DK175086B1 - Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle - Google Patents
Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle Download PDFInfo
- Publication number
- DK175086B1 DK175086B1 DK199500800A DK80095A DK175086B1 DK 175086 B1 DK175086 B1 DK 175086B1 DK 199500800 A DK199500800 A DK 199500800A DK 80095 A DK80095 A DK 80095A DK 175086 B1 DK175086 B1 DK 175086B1
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- laminate
- current collector
- wound
- cell
- protruding
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 6
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims description 21
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000013039 cover film Substances 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- IDSMHEZTLOUMLM-UHFFFAOYSA-N [Li].[O].[Co] Chemical class [Li].[O].[Co] IDSMHEZTLOUMLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 2
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 claims description 2
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical class [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N titanium disulfide Chemical compound S=[Ti]=S CFJRPNFOLVDFMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 10
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 10
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- FTALTLPZDVFJSS-UHFFFAOYSA-N 2-(2-ethoxyethoxy)ethyl prop-2-enoate Chemical compound CCOCCOCCOC(=O)C=C FTALTLPZDVFJSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N triglyme Chemical compound COCCOCCOCCOC YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910014135 LiMn2 O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014549 LiMn204 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012223 LiPFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100293261 Mus musculus Naa15 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/429—Natural polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Description
DK 175086 B1
Den foreliggende opfindelse angår en viklet elektrokemisk celle, en fremgangsmåde til fremstilling deraf og anvendelse af sådanne elektrokemiske celler.
Forskellige typer viklede elektrokemiske celler er kendt inden for teknikken og er beskre-5 vet i litteraturen. Generelt består en viklet celle af et laminat af et katodemateriale, et ano-demateriale og indskudte separatorer, som indbefatter en elektrolyt. Laminatet er viklet i en spole, forbundet til strømopsamlere og inkorporeret i en batterikasse for at tilvejebringe mekanisk stabilitet og forsegling af cellen.
10 I nogle elektrokemiske celler er strømopsamlerne en integrerende del af laminatet. En sådan elektrokemisk celle er beskrevet i WO 86/03889.1 denne elektrokemiske celle omfatter det viklede laminat en anodestruktur i for af en strømopsamler, der er belagt med anodemateriale, og en katodestruktur i form af en strømopsamler, der er belagt med katodemateriale. For at tilvejebringe ensartet resistans gennem hele batteriet har én af 15 strømopsamleme en bar kant uden elektrodemateriale. Denne bare kant strækker sig længere end de andre elementer af spolen og er indrettet således, at den dækker ydersiden af spolen og dermed forbedrer den elektriske kontakt mellem strømopsamleren og den metalkasse, hvori spolen er indsat.
20 US-patent nr. 3.761.314 beskriver en lignende elektrisk celle bestående af et viklet laminat, der omfatter en anodestruktur i form af en strømopsamler eller metalbærer, som er belagt på begge sider med anodemateriale og en katodestruktur i form af en strømopsamler eller metalbærer, som er belagt på begge sider med katodemateriale.
25 Anodemetalbæreren har en bar kant uden anode anodemateriale, hvilken kant rager ud fra den ene ende af enheden, og katodemetalbæreren har en bar kant uden katodemateriale, hvilken kant rager ud fra den modsatte ende af enheden. Kanten af henholdsvis anodemetalbæreren og katodemetalbæreren drejes ned i overlappende fiskeskællignende flanger og tjener til at definere og danne i det væsentlige plane, elastisk deformer-30 bare områdeoverflader i modsatte ender af enheden. Når denne enhed forsegles i en metalkasse, opnås tæt kontakt mellem kassens respektive poler og de modsatte ender af enheden.
En lignende viklet elektrokemisk celle beskrives i US-patent nr. 4.963.446.1 denne celle 35 har udragende, ubeskyttede kanter af en foliebærer eller strømopsamler for katoden for- DK 175086 B1 2 dybninger indad med mellemrum for at lette placering afen isolatorring oven på cellen, efter at elektroderne er blevet indsat i en cylindrisk metalbeholder, og efter at flydende elektrolytmateriale er blevet hældt ind i cellen mellem fordybningernes mellemrum. Anoden er i kontakt med metalbeholdervæggen og -bunden, som dermed fungerer som ano-5 determinalen. Et isolerende materiale er anbragt mellem væggen og låget. Kanterne med fordybninger indad af strømopsamleren for katoden resulterer i en effektiv isolering af disse udragende, blotlagte kanter fra beholdervæggen og endvidere i god kontinuitet af kontakten til en trykkontakt i låget, hvilken trykkontakt fungerer som katodeterminalen.
10 En markant egenskab for viklede celler, som de beskrives ovenfor, er, at de er meget stabile og kompakte. Desuden kan viklet-cellekonceptet med tynde elektrodeplader resultere i overlegne afladning-/genopladningstræk. Der er imidlertid stadig behov for at forbedre kompaktheden.
15 Det er således et formål med opfindelsen at tilvejebringe et viklet batteri med høj energi-tæthed, som ikke kræver indkapsling, men som alligevel har en mekanisk stabil struktur og er forsynet med tilstrækkelig forsegling.
Ifølge opfindelsen opnås dette ved de viklede elektrokemiske celler ifølge krav 1 eller 2.
20
Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af en viklet elektrokemisk celle ifølge krav 17.
Denne fremgangsmåde er hurtig, fleksibel og økonomisk fordelagtig. Den er endvidere 25 egnet til storproduktion af både relativt store batterier, fx batterier til biler, og meget små batterier, fx batterier til brug i små elektroniske anordninger, fx høreapparater.
I en foretrukket udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen vikles laminatet fra en af de ender, der ikke har en udragende strømopsamler.
30
Laminatet vikles helst til en flad, i det væsentlige rektangulær elektrokemisk celle.
Laminatet er fortrinsvis viklet på en flad kerne.
DK 175086 B1 3
Det foretrækkes, at de to udragende dele af strømopsamler, der rager ud fra modstående sider kanter af den viklede celle, presses for at forsegle cellen.
I fremgangsmåden ifølge denne udførelsesform afsluttes viklingsproceduren passende 5 med at vikle en elektrisk isolerende dækfilm på det viklede batterilaminat.
I en anden foretrukket udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen vikles laminatet fra den kant, hvorfra den første strømopsamler rager ud, således at de indledende viklinger i det væsentlige kun består af den første strømopsamler, og de sidste viklinger i 10 det væsentlige kun består af den anden strømopsamler.
Laminatet vikles fortrinsvis på et stangformet element til dannelse af en elektrokemisk celle med et aksialt hul, og endnu mere foretrukket vikles laminatet på en cylindrisk spindel til dannelse af en elektrokemisk celle med et i det væsentlige cylindrisk aksialt hul, 15 dvs. en celle med en rørformet geometri.
I denne specifikke udførelsesform foretrækkes det, at den udragende del af den strømopsamler, der udgør de sidste vindinger, og/eller den strømopsamler, der udgør de første vindinger, er bredere end batterilaminatet, således at overskydende dele af viklet 20 strømopsamler, der rager ud fra begge aksiale ender af den viklede celle, foldes for at forsegle cellen.
Mindst én af de udragende dele af viklet strømopsamler ved de aksiale ender foldes fortrinsvis ind i cellens aksiale hul.
25
Det foretrækkes, at den udragende del af den strømopsamfer, der udgør de første vindinger, er bredere end batterilaminatet i mindst én retning, således at den mindst ene udragende del rager ud fra mindst én af de aksiale ender ved cellens indre overflade, og hvor mindst én af de udragende dele af de sidste vindinger er foldet indad på den ydre overfla-30 de af de udragende dele af de første vindinger.
Batterilaminatet består fortrinsvis af strimler af en første strømopsamler med katodematerialet på begge sider deraf med undtagelse af den del, der rager ud fra laminatet, en første separator med en elektrolyt, en anden strømopsamler med anodematerialet på begge
Vl\ I « WWW V I
4 sider deraf med undtagelse af den del, der rager ud fra laminatet, og en anden separator med en elektrolyt.
Alternativt består batterilaminatet fortrinsvis af strimler af en første strømopsamler med 5 anodematerialet på begge sider deraf med undtagelse af den del, der rager ud fra laminatet, en første separator med en elektrolyt, en anden strømopsamler med katodematerialet på begge sider deraf med undtagelse af den del, der rager ud fra laminatet, og en anden separator med en elektrolyt.
10 Strømopsamleme vælges fra metalfolier, fortrinsvis aluminium-, kobber- eller nikkelfolier.
Katodematerialet er fortrinsvis baseret på spinel-lithium-mangan-oxider, lithium-cobalt-oxider. lithium-nikkel-oxider, eller vanadiumoxider, fortrinsvis V60i3, eller titanium-disulfid.
15 Anodematerialet er fortrinsvis baseret på et Li-interkalateret carbon-materiale.
I det følgende illustreres opfindelsen yderligere under henvisning til tegningerne, hvor fig. 1 skematisk viser fremstillingen af en rørformet udførelsesform for den elektrokemiske 20 celle ifølge opfindelsen, fig. 2 viser strimler af strømopsamlere belagt med anode- og katodemateriale og strimler af separatorer, der anvendes til fremstilling af et rørformet 12 mWh-batteri, inden strimlerne lamineres, 25 fig. 3 er en skematisk tegning af cellen (1), som er fremstillet ved sammenvikling af de i fig. 2 viste strimler, hvilken tegning viser de udragende dele (2,3) af det ydre strømop-samlerrør, der rager ud fra begge ender af cellen, og den udragende del (4) af det indre strømopsamlerrør, der kun rager ud fra én af enderne, og forseglingsproceduren, der be-30 står i foldning af én af de udragende dele (2) af det ydre strømopsamlerrør ned i cellens aksiale hul og foldning af den anden udragende del (3) af det ydre strømopsamlerrør indad på den ydre overflade af den udragende del (4) af det indre strømopsamlerrør, fig. 4 er en skematisk tegning af cellen (1), der er fremstillet ved sammenvikling af de i fig.
35 2 viste strimler og foldning af de udragende dele af det ydre strømopsamlerrør som vist i DK 175086 B1 5 fig. 3, idet de positive og negative elektroder tilvejebringes af henholdsvis cellens yder- og indervæg.
fig. 5 og 6 er tegninger af den i fig. 4 viste celle (1) i forskellige afbildninger, der viser di-5 mensioner på et rørformet batteri med et effektivt volumen på 120 mm3 og en energi på 12 mWh i fuldt opladet tilstand, fig. 7 viser skematisk fremstillingen af en flad, i alt væsentligt rektangulær udførelsesform for den elektrokemiske celle ifølge opfindelsen, hvor batterilaminatet er viklet fra en kant, 10 der ikke indeholder nogen udragende strømopsamler, fig. 8 viser skematisk fremstillingen af en flad, i alt væsentligt rektangulær udførelsesform for den elektrokemiske celle ifølge opfindelsen, hvor batterilaminatet er viklet på en flad kerne fra en kant, der ikke indeholder nogen udragende strømopsamler, og 15 fig. 9 er en skematisk tegning af en viklet, flad 640 mAh-celle, der er fremstillet ved sammenvikling af strimler af strømopsamlere og separatorer som vist i fig. 7 og ved at presse de udragende dele af strømopsamleme, der rager ud fra modsatte kanter af batterilaminatet, for således at forsegle cellen og tilvejebringe en negativ og en positiv terminal.
20
Fig. 1 viser konceptet for det rørformede, viklede batteri. Den øverste del af figuren viser startbetingelserne et terminalemne (5) med klæbende belægning (6) kun på undersiden, anodemateriale (7) på begge sider af Cu-strimlen, katode (8) på begge sider af Al-strimlen og separatorer (9). Den nederste del af figuren viser afslutningen af viklingen, der skal 25 vikles rundt og presses elipseformet (10), med en+terminal (11) med klæbende belægning (12) på denne side, en katodestrimmel (13) og hotmelt-limbelægning (14) på denne side af en metalplade (indkapsling).
Fig. 2 viser strimler i rørformet, viklet 12mWh-batteri med Celgard (15), anodemateriale 30 (16) trykt på begge sider, polyurethanklæbemiddel (17), Scotch hotmelt-lim (18) og katodemateriale (19) trykt på begge sider.
Fig. 5 og 6 viser dimensioner på et rørformet, viklet 12 mWh batteri med en effektiv volumen på 120 mm3.
35 DK 175086 B1 6
Fig. 7 viser et viklet, fladt 640 mWh-batteri, 96 x 43 x 3, med terminaler (20), der skal varmpresses og udstansestil passende længde, hotmelt-lim (21), anode (22), separatorer (23), katode (24) og dækfilm (25). Desuden viser fig. 7 et forbindelsesprincip (26) med Al (27) og filmtildækning (Mylar) (28).
5
Fig. 8 viser en konfiguration for et viklet, fladt batteri, 96 x 40 x 6, med terminaler (20), der skal varmpresses og udstanses til passende længde, PP-keme (29), hotmelt-lim (21), anode (22), separatorer (23), katode (24) og dækfilm (25). Desuden viser fig. 8 et forbindelsesprincip (30) med Al (27), PP (31) og filmtildækning (Mylar) (28).
10
Fig. 9 viser et viklet, fladt 640 mAh-batteri.
De følgende eksempler viser fremstillingen af to forskellige foretrukne udførelsesformer for den elektrokemiske celle ifølge opfindelsen.
15 EKSEMPEL 1
En i det væsentlige flad, rektangulær elektrokemisk celle fremstilles på følgende måde: 20 En kobberstrimmel med en tykkelse på 15 pm og en bredde på 93 mm er belagt på begge sider med et anodemateriale, der består af en blanding af koks, LiPFe og polyvinyliden-flourid som et bindemiddel, undtagen en kant del på 3 mm, som forbliver ubelagt. En 90 mm bred mikroporøs plastikfilm (Celgard 2500) præpareret med en varmehærdende elektrolyt, der består af 110 vægtdele af LiPF6, 710 vægtdele af en 1:1 opløsningsmiddel-25 blanding af ethylencarbonat og triglym, 200 vægtdele af 2-(2-ethoxyethoxy)-ethyl-acrylat og 30 vægtdele af polyethylenoxid, er placeret oven på den belagte del af kobberstrimlen. Derefter placeres en aluminiumstrimmel med en tykkelse på 15 pm og en bredde på 93 mm, hvilken strimmel er belagt på begge sider med et katodemateriale baseret på LiMn204, bortset fra 3 mm kantdel, der forbliver ubelagt, ovenpå oven førnævnte plastik-30 film, så den ubelagte kantdel rager udad fra laminatet i den modsatte retning af kantdelen af kobberstrimlen. En anden plastikfilm, der svarer til den ovenfor nævnte plastikfilm, og som er præpareret med en tilsvarende elektrolyt, placeres oven på den belagte del af aluminiumstrimlen. Derpå afsættes to tynde strimler hotmelt-lim (3M no. 3792) på oversiden af begge modsat udragende kantdele.
35 DK 175086 B1 7
Det resulterende batterilaminat vikles på en flad kerne med en bredde på 30 mm. Efter 10 omdrejninger klippes strimlerne, og en 90 mm bred dækfilm belagt med hotmelt-lim vikles på batterilaminatet ca. halvanden omgang, hvorved der dannes et isolerende lag på laminatet.
5
De udragende dele af kobber- og aluminiumfolier, der rager ud fra modsatte ender af den viklede celle, presses med et varmt værktøj for således at forsegle cellen. Delene, der kan udstanses til en ønsket længde, tilvejebringer henholdsvis de negative og positive terminaler.
10
Den frembragte elektrokemiske celle er hermetisk forseglet, og nærmere bestemt tilveje-bringer strømopsamlermetalfolieme en vandtæt forsegling. Limen mellem de to strømopsamlere tilvejebringeren elektrisk isolering, der er tilstrækkelig til, at kortslutning af cellen kan undgås.
15 EKSEMPEL 2
En i det væsentlige cylindrisk elektrokemisk celle med et aksialt hul fremstilles på følgende måde: 20
En 162 mm lang strimmel kobberfolie med en tykkelse på 15 pm og en bredde på 5 mm på de første 100 mm og en bredde på 7 mm på de sidste 62 mm er belagt på de første 100 mm på begge sider med et anodemateriale, der består af en blanding af koks, LiPF6 og polyvinylidenfluorid som bindemiddel. Den resterende 62 mm lange del af strimlen, 25 som er 2 mm bredere end 100 mm-delen i én retning, er belagt på undersiden med en hotmelt-lim (3M no. 3792). En strimmel på 100 mm x 6 mm af en mikroporøs plastikfilm (Celgard 2500) er anbragt oven på den belagte del af strømopsamleren, og plastikfilmen er præpareret med en varmehærdende elektrolyt, der består af 110 vægtdele af LiPF6, 710 vægtdele af en 1:1 opløsningsmiddelblanding af ethylencarbonat og triglym, 200 30 vægtdele af 2-(2-ethoxyethoxy)-ethyl-acrylat og 30 vægtdele af polyethylenoxid. En 145 mm lang strimmel aluminiumfolie med en tykkelse på 15 pm og en bredde på 11 mm på de første 45 mm og en bredde på 5 mm på de sidste 100 mm er belagt på de sidste 100 mm på begge sider med et katodemateriale, der består af en blanding af kønrøg og LiMn204. Den resterende 45 mm lange del af strimlen, som er 3 mm bredere end 100 35 mm-stykket i begge retninger, er belagt på oversiden med en hotmelt-lim (3M no. 3792).
8 UK 1 /tJUBb Dl
Denne aluminiumstrimmel anbringes oven på plastikfilmen, således at dens belagte del dækker plastikfilmen, og 45 mm-stykket af ubelagt aluminiumstrimmel rager ud fra laminatet. Endelig er en anden 100 mm x 6 mm-strimmel af plastikfilm (Celgard 2500) anbragt oven på den belagte del af denne aluminiumstrømopsamler. Dette stykke plastikfilm præ-5 pareres også med den ovennævnte elektrolyt.
Det resulterende batterilaminat vikles på en cylindrisk form (diameter = 3,6 mm), idet der startes fra den ende, hvorfra et 62 mm langt stykke anodestrømopsamler rager ud. De første vindinger tilvejebringes kun af den udragende kobberfolie, og de sidste vindinger 10 tilvejebringes kun af den udragende aluminiumfolie.
I den indledende fase af viklingsprocessen opvarmes formen til en temperatur på 140°C, således at limen i røret, der er dannet af den udragende kobberfolie, smeltes. Ligeledes afsluttes viklingsprocessen med en varmebehandling af cellen, hvilken varmebehandling 15 udføres ved at presse en 140°C varm valse mod den ydre overflade af den viklede celle.
Dette gøres for at smelte limen i det ydre rør, hvilken lim er dannet af det udragende aluminiumfolie.
Den endelige varmebehandling efterfølges af tilbagetrækning af formen fra den viklede 20 celle. På dette stadie i fremstillingsprocessen har cellen et indre kobberrør, som kun strækker sig længere end det viklede batterilaminat i én ende af cellen, og et ydre aluminiumrør, der strækker sig længere end det viklede batterilaminat i begge ender af cellen.
Én af de udragende dele af det ydre aluminiumrør foldes ind cellens aksiale hul i den en-25 de, der ikke har nogen udragende kobberrørdel. Den anden udragende aluminiumrørdel foldes indad på den ydre overflade af den udragende del af det indre kobberrør.
Den fremkomne elektrokemiske celle er hermetisk forseglet, og nærmere bestemt tilvejebringer strømopsamlermetalfolierne en vandtæt forsegling. Limen mellem de to strømop-30 samlere tilvejebringer en elektrisk isolering, der er tilsrækkelig til, at kortslutning af cellen kan undgås.
Claims (24)
1. En viklet elektrokemisk celle omfattende et batterilaminat med: 5. et katodemateriale, et anodemateriale, en elektrolyt, og to strimmelformede strømopsamlere i elektrisk forbindelse med henholdsvis katodematerialet og anodematerialet, 10 hvor de første vindinger består af en del af den første strømopsamler alene, hvor delen af den første strømopsamler har en del der rager ud fra en kant deraf så den første strømopsamler, i de første vindinger, er bredere end batterilaminatet, og 15 hvor delen af den anden strømopsamler har en del der rager ud fra en kant deraf så den anden strømopsamler, i de sidste vindinger, er bredere end batterilaminatet, så at udragende dele af de viklede strømopsamlere rager ud fra begge aksiale ender af den viklede celle, hvor de udragende dele af strømopsamleme er forseglede til sig selv 20 eller hinanden, eventuelt med et mellemliggende elektrisk isolerende materiale.
2. En viklet elektrokemisk celle omfattende et batterilaminat med: - et katodemateriale, 25. et anodemateriale, - en elektrolyt, og - to strimmelformede strømopsamlere i elektrisk forbindelse med henholdsvis katodematerialet og anodematerialet, 30 hvor de første vindinger består af den første strømopsamler alene og de sidste vindinger består af den anden strømopsamler alene, hvor de sidste vindinger består af en del af den anden strømopsamler alene, hvor delen af den anden strømopsamler har dele der rager ud fra modstående kanter deraf så den an-35 den strømopsamler, i de sidste vindinger, er bredere end batterilaminatet i begge retning- DK 175086 B1 er, så at udragende dele af viklet strømopsamler rager ud fra begge aksiale ender ved den ydre overflade af cellen, og hvor de udragende dele af strømopsamleme er forseglede til sig selv eller hinanden, 5 eventuelt med et mellemliggende elektrisk isolerende materiale.
3. En celle ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at laminatet er viklet fra en kant der ikke indeholder en udragende strømopsamler.
4. En celle ifølge krav 3, kendetegnet ved, at laminatet er viklet til en flad, i det væsentlige rektangulær elektrokemisk celle.
5. En celle ifølge krav 4, kendetegnet ved, at laminatet er viklet på en flad kerne.
6. En celle ifølge et hvilket som helst af kravene 3-5, kendetegnet ved, at de to udragende strømopsamlerdele, der rager ud fra modstående kanter af den viklede celle, er presset så de forsegler cellen.
7. En celle ifølge et hvilket som helst af kravene 3-6, kendetegnet ved, at en elektrisk iso-20 lerende dækfilm er viklet uden om det viklede batterilaminat.
8. En celle ifølge krav 2, kendetegnet ved, at laminatet er viklet på et stangformet element til en elektrokemisk celle med et aksialt hul.
9. En celle ifølge krav 9, kendetegnet ved, at laminatet er viklet på en cylindrisk spindel til en elektrokemisk celle med et i det væsentlige cylindrisk aksialt hul.
10. En celle ifølge krav 8, kendetegnet ved, at mindst en af de udragende dele af viklet strømopsamler er foldet ind i cellens aksiale hul. 30
11. En celle ifølge krav 2 eller 10, kendetegnet ved, at den udragende del af den strømopsamler der udgør de første vindinger er bredere end batterilaminatet i mindst én retning så at den mindst ene udragende del rager ud fra mindst én af de aksiale ender ved cellens indre overflade, og hvor mindst én af de udragende dele af de sidste vindinger 35 er foldet indad på den ydre overflade af de udragende dele af de første vindinger DK 175086 B1
12. En celle ifølge et hvilket som helst af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at batterilaminatet består af strimler af: en første strømopsamler med katodematerialet på begge sider deraf med undtagelse 5 af den del der rager ud fra laminatet, en første separator med en elektrolyt, en anden strømopsamler med anodematerialet på begge sider deraf med undtagelse af den del der rager ud fra laminatet, og en anden separator med en elektrolyt. 10
13. En celle ifølge et hvilket som helst af kravene 1-12, kendetegnet ved, at batterilaminatet består af strimler af: en første strømopsamler med anodematerialet på begge sider deraf med undtagelse 15 af den del der rager ud fra laminatet, en første separator med en elektrolyt, en anden strømopsamler med katodematerialet på begge sider deraf med undtagelse af den del der rager ud fra laminatet, og en anden separator med en elektrolyt. 20
14. En celle ifølge et hvilket som helst af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at strømopsamleme er valgt fra metalfolier, fortrinsvis aluminium-, kobber- eller nikkelfolier.
15. En celle ifølge et hvilket som helst af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at kato-25 dematerialet er baseret på spinel-lithium-mangan-oxider, lithium-cobalt-oxider. lithium-nik- kel-oxider, eller vanadiumoxider, fortrinsvis V6013, eller titanium-disulfid.
16. En celle ifølge et hvilket som helst af de ovenstående krav, kendetegnet ved, at anodematerialet er baseret på et Li-interkalateret carbon-materiale. 30
17. Fremgangsmåde til fremstilling afen viklet elektrokemisk celle, hvilken fremgangsmåde omfatter følgende trin: I V VWV V I I i) tilvejebringelse af et batterilaminat, kendetegnet ved at batterilaminatet omfatter I en første strimmelformet strømopsamler i elektrisk forbindelse med et katodemate- I riale, hvor en del af den første strømopsamler rager ud fra en kant deraf, hvor katodema- I 5 terialet er tilvejebragt på begge sider af strømopsamleren med undtagelse af den del der I rager ud fra laminatet I en anden strimmelformet strømopsamler i elektrisk forbindelse med et anodemate- I riale, hvor en del af den anden strømopsamler rager ud fra en kant deraf, hvor anodema- I terialet er tilvejebragt på begge sider deraf med undtagelse af den del der rager ud fra la- I 10 minatet I en første og en anden separator hver fremstillet med en elektrolyt, hvilke separato- I rer er tilvejebragt imellem den første og den anden strømopsamler, I ii) vikling af laminatet fra en kant deraf så at den første strømopsamlers udragende del I 15 rager ud over laminatet i de første eller sidste vindinger og at den anden strømopsamlers I udragende del rager ud over laminatet i de første eller sidste vindinger, og I iii) forsegling af de udragende dele til dem selv eller hinanden eventuelt med et mellem* I liggende elektrisk isolerende materiale. I 20
18. Fremgangsmåde ifølge krav 17, hvor de udragende dele forsegles ved limning, for- I trinsvis ved brug af en hot melt.
19. Fremgangsmåde ifølge krav 17 eller 18, til fremstilling af en viklet elektrokemisk celle I 25 ifølge et hvilket som helst af kravene 1-16, kendetegnet ved, at laminatet vikles på et I stangformet element, hvor laminatet fortrinsvis vikles på en cylindrisk spindel, til dannelse I af en elektrokemisk celle med et i det væsentlige cylindrisk aksialt hul.
20. Fremgangsmåde ifølge krav 19, kendetegnet ved at omfatte et trin med foldning af de I 30 udragende dele i de sidste viklinger af den første og/eller den anden strømopsamler indad I langs mindst én kant af laminatet, fortrinsvis ind i et aksialt hul, og forsegling af disse dele I til den indre overflade af cellen eller i kontakt med den ydre overflade af en udadragende I del i de første vindinger, og forsegling af disse dele til hinanden. DK 175086 B1
21. Fremgangsmåde ifølge krav 17 eller 18 til fremstilling af en viklet elektrokemisk celle som defineret i krav 4, hvor laminatet vikles på en flad kerne.
22. Fremgangsmåde ifølge krav 21, kendetegnet ved at den omfatter et trin hvor de ud-5 adragende dele af strømopsamleme presses sammen for at forsegle cellen.
23. Fremgangsmåde ifølge krav 21 eller 22, kendetegnet ved at den omfatter et trin hvor der vikles en elektrisk isolerende dækfilm på det viklede batterilaminat.
24. Anvendelse af en elektrokemisk celle som defineret i et hvilket som helst af kravene 1 -16 i et høreapparat. 15
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK199500800A DK175086B1 (da) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle |
JP9505429A JPH11509359A (ja) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | 巻回電気化学電池、その製法及びかかる電気化学電池の使用法 |
EP96922783A EP0839393B1 (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | A wound electrochemical cell, a method for the manufacture thereof, and the use of such electrochemical cells |
AU63541/96A AU6354196A (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | A wound electrochemical cell, a method for the manufacture thereof, and the use of such electrochemical cells |
PCT/DK1996/000309 WO1997003475A1 (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | A wound electrochemical cell, a method for the manufacture thereof, and the use of such electrochemical cells |
US08/983,360 US6420065B1 (en) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | Wound electrochemical cell, a method for the manufacture thereof, and use of such electrochemical cells |
DE69608686T DE69608686T2 (de) | 1995-07-07 | 1996-07-08 | Gewickelte elektrochemische zelle, herstellungsverfahren und verwendung der zelle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK80095 | 1995-07-07 | ||
DK199500800A DK175086B1 (da) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK175086B1 true DK175086B1 (da) | 2004-05-24 |
Family
ID=8097708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK199500800A DK175086B1 (da) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6420065B1 (da) |
EP (1) | EP0839393B1 (da) |
JP (1) | JPH11509359A (da) |
AU (1) | AU6354196A (da) |
DE (1) | DE69608686T2 (da) |
DK (1) | DK175086B1 (da) |
WO (1) | WO1997003475A1 (da) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1089370A1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-04 | Sony Corporation | Solid electrolyte cell |
US20030031926A1 (en) * | 2001-06-13 | 2003-02-13 | Polystor Corporation | Tab surface treatments for polymer-metal laminate electrochemical cell packages |
JP3755591B2 (ja) * | 2001-12-13 | 2006-03-15 | 日産自動車株式会社 | 電池およびそれを用いた組電池 |
DK1842248T3 (da) * | 2005-01-20 | 2011-06-27 | Oticon As | Høreapparat med genopladeligt batteri og genopladeligt batteri |
US20080138699A1 (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Jinhee Kim | Jelly roll electrode assembly and secondary battery using the assembly |
US20110003211A1 (en) * | 2008-02-13 | 2011-01-06 | Seeo, Inc. | Electrodes with solid polymer electrolytes |
US20100009264A1 (en) * | 2008-07-08 | 2010-01-14 | 1ARC Energy, Inc. | High rate discharge battery cell |
JP5570843B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2014-08-13 | 三洋電機株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
US9054387B2 (en) | 2010-04-07 | 2015-06-09 | Medtronic, Inc. | Electrode assembly including mandrel having removable portion |
US8685557B2 (en) | 2010-04-07 | 2014-04-01 | Medtronic, Inc. | Electrode assembly including mandrel having a removable portion |
US8832914B2 (en) | 2010-10-06 | 2014-09-16 | Medtronic, Inc | Coiling device for making an electrode assembly and methods of use |
US9299971B2 (en) | 2010-10-06 | 2016-03-29 | Medtronic, Inc. | Common carrier for the integrated mandrel battery assembly |
JP5470335B2 (ja) * | 2011-07-19 | 2014-04-16 | 株式会社日立製作所 | 捲回式二次電池 |
US9005802B2 (en) | 2011-12-21 | 2015-04-14 | Medtronic, Inc. | Electrode assembly with hybrid weld |
US9083053B2 (en) | 2011-12-21 | 2015-07-14 | Medtronic, Inc. | Through weld interconnect joint |
GB2526312B (en) | 2014-05-20 | 2018-10-17 | Dyson Technology Ltd | Method of manufacturing an electrochemical cell |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2094491A5 (da) | 1970-06-23 | 1972-02-04 | Accumulateurs Fixes | |
US4663248A (en) | 1982-09-07 | 1987-05-05 | Duracell Inc. | Electrode terminal contact |
US4565752A (en) | 1984-12-24 | 1986-01-21 | Gte Government Systems Corporation | Electrochemical cell having wound electrode structures |
US4879190A (en) * | 1988-08-30 | 1989-11-07 | Mhb Joint Venture | Electrochemical cell |
US4963446A (en) * | 1989-04-05 | 1990-10-16 | Eveready Battery Co., Inc. | Inwardly indented edge electrode assembly |
JPH0362447A (ja) | 1989-05-08 | 1991-03-18 | Eastman Kodak Co | 電気化学セルモジュール |
US5368961A (en) * | 1989-06-14 | 1994-11-29 | Bolder Battery, Inc. | Thin plate electrochemical cell |
US5288564A (en) * | 1992-09-30 | 1994-02-22 | Magnavox Electronic Systems Company | Compact, cylindrical, multi-cell seawater battery |
US5434017A (en) * | 1993-11-19 | 1995-07-18 | Medtronic, Inc. | Isolated connection for an electrochemical cell |
US5707758A (en) * | 1995-09-27 | 1998-01-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Secondary battery |
-
1995
- 1995-07-07 DK DK199500800A patent/DK175086B1/da not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-07-08 AU AU63541/96A patent/AU6354196A/en not_active Abandoned
- 1996-07-08 US US08/983,360 patent/US6420065B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-08 JP JP9505429A patent/JPH11509359A/ja active Pending
- 1996-07-08 DE DE69608686T patent/DE69608686T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-08 EP EP96922783A patent/EP0839393B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-08 WO PCT/DK1996/000309 patent/WO1997003475A1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0839393A1 (en) | 1998-05-06 |
WO1997003475A1 (en) | 1997-01-30 |
DE69608686D1 (de) | 2000-07-06 |
AU6354196A (en) | 1997-02-10 |
JPH11509359A (ja) | 1999-08-17 |
EP0839393B1 (en) | 2000-05-31 |
US6420065B1 (en) | 2002-07-16 |
DE69608686T2 (de) | 2000-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK175086B1 (da) | Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle | |
JP4293501B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
US9202637B2 (en) | Lithium ion capacitor | |
GB2455184A (en) | Method of Constructing an Electrode Assembly | |
CN110429320A (zh) | 卷绕型电池 | |
JP2012212506A (ja) | ラミネート形電池 | |
JP4538694B2 (ja) | 電極捲回型電池 | |
EP0910131B1 (en) | Lithium secondary battery | |
JP2002270242A (ja) | 非水系二次電池及びその製造方法 | |
JP2020102311A (ja) | 捲回型電池および捲回型電池の製造方法 | |
JP4021592B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
JP5125438B2 (ja) | リチウムイオン二次電池およびそれを用いた組電池 | |
JP3588264B2 (ja) | 二次電池 | |
JP4245429B2 (ja) | 渦巻状電極群を備えた電池 | |
JP4679046B2 (ja) | 電池及びこれを用いた電池ユニット | |
JP4138172B2 (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
CN109891640A (zh) | 非水电解质二次电池用电极以及非水电解质二次电池 | |
JP2002175832A (ja) | 巻回型電極電池およびその製造方法 | |
JP2002298827A (ja) | 非水系二次電池 | |
JP2008027867A (ja) | 巻回電池 | |
JPH09171809A (ja) | レーザー封口電池 | |
JP2002270241A (ja) | 非水系二次電池 | |
JP2002270240A (ja) | 非水系二次電池 | |
JPH0963630A (ja) | 電気蓄積素子、電気蓄積装置および電気蓄積素子の製造方法 | |
JP2011222909A (ja) | リチウムイオンキャパシタ、蓄電デバイス、及びその製法方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PBP | Patent lapsed |
Country of ref document: DK |