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 PDF

Info

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
Application number
DK199500800A
Other languages
English (en)
Inventor
Steen Yde-Andersen
Ilamri Katva
Original Assignee
Danionics As
Oticon As
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 Danionics As, Oticon As filed Critical Danionics As
Priority to DK199500800A priority Critical patent/DK175086B1/da
Priority to JP9505429A priority patent/JPH11509359A/ja
Priority to EP96922783A priority patent/EP0839393B1/en
Priority to AU63541/96A priority patent/AU6354196A/en
Priority to PCT/DK1996/000309 priority patent/WO1997003475A1/en
Priority to US08/983,360 priority patent/US6420065B1/en
Priority to DE69608686T priority patent/DE69608686T2/de
Application granted granted Critical
Publication of DK175086B1 publication Critical patent/DK175086B1/da

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/429Natural polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/10Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection 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
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49108Electric 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
DK199500800A 1995-07-07 1995-07-07 Viklet elektrokemisk celle, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en sådan elektrokemisk celle DK175086B1 (da)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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