzung und Masse der Elektrodenmaterialien in der Zelle ein elektrisches Potential von mehreren Volt (z.B. etwa drei bis vier Volt) und einen elektrischen Gleichstrom bereitzustellen. Die Zelle ist in der Lage, über viele Zyklen entladen und wieder geladen zu werden. Eine Batterie wird für eine Anwendung zusammengesetzt, indem eine geeignete Anzahl von Einzelzellen in einer Kombination von elektrischen Parallel- und Reihenschaltungen kombiniert wird, um die Spannungs- und Stromanforderungen für eine bestimmte elektrische Last, wie z.B. einen Antriebsmotor für ein Fahrzeug, zu erfüllen.
  • In einer Batterieanwendung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug kann die zusammengesetzte Batterie zum Beispiel bis zu dreihundert Zellen umfassen, die elektrisch miteinander verbunden sind, um bis zu achthundert Volt und ausreichend elektrische Leistung für einen elektrischen Fahrmotor zum Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen. Manchmal werden Gruppen von Batteriezellen in Beuteln oder Paketen zum Zusammenbau und zur Verschaltung zur Bildung einer bestimmten Batteriespannung und Leistungsanforderung untergebracht. Es besteht der Wunsch, die Kosten für die Herstellung der jeweiligen Elemente jeder elektrochemischen Zelle zu reduzieren, und es besteht der ständige Wunsch, die Funktion und Zuverlässigkeit jedes Elements der Batterie zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle vom Beuteltyp werden bereitgestellt und können das Anordnen eines oder mehrerer Elektrodenpaare zwischen einer ersten Beutelschicht und einer zweiten Beutelschicht, das Versiegeln der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht entlang eines peripheren Versiegelungspfades zur Bildung einer peripheren Versiegelung, die die erste Beutelschicht und die zweite Beutelschicht verbindet, um einen Beutel mit einem Außenrand zu bilden, der die Anode und die Kathode umschließt, das Aufbringen eines photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers auf den Außenrand des Beutels und das Photohärten des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers zur Bildung einer konformen bzw. oberflächentreuen Randbeschichtung umfassen. Jede Beutelschicht kann eine Aluminiumschicht enthalten. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer kann einen oder mehrere Photoinitiatoren, ein oder mehrere Acrylate und ein oder mehrere Polyamine enthalten. Der Photoinitiator enthält einen UV-Photoinitiator. Der eine oder die mehreren Photoinitiatoren können Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, p-tert-Butylphenyl-1-(2,3)-epoxy)propylether und Kombinationen davon umfassen. Der eine oder die mehreren Photoinitiatoren können bis zu etwa 2 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. Das eine oder die mehreren Polyamine können ein oder mehrere tertiäre Amine mit α-CH-funktionellen Gruppen, Diamine der Formel H2N-R-NH2, worin R für gesättigte und ungesättigte aliphatische Reste steht, N,N'-(2,2-Dimethylpropyliden)hexamethylendiamin und Kombinationen davon umfassen. Das eine oder die mehreren Polyamine können etwa 15 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. Das eine oder die mehreren Acrylate können ein oder mehrere Urethanacrylatoligomere und ein oder mehrere Acrylatmonomere umfassen. Das eine oder die mehreren Acrylatmonomere können Isobornylacrylat, Hexandioldiacrylat, Trimethylenpropantriacrylat, Tripropylenglykoldiacrylate, Isobornylmethacrylat, Methylacetoacetat, Hexamethylendiacrylat und Kombinationen davon umfassen. Das eine oder mehreren Acrylate können etwa 70 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. Die Photohärtung des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers zur Bildung einer konformen Randbeschichtung kann das Inkontaktbringen des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers mit einem UV-Licht beinhalten. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer kann in weniger als 15 Sekunden photoaushärten, um die konforme Randbeschichtung zu bilden. Die erste Beutelschicht und die zweite Beutelschicht können außerdem jeweils eine wärmeaktivierte Polymer-Klebeschicht enthalten, die innerhalb der jeweiligen Aluminiumschicht der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht angeordnet ist. Jedes der ein oder mehreren Elektrodenpaare kann eine Anode mit einem Anodenstromkollektor und eine Kathode mit einem Kathodenstromkollektor umfassen. Das Verfahren kann ferner die elektrische Kopplung einer Anodenlasche mit dem einen oder den mehreren Anodenstromkollektoren innerhalb des Beutels und die elektrische Kopplung einer Kathodenlasche mit dem einen oder den mehreren Kathodenstromkollektoren innerhalb des Beutels umfassen, und die Anodenlasche und die Kathodenlasche erstrecken sich jeweils von der peripheren Versiegelung des Beutels nach außen.
  • Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle vom Beuteltyp werden bereitgestellt und können das Anordnen eines oder mehrerer Elektrodenpaare zwischen einer ersten Beutelschicht und einer zweiten Beutelschicht, das Versiegeln der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht entlang eines peripheren Versiegelungspfades zur Bildung eines peripheren Versiegelung, die die erste Beutelschicht und die zweite Beutelschicht verbindet, um einen Beutel mit einem Außenrand zu bilden, der die Anode und die Kathode umschließt, das Aufbringen eines photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers auf den Außenrand des Beutels und das Photohärten des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers zur Bildung einer konformen bzw. oberflächentreuen Randbeschichtung, indem der photohärtende photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer für weniger als 20 Sekunden mit einem UV-Licht in Kontakt gebracht wird, umfassen. Jede Beutelschicht kann eine Aluminiumschicht enthalten. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer kann einen oder mehrere Photoinitiatoren, ein oder mehrere Urethanacrylatoligomere, ein oder mehrere Acrylatmonomere und ein oder mehrere Polyamine enthalten. Der eine oder die mehreren Photoinitiatoren können bis zu etwa 2 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen, das eine oder die mehreren Urethanacrylatoligomere und das eine oder die mehreren Acrylatmonomere können zusammen etwa 70 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen, und das eine oder die mehreren Polyamine können etwa 15 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. Das UV-Licht kann eine Wellenlänge von etwa 375 nm bis etwa 415 nm haben. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer kann durch Sprühen oder Tauchen auf den Außenrand des Beutels aufgebracht werden. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer kann weniger als etwa 0,01 Gew.-% flüchtiger organischer Verbindungen enthalten. Die Photo- bzw. Lichthärtung kann bei einer Temperatur von etwa 15 °C bis etwa 25 °C erfolgen.
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen und den begleitenden Zeichnungen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Elektrofahrzeugs, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2A zeigt eine Draufsicht auf eine Batteriebeutelzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 2B zeigt eine Draufsicht auf eine Batteriebeutelzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3A zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer nicht versiegelten Batteriebeutelzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 3B zeigt eine Draufsicht auf eine versiegelte Batteriebeutelzelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
    • 4 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Batteriezelle mit versiegeltem Beutel gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
    • 5 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer beutelartigen Batteriezelle gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionale Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen. Wie Fachleute wissen, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben sind. Die abgebildeten Merkmalskombinationen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die zu den Lehren dieser Offenbarung konsistent sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
  • Hier werden Verfahren zum Aufbringen von konformen bzw. oberflächentreuen Korrosionsschutz- und elektrischen Isolierschichten auf die Ränder von Aluminium-Batteriezellen in Beutelform bereitgestellt. Unter bestimmten Beutelversagensbedingungen sind die Aluminiumbeutelschichten anfällig für eine Legierung mit Lithium, wenn sie unter Erdspannung stehen. Die Beschichtungen blockieren einen Massepfad zwischen den freiliegenden Beutelrändern und verhindern dadurch die Oxidation von etwaigen Lithium-Aluminium-Legierungen. Die Verwendung von photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufern liefert einen effizienten Prozess, der frei von flüchtigen organischen Chemikalien (VOC bzw. volatile organic chemical) ist, zum Aufbringen solcher Beschichtungen auf Beutelbatteriezellen, der an aktuelle Prozesslinien angepasst und bei Raumtemperatur ausgeführt werden kann.
  • 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Elektrofahrzeugs 10 mit einem Gleichstrom-Batteriepack 12. Der Batteriepack 12 umfasst ein Gehäuse 13, z.B. ein T-förmiges Gehäuse wie abgebildet. Der Batteriepack 12 kann eine Vielzahl von identisch konfigurierten Batteriezellen 20 enthalten. Eine mögliche Konfiguration des Batteriepacks 12 umfasst mindestens 192 solcher Batteriezellen 20, die zusammen mindestens 18 kWh elektrische Energie abgeben, obwohl der Batteriepack 12 nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt ist. Das Gehäuse 13 kann in Fluidverbindung mit einer Kühlmittelquelle (nicht gezeigt) stehen, z.B. über einen Kühlmittelanschluss 17, wobei aufgenommenes Kühlmittel in Bezug auf die Batteriezellen 20 zirkuliert, um die Regulierung einer Temperatur der Batteriezellen 20 des Batteriepacks 12 zu unterstützen. Andere Ausführungsformen sind denkbar, die andere Formen, Leistungswerte und/oder andere aktive Materialien als Lithiumionen-basierte Chemikalien aufweisen, und daher ist die T-förmige Konfiguration von 1 beispielhaft und nicht einschränkend.
  • Das Elektrofahrzeug 10 von 1 kann als mobiles oder stationäres System beliebiger Art konfiguriert sein, das von der Nutzung der in den verschiedenen Batteriezellen 20 gespeicherten elektrischen Energie profitieren kann. Beispiele für das Elektrofahrzeug 10 können z.B. sein ein gezeigtes Fahrzeug, ein Elektrofahrzeug mit verlängerter Reichweite, ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug, ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug oder eine andere mobile Plattform, ein Roboter oder ein stationäres/nicht-fahrzeugbezogenes System wie ein Kraftwerk.
  • Das Elektrofahrzeug 10 kann außerdem eine elektrische Maschine (nicht gezeigt), wie z.B. einen Fahrmotor und/oder eine Motor-/Generatoreinheit, enthalten, die mit Energie aus dem Batteriepack 12 betrieben wird. Zusätzlich kann das Elektrofahrzeug 10 einen Wechselrichter 14 enthalten, der über Hochspannungskabel 15 elektrisch mit einem Lademodul 16 verbunden ist. Der Wechselrichter 14 empfängt Wechselstrom (AC) vom Lademodul 16, wenn das Lademodul 16 in eine freie Ladesteckdose (nicht gezeigt) eingesteckt ist. Der Wechselrichter 14 kann Pulsweitenmodulation oder andere Leistungsschalttechniken verwenden, um die Wechselspannung vom Lademodul 16 in eine Gleichspannung umzuwandeln, die zum Laden der Batteriezellen 20 geeignet ist, wie es in der Technik allgemein bekannt ist.
  • Der Batteriepack 12 enthält eine Vielzahl von beutelartigen Batteriezellen 20, von denen in 1 der Einfachheit halber zwei dargestellt sind. 2A-B stellen jeweils eine Draufsicht auf Beispiele solcher Batteriezellen 20 dar. 3A stellt eine seitliche Querschnittsansicht einer Batteriezelle 20 mit einem unversiegelten Beutel 20* dar. 3B stellt eine Draufsicht auf eine versiegelte Batteriebeutelzelle 30 dar, die eine periphere Versiegelung 31 und eine konforme Randbeschichtung 26 aufweist. Jede Batteriezelle 20 enthält ein oder mehrere (n) Elektrodenpaare, die jeweils eine Anode 21 und eine Kathode 23 umfassen und in einem versiegelten Beutel 30 enthalten sind. Beispielsweise kann eine Batteriezelle in einigen Ausführungsformen 20 bis 30 Elektrodenpaare enthalten, die sich innerhalb des versiegelten Beutels 30 befinden.
  • Wie in 3A dargestellt, umfasst der Beutel 30 eine erste Beutelschicht A und eine zweite Beutelschicht B. Jede Beutelschicht A, B kann z.B. eine innere wärmeaktivierte Polymer-Klebeschicht 32A, 32B, eine mittlere Schicht 33A, 33B und eine äußere korrosionsbeständige Polymerschicht 34A, 34B enthalten, obwohl es selbstverständlich ist, dass Beutel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Ausrichtungen der Schichten praktikabel sind. Ein oder mehrere Elektrodenpaare, wobei jedes Elektrodenpaar eine Anode 21 und eine Kathode 23 umfasst, sind zwischen der ersten Beutelschicht A und der zweiten Beutelschicht B angeordnet. Die äußere korrosionsbeständige Polymerschicht 34A oder 34B der ersten Beutelschicht A bzw. der zweiten Beutelschicht B kann entlang eines peripheren Versiegelungspfades 31* (siehe 3B) mit Wärme beaufschlagt werden (z.B. über einen Laser, eine Heißpresse usw.), um eine periphere Versiegelung 31 zu bilden, die die erste Beutelschicht A und die zweite Beutelschicht B verbindet, um einen Beutel 30 zu bilden, der das eine oder die mehreren Elektrodenpaare umschließt.
  • In einigen Ausführungsformen kann bzw. können die äußere(n) korrosionsbeständige(n) Polymerschicht(en) 34A und/oder 34B eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 100 µm aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann bzw. können die äußere(n) korrosionsbeständige(n) Polymerschicht(en) 34A und/oder 34B eine Dicke von etwa 10 µm aufweisen. Im Allgemeinen wird die Dicke der äußeren korrosionsbeständigen Polymerschicht(en) 34A und/oder 34B so gewählt, dass ein geeigneter Korrosionsschutz für die jeweiligen mittleren Schichten 33A und 33B erzielt wird, ohne der Batteriezelle 20 unerwünschtes Gewicht oder Kosten hinzuzufügen. Die äußere(n) korrosionsbeständige(n) Polymerschicht(en) 34A und/oder 34B kann/können ein oder mehrere polymere Materialien enthalten, wie z.B. unter anderem Polypropylen, Polyethylen, Polyethylen hoher Dichte (HDPE) und Polyethylen niedriger Dichte (LDPE). Die äußere(n) korrosionsbeständige(n) Polymerschicht(en) 34A und/oder 34B kann/können außerdem Materialien wie Nylon umfassen, um die mechanischen Eigenschaften der Schicht(en) zu verbessern.
  • Die mittlere(n) Schicht(en) 33A und/oder 33B kann/können Aluminium oder ein anderes Metall enthalten, das plastisch ist und in dünne Platten geformt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann/können die mittlere(n) Schicht(en) 33A und/oder 33B eine Dicke von etwa 25 µm bis etwa 200 µm oder etwa 50 µm bis etwa 150 µm aufweisen. Im Allgemeinen wird die Dicke der mittleren Schicht(en) 33A und/oder 33B so gewählt, dass geeignete mechanische Eigenschaften erzielt werden, ohne der Batteriezelle 20 unerwünschtes Gewicht oder Kosten hinzuzufügen. Die mittlere(n) Schicht(en) 33A und/oder 33B kann/können reines Aluminium oder Aluminiumlegierungen (z.B. Aluminiumlegierungen der Serien 1100 oder 3000) enthalten und können in einigen Ausführungsformen Aluminiumfolien sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann/können die innere(n) wärmeaktivierte(n) Polymer-Klebeschicht(en) 32A und/oder 32B eine Dicke von etwa 1 µm bis etwa 100 µm oder etwa 10 µm aufweisen. Im Allgemeinen wird die Dicke der inneren wärmeaktivierten Polymer-Klebeschicht(en) 32A und/oder 32B so gewählt, dass ein ausreichendes Schmelzen der Schichten über die Wärmequelle möglich ist, um anschließend zu kleben und die periphere Versiegelung 31 zu bilden, während kein direkter Kontakt (d.h. isolierend) zwischen den mittleren Schichten 33A und 33B oder zwischen den mittleren Schichten 33A und 33B und der Anodenlasche 22 oder der Kathodenlasche 24 ermöglicht wird. Die innere(n) wärmeaktivierte(n) polymere(n) Klebeschicht(en) 32A und/oder 32B kann/können ein oder mehrere polymere Materialien, wie z.B. Polypropylen, Polyethylen, HDPE und LDPE, und zusätzlich ein oder mehrere klebende Materialien, wie z.B. Polyacrylat, Polyacryl und Carboxymethylcellulose (CMC), umfassen.
  • Jede Anode 21 umfasst einen Stromkollektor 21C mit darauf aufgebrachtem Wirtsmaterial 21H, und jede Kathode 23 umfasst einen Stromkollektor 23C mit darauf aufgebrachtem aktiven Material 23A. Der Anodenstromkollektor 21C kann z.B. Kupfer oder Kupferlegierungen enthalten. Der Kathodenstromkollektor 23 kann z.B. Aluminium oder Aluminiumlegierungen enthalten. Der Beutel 30 enthält eine periphere Versiegelung 31, die ein Innenvolumen V definiert, und ist mit Elektrolyt gefüllt, der das Wirtsmaterial 21H und das aktive Material 23A jeder Anode 21 bzw. Kathode 23 kontaktiert. Die Anode 21 und die Kathode 23 sind über einen Separator 25 elektrisch isoliert, der die Bewegung von Elektrolyt und Ionen innerhalb des Elektrolyts zwischen der Anode 21 und der Kathode 23 erleichtert. Es sind verschiedene Ausrichtungen der Zellenelektroden möglich, u.a. die in 2A dargestellte Anordnung nebeneinander oder die in 2B dargestellte Anordnung Ende an Ende.
  • 4 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht einer Batteriezelle 20 mit einem versiegelten Beutel 30. Die Batteriezelle 20 in 4 umfasst fünf Elektrodenpaare, obwohl die Ausführungsform auch geringere oder größere Anzahlen von Elektrodenpaaren umfassen soll. Wie in 4 dargestellt, läuft jeder der Stromkollektoren 21C für Anoden 21 auf eine Anodenlasche 22 zu und schließt daran an, und jeder der Stromkollektoren 23C für Kathoden 23 läuft auf eine Kathodenlasche 24 zu und schließt daran an. Die Stromkollektoren können z.B. mit den Laschen ultraschallverschweißt werden. Die Anodenlasche 22 ist elektrisch mit einer Anodensammelschiene 27 gekoppelt, und die Kathodenlasche 24 ist elektrisch mit einer Kathodensammelschiene 28 gekoppelt. In einem Batteriepack (z.B. Batteriepack 12) kann eine Vielzahl von Anodenlaschen 22 aus verschiedenen Batteriezellen 20 mit einer oder mehreren Anodensammelschienen 27 verbunden werden, und in ähnlicher Weise kann eine Vielzahl von Kathodenlaschen 24 aus verschiedenen Batteriezellen 20 mit einer oder mehreren Kathodensammelschienen 28 verbunden werden.
  • 5 stellt ein Verfahren 100 zur Herstellung einer beutelartigen Batteriezelle dar, das das Aufbringen einer konformen Randbeschichtung 26 (wie in 3A und 4 gezeigt) auf den Außenrand des Beutels 30 umfasst. Das Verfahren 100 umfasst das Anordnen 110 von einem oder mehreren Elektrodenpaaren zwischen einer ersten Beutelschicht (z.B. 30A) und einer zweiten Beutelschicht (z.B. 30B), wobei jede Beutelschicht eine Aluminiumschicht enthält (z.B. 33A, 33B), das Versiegeln 120 der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht entlang eines peripheren Versiegelungspfades (z.B. 31*) zur Bildung einer peripheren Versiegelung (z.B. 31), das Verbinden der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht zur Bildung eines Beutels (z.B. 30) mit einem Außenrand, der die Anode und die Kathode umschließt, das Aufbringen 130 eines photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers auf den Außenrand des Beutels und das Photohärten 140 des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers, um eine konforme Randbeschichtung zu bilden (z.B. 26).
  • Das Auftragen 130 des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers kann in einigen Ausführungsformen durch Sprühen, z.B. mit einer variablen Sprühdüse, oder durch Tauchen erfolgen. Der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer kann einen oder mehrere Photoinitiatoren, ein oder mehrere Acrylate und ein oder mehrere Polyamine enthalten. Das eine oder die mehreren Acrylate umfassen ein oder mehrere Urethanacrylatoligomere und ein oder mehrere Acrylatmonomere. Das eine oder die mehreren Acrylate können etwa 70 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-% oder etwa 75 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. Urethanacrylatoligomere sind Isocyanat-terminierte Polyole (Hydroxyl-terminierte Oligomere) und können durch Reaktion von Hydroxyl-terminierten Oligomeren mit Isocyanaten und optional mit Hydroxyethylacrylaten gebildet werden, um photoaktivierbare Acrylat-funktionelle Gruppen aus den Hydroxyl- und Isocyanat-Resten zu bilden. Das eine oder mehrere Acrylatmonomere können Isobornylacrylat, Hexandioldiacrylat, Trimethylenpropantriacrylat, Tripropylenglykoldiacrylate, Isobornylmethacrylat, Methylacetoacetat, Hexamethylendiacrylat und Kombinationen davon umfassen. Multifunktionelle Acrylatmonomere können die Glasübergangstemperatur der ausgehärteten konformen Randbeschichtungen vorteilhaft erhöhen.
  • Das eine oder die mehreren Polyamine können ein oder mehrere tertiäre Amine mit α-CH-funktionellen Gruppen, ein oder mehrere Diamine der Formel H2N-R-NH2, worin R für gesättigte und ungesättigte aliphatische Reste steht, N,N'-(2,2-Dimethylpropyliden)hexamethylendiamin und Kombinationen davon umfassen. Die Polyamine wirken während der Photohärtung als Kettenüberträger und polymerisieren das eine oder die mehreren Acrylate des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers, um die gehärtete konforme Randbeschichtung zu bilden. Das eine oder die mehreren Polyamine können etwa 15 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%, etwa 20 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% oder etwa 20 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen.
  • Der Photoinitiator kann ein UV-Photoinitiator sein, der bei Bestrahlung mit UV-Licht aktiviert wird und im Allgemeinen dissoziiert ist, um reaktive Spezies (d.h. freie Radikale) zu erzeugen, die Polymerisationsreaktionen zwischen dem einen oder den mehreren Acrylaten und den Polyaminen initiieren oder anderweitig fördern. In einigen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Photoinitiatoren Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, p-tert-Butylphenyl-1-(2,3)-epoxypropylether und Kombinationen davon umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der eine oder die mehreren Photoinitiatoren bis zu etwa 1,0 Gew.-%, 1,5 Gew.-% oder bis zu etwa 2 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. In einigen Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Photoinitiatoren etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1,0 Gew.-% oder etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen.
  • Dementsprechend können in einigen Ausführungsformen der eine oder die mehreren Photoinitiatoren bis zu etwa 2 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen, das eine oder die mehreren Urethanacrylatoligomere und das eine oder die mehreren Acrylatmonomere können zusammen etwa 70 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen, und das eine oder die mehreren Polyamine können etwa 15 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen. Vorteilhafterweise enthält der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer im Wesentlichen keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) (d.h. weniger als etwa 0,01 Gew.-% VOCs).
  • Die Photohärtung 140 des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers umfasst, den photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufer mit Licht einer geeigneten Wellenlänge zu beaufschlagen, um den Photoinitiator zu aktivieren, um den photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufer zu härten. Die Photohärtung 140 kann das Aufstrahlen von UV-Licht auf den katalytischen Polymerbeschichtungsvorläufer umfassen. Das UV-Licht kann z.B. eine Wellenlänge von ca. 375 nm bis ca. 415 nm oder ca. 385 nm bis ca. 405 nm haben. Die Photohärtung 140 kann für weniger als 20 Sekunden oder weniger als 15 Sekunden erfolgen, um eine gehärtete konforme Randbeschichtung zu bilden. Vorteilhafterweise kann die Photohärtung des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers bei Raumtemperatur erfolgen (z.B. bei etwa 15 °C bis etwa 25 °C).
  • BEISPIEL 1:
  • Ein photokatalytischer Polymerbeschichtungsvorläufer wurde hergestellt, indem ein erstes Acrylat-Vorpolymer (A) durch Mischen von Polypropylenglykol, Isophorondiisocyanat und Triethanolamin in einem Molverhältnis von 1:2:0,7 mit einem Katalysator Dibutylzinndilaureat (der 0,5 Gew.-% der Mischung ausmachte) hergestellt wurde und dann Methylacetoacetat mit der Mischung kombiniert wurde, so dass Methylacetoacetat 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% der Mischung ausmachte. Ein zweites Acrylatverdünnungsmittel (B) wurde durch Mischen von Polypropylenglykol, Isophorondiisocyanat und Triethanolamin in einem Molverhältnis von 1:2:0,7 mit einem Katalysator Dibutylzinndilaureat (der 0,5 Gew.-% des Gemisches ausmachte) hergestellt, und dann wurde Hexamethylendiacrylat mit dem Gemisch kombiniert, so dass Hexamethylendiacrylat 5 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Mischung ausmachte. (A) und (B) wurden in einem Verhältnis von 3:1 kombiniert, und N,N'-(2,2-Dimethylpropyliden)hexamethylendiamin (C) wurde zusätzlich in einer Menge von 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% der Mischung (A) + (B) kombiniert. Der Photoinitiator Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid wurde dann in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% der Mischung (A) + (B) + (C) zugegeben.
  • Durch Variieren des Verhältnisses von (A) zu (B) kann die Flexibilität und Festigkeit der durch Aushärtung des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers gebildeten Beschichtung verändert werden. Hexamethylendiamin (C) wurde hinzugefügt, um die Flexibilität der resultierenden gehärteten Beschichtung zu verbessern, indem es die Linearität des gehärteten Polymers erhöht und zusätzliche reaktive Stellen bereitstellt, um die Vernetzung während der Aushärtung zu erleichtern, die Reaktion in Gang zu halten und zu vernetzen. Eine Erhöhung der Menge an Hexamethylendiamin (C) innerhalb des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers bewirkt, dass die ausgehärtete Beschichtung zunehmend weich/klebrig wird, während eine Verringerung der Menge an Hexamethylendiamin (C) innerhalb des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers bewirkt, dass die ausgehärtete Beschichtung zunehmend spröde und rissanfällig wird.
  • Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst sind. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind eher beschreibend als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder abgebildet sind. Während verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften beschrieben werden könnten, erkennen Fachleute, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um die gewünschten Gesamtsystemeigenschaften zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können u. a. Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Somit sind Ausführungsformen, die als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale beschrieben werden, nicht außerhalb des Anwendungsbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle vom Beuteltyp, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines oder mehrerer Elektrodenpaare zwischen einer ersten Beutelschicht und einer zweiten Beutelschicht, wobei jede Beutelschicht eine Aluminiumschicht enthält; Versiegeln der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht entlang eines peripheren Versiegelungspfades zur Bildung einer peripheren Versiegelung, die die erste Beutelschicht und die zweite Beutelschicht verbindet, um einen Beutel mit einem Außenrand zu bilden, der die Anode und die Kathode umschließt; Aufbringen eines photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers auf den Außenrand des Beutels, wobei der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer einen oder mehrere Photoinitiatoren, ein oder mehrere Acrylate und ein oder mehrere Polyamine umfasst; und Photohärten des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers zur Bildung einer konformen Randbeschichtung.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle vom Beuteltyp, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines oder mehrerer Elektrodenpaare zwischen einer ersten Beutelschicht und einer zweiten Beutelschicht, wobei jede Beutelschicht eine Aluminiumschicht enthält; Versiegeln der ersten Beutelschicht und der zweiten Beutelschicht entlang eines peripheren Versiegelungspfades zur Bildung einer peripheren Versiegelung, die die erste Beutelschicht und die zweite Beutelschicht verbindet, um einen Beutel mit einem Außenrand zu bilden, der die Anode und die Kathode umschließt; Aufbringen eines photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers auf den Außenrand des Beutels, wobei der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer einen oder mehrere Photoinitiatoren, ein oder mehrere Urethanacrylatoligomere, ein oder mehrere Acrylatmonomere und ein oder mehrere Polyamine umfasst; und Photohärten des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers zur Bildung einer konformen Randbeschichtung, indem der photohärtende photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer für weniger als 20 Sekunden mit einem UV-Licht in Kontakt gebracht wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Photoinitiatoren bis zu etwa 2 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen, das eine oder die mehreren Urethanacrylatoligomere und das eine oder die mehreren Acrylatmonomere zusammen etwa 70 Gew.-% bis etwa 85 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen, und das eine oder die mehreren Polyamine etwa 15 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% des photokatalytischen Polymerbeschichtungsvorläufers ausmachen.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer durch Sprühen oder Tauchen auf den Außenrand des Beutels aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der photokatalytische Polymerbeschichtungsvorläufer weniger als etwa 0,01 Gew.-% flüchtiger organischer Verbindungen umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Photohärtung bei einer Temperatur von etwa 15 °C bis etwa 25 °C erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehreren Photoinitiatoren Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, p-tert-Butylphenyl-1-(2,3)-epoxy)propylether und Kombinationen davon umfassen.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Polyamine ein oder mehrere tertiäre Amine mit α-CH-funktionellen Gruppen, Diamine der Formel H2N-R-NH2, worin R für gesättigte und ungesättigte aliphatische Reste steht, N,N'-(2,2-Dimethylpropyliden)hexamethylendiamin und Kombinationen davon umfassen.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Acrylate ein oder mehrere Urethanacrylatoligomere und ein oder mehrere Acrylatmonomere umfassen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine oder die mehreren Acrylatmonomere Isobornylacrylat, Hexandioldiacrylat, Trimethylenpropantriacrylat, Tripropylenglykoldiacrylate, Isobornylmethacrylat, Methylacetoacetat, Hexamethylendiacrylat und Kombinationen davon umfassen.
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632538B1 (en) * 1998-02-05 2003-10-14 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Sheet for cell and cell device
CA2438749A1 (en) * 2002-08-29 2004-02-29 Dana Corporation Ultraviolet radiation curable coating for mls head gasket applications
BRPI0518698A2 (pt) * 2004-11-30 2008-12-02 Syngenta Participations Ag processo e composiÇço para revestimento de material de propagaÇço
WO2006073277A1 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Lg Chem, Ltd. Case for batteries and preparation method thereof
KR100878703B1 (ko) * 2005-11-28 2009-01-14 주식회사 엘지화학 측면 실링부에 ｐｃｍ이 장착되어 있는 소형 전지팩
KR101200470B1 (ko) * 2010-11-05 2012-11-12 주식회사 엘지화학 방수층이 코팅된 이차 전지 및 그 코팅 방법
KR101811473B1 (ko) 2013-10-31 2017-12-21 주식회사 엘지화학 방수층이 코팅된 파우치형 이차전지 및 그 제조 방법
JP2014210924A (ja) * 2014-06-03 2014-11-13 レッド・スポット・ペイント・アンド・ヴァーニッシュ・カンパニー・インコーポレーテッド 脂肪族ウレタンアクリレート樹脂を含むｕｖ硬化性被覆組成物
PL3233958T3 (pl) * 2014-12-17 2021-02-22 Basf Se Kompozycja powlekająca do utwardzania promieniowaniem na bazie poliuretanów o wydłużonych łańcuchach i usieciowanych
KR102604161B1 (ko) * 2015-08-18 2023-11-20 가부시끼가이샤 쓰리본드 연료전지용 광경화성 밀봉제, 연료전지 및 밀봉 방법
CN106433545B (zh) * 2016-09-08 2019-08-13 中国科学院深圳先进技术研究院 一种紫外光固化胶、其制备方法及应用
US10862129B2 (en) * 2017-04-12 2020-12-08 Global Graphene Group, Inc. Lithium anode-protecting polymer layer for a lithium metal secondary battery and manufacturing method
CN110283539A (zh) * 2019-04-25 2019-09-27 中山布瑞特环保油墨有限公司 一种紫外光固化覆膜胶及其制备方法

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