FI20176013A1 - A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method - Google Patents

A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method Download PDF

Info

Publication number
FI20176013A1
FI20176013A1 FI20176013A FI20176013A FI20176013A1 FI 20176013 A1 FI20176013 A1 FI 20176013A1 FI 20176013 A FI20176013 A FI 20176013A FI 20176013 A FI20176013 A FI 20176013A FI 20176013 A1 FI20176013 A1 FI 20176013A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
electric
battery
battery group
flexible
electric battery
Prior art date
Application number
FI20176013A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI129051B (en
Inventor
Timo Tarvainen
Timo Peltoniemi
Original Assignee
Elcoflex Oy
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 Elcoflex Oy filed Critical Elcoflex Oy
Priority to FI20176013A priority Critical patent/FI129051B/en
Priority to PCT/FI2018/050830 priority patent/WO2019092322A1/en
Priority to EP18829889.7A priority patent/EP3711105A1/en
Publication of FI20176013A1 publication Critical patent/FI20176013A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI129051B publication Critical patent/FI129051B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0463Cells or batteries with horizontal or inclined electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/441Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • H01M10/446Initial charging measures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • 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
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • 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
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/521Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the material
    • H01M50/522Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/40Printed batteries, e.g. thin film 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Keksinnön mukaisessa paristoryhmän valmistusmenetelmässä ja paristoryhmässä ei tarvita erillisiä työvaiheita valmistettujen paristojen yhdistämiseksi johonkin sähköiseen komponenttikokonaisuuteen. Keksinnön mukaisella valmistusmenetelmällä valmistettu joustava sähköparistoryhmä (100), jonka yksittäiset sähköparistot (1, 2, 3, N) on valmistettu massatuotantomenetelmällä useissa perättäisissä työvaiheissa joustavalle, eristävälle tukikalvolle (10). Kunkin sähköparistoryhmän (100) sähköpariston (1, 2, 3, N) yhteyteen on valmistettu latauspiiri (13a, 14a), joka on kytketty eristävälle tukikalvolle (10) valmistettuihin virtakiskoihin (11, 12). Sähköparistoryhmän (100) viimeisessä valmistusvaiheessa ladataan sähköparistoryhmän (100) kaikki sähköparistot (1, 2, 3, N) jännitelähteestä (20) virtakiskojen (11, 12) kautta.In the battery group manufacturing method and battery group according to the invention, there is no need for separate work steps for connecting the manufactured batteries to an electrical component assembly. The flexible electric battery group (100) produced by the manufacturing process according to the invention, the individual electric batteries (1, 2, 3, N) of which are produced by a mass production process on a plurality of successive working steps on a flexible insulating backing film (10). A charging circuit (13a, 14a) is coupled to the electric rails (11, 12) of each insulating battery (1, 2, 3, N) connected to the insulating support film (10). At the last stage of manufacturing the battery pack group (100), all the electric batteries (1, 2, 3, N) of the electric battery group (100) are charged from the voltage source (20) via the busbars (11, 12).

Description

Keksinnön kohteena on massatuotantomenetelmällä joustavalle substraatille valmistettu sähköparistoryhmä, jonka sähköparistot on ladattu valmistuksen loppu5 vaiheessa kaikki yhtä aikaa. Keksinnön kohteena on myös joustavan sähköparistoryhmän massatuotantoon soveltuva valmistusmenetelmä, jossa valmistuksen loppuvaiheessa sähköparistoryhmän sähköparistot ladataan yhtä aikaa.The present invention relates to a mass production method for an elastic substrate made of an electric battery group, the electric batteries of which are charged at the end of the manufacturing process all at the same time. The invention also relates to a manufacturing method suitable for mass production of a flexible battery pack, in which, at the final stage of manufacture, the batteries of the battery pack are charged simultaneously.

Tekniikan tasoState of the art

Painotekniikalla valmistettu sähköparista on avainkomponentti painetun elektronii10 kan hyödyntämisessä erilaisissa sovelluskohteissa. Painotekniikan lisäksi paristo voidaan valmistaa useilla eri valmistusmenetelmillä, joita ovat esimerkiksi ohutkalvotekniikka, paksukalvotekniikka, etsaus tai pariston komponenttien kasvattaminen kemiallisessa prosessissa. Myös edellisten valmistustekniikoiden erilaisia kombinaatioita, kuten esimerkiksi etsausta ja painotekniikkaa, voidaan käyttää, 15 jolloin parempi virranjohtokyky on saavutettavissa sähköisten piirielementtien johdotuksissa. Paksukalvotekniikan etuja ovat prosessin yksinkertaisuus ja skaalattavuus sekä kerrosvahvuus, mikä korreloi suoraan sähköpariston kapasiteetin kanssa.An electrical pair made by printing technology is a key component in utilizing printed electronic fabric in a variety of applications. In addition to printing technology, a battery can be manufactured by a variety of manufacturing methods, such as thin-film technology, thick-film technology, etching, or the growth of battery components in a chemical process. Various combinations of the previous manufacturing techniques, such as etching and printing, can also be used, whereby a better current conductivity can be achieved in the wiring of the electronic circuit elements. The advantages of thick-film technology are the simplicity and scalability of the process and the layer thickness, which directly correlates with the capacity of the electric battery.

Eräs asiakastarve, jossa pienikokoisia seurantalaitteita tarvitaan, on kylmäketjun 20 reaaliaikainen seuranta. Tällaiseen käyttöön soveltuvassa seurantalaitteessa sähköparista on välttämätön komponentti. Tunnetut ratkaisut perustuvat erillisparistoihin, erilliseen RFID-tägiin, jotka liitetään erillisissä liitosprosesseissa toisiinsa. Erillinen liitosvaihe nostaa tällaisen ratkaisun valmistuskustannuksia. Lisäksi pariston erillistä liittämistä ei ole mahdollista tehdä rullalta-rullalle-valmistusprosessissa.One customer need for small-scale tracking devices is real-time monitoring of the cold chain 20. In a tracking device suitable for such use, an electric battery has a necessary component. Known solutions are based on separate batteries, a separate RFID tag, which are connected in separate connection processes. A separate connection step increases the cost of manufacturing such a solution. In addition, it is not possible to separately connect the battery during the roll-to-roll manufacturing process.

Patentissa FI 125257 on kuvattu langattomasti ladattava sähköparista, joka on valmistettu rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä taipuisalle substraatille. Patentin mukaisessa sähköparistossa hyödynnetään etsaamalla valmistetun RFID-tägin antennin valmistuksessa tarvittavaa metallikalvoa myös yhtenä RFID-tagiin kytketyn sähköpariston toisena elektrodina. Näin menetellen ei tarvita erillistä RFID30 tägin ja sähköpariston liitosprosessia. Patentissa kuvatulla tavalla valmistetun sähköpariston valmistus tulee kustannuksiltaan edulliseksi, koska sekä sähköparista että RFID-tägin antenni ovat valmistusprosessissa integroitu joustavalle piirilevylle valmistettuun sähköiseen komponenttikokonaisuuteen. Kun patentin mukainen komponenttikokonaisuus valmistetaan rullata-rullalle-valmistusprosessilla, saadaan aikaiseksi tuote, joka on helposti skaalattavissa massavolyymituotteeksi.FI 125257 discloses a wirelessly rechargeable electric pair manufactured by roll-to-roll manufacturing on a flexible substrate. The patented electric battery also utilizes the metal foil needed to fabricate the antenna made by etching the RFID tag as one of the other electrodes of the electric battery connected to the RFID tag. This does not require a separate RFID30 tag and electric battery connection process. The manufacture of an electric battery manufactured in the manner described in the patent becomes cost-effective because both the electrical battery and the RFID tag antenna are integrated in the manufacturing process into an electronic component assembly made of a flexible circuit board. When a patented component assembly is manufactured by a roll-to-roll manufacturing process, a product is obtained that is easily scalable to a bulk product.

20176013 prh 13-11-201720176013 prh 13-11-2017

Yksi painetun elektroniikan perustavoitteista on valmistaa elektroniikkatuotteet rullalta-rullalle-valmistusprosessilla alusta loppuun saakka vastaavalla tavalla kuin edellä esimerkkinä kuvattu RFID-tägin valmistus patentissa Fl 125257.One of the basic goals of printed electronics is to fabricate electronic products by roll-to-roll manufacturing process from start to finish in a manner similar to the RFID tag preparation described above in patent Fl 125257.

Sähköparistoryhmän valmistus patentissa Fl 125257 kuvatulla tavalla rullalta5 rullalle-valmistusprosessilla vaatii kuitenkin sen, että kukin sähköparista on ennen sen asentamista tai liittämistä lopulliseen käyttökohteeseensa ladattava erikseen. Erillinen sähköpariston latausprosessi on hankala, hidas ja kallis operaatio.However, manufacturing the battery pack assembly from roll to roll as described in patent Fl 125257 requires that each battery pack be separately charged before being installed or connected to its end use. The separate process of charging the battery is a difficult, slow and expensive operation.

Keksinnön tavoiteObjective of the Invention

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uusi joustavalle substraatille valmistetun 10 sähköparistoryhmän valmistusmenetelmä, jolla voidaan merkittävästi vähentää tekniikan tason mukaisiin sähköparistojen valmistusmenetelmiin liittyviä haittoja ja epäkohtia.It is an object of the invention to provide a new method of manufacturing an array of 10 battery cells made on a flexible substrate which can significantly reduce the drawbacks and disadvantages of the prior art methods for manufacturing an battery.

Keksinnön mukaisella sähköparistoryhmän valmistusmenetelmällä joustavalle substraatille valmistetun sähköparistoryhmän sähköparistot on ladattavissa kaikki 15 yhdellä kertaa valmistuksen loppuvaiheessa. Kullakin valmistetulla sähköparistolla on oma latauspiirinsä, joka on valmistettu sähköpariston valmistusprosessin yhteydessä. Sähköparistokohtainen latauspiiri sekä rajoittaa sähköparistaan syötettävää latausvirtaa että samalla eristää sähköparistoryhmän sähköparistot toisistaan niiden latauksen ajaksi.The electric batteries of the electric battery pack manufactured on the flexible substrate according to the invention can be recharged all 15 at one time during the final stage of manufacture. Each manufactured battery has its own charging circuit, which is produced during the manufacturing process of the battery. The battery-specific charging circuit not only limits the charge current supplied to the battery, but also insulates the batteries in the battery group during charging.

Keksinnön mukaisen massavalmistukseen soveltuvan sähköparistoryhmän valmistusmenetelmän etuna on se, että kaikki sähköparistoryhmän sähköparistot voidaan ladata käyttöjännitteeseen yhtä aikaa, kun sähköparistoryhmän valmistusmenetelmän vaatimat prosessivaiheet on saatu valmiiksi.An advantage of the inventive method of mass production of an electric battery pack is that all the electric batteries of the battery pack can be charged to the operating voltage at the same time when the process steps required by the method of manufacturing the battery pack have been completed.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että sähköparistoryhmän sähköparistojen varausti25 laa voidaan ylläpitää niiden varastoinnin aikana yhdellä jännitelähteellä.A further advantage of the invention is that the battery 25 of the electric battery group can be maintained during storage by a single voltage source.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että sähköparistoryhmän jännitteiset sähköparistot on irrotettavissa sähköparistoryhmästä katkaisemalla yksittäisen sähköpariston latauspiirin yksi tai useampi komponentti esimerkiksi leikkaamalla.A further advantage of the invention is that the energized electric batteries of the electric battery group can be detached from the electric battery group by cutting off one or more components of a single electric battery charging circuit, for example by cutting.

Lisäksi keksinnön etuna on se, että se mahdollistaa rullalta-rullalle-valmistus30 menetelmän hyödyntämisen sähköparistoryhmän valmistuksessa, jolloin yksittäisen sähköpariston valmistuskustannukset pienenevät huomattavasti verrattuna tekniikan tason mukaisiin sähköparistojen valmistusmenetelmiin.A further advantage of the invention is that it enables utilization of the roll-to-roll manufacturing process 30 in the manufacture of an electric battery group, whereby the manufacturing cost of a single electric battery is significantly reduced compared to prior art electric battery manufacturing methods.

20176013 prh 13-11-201720176013 prh 13-11-2017

Edelleen keksinnön etuna on se, että samanaikaisesti sähköparistojen valmistuksen kanssa on mahdollista valmistaa myös sähköinen piirikomponentti, esimerkiksi RFID-tägi, johon sähköparistoryhmän yksittäinen sähköparisto on järjestetty kytkettäväksi.A further advantage of the invention is that, simultaneously with the manufacture of electric batteries, it is also possible to manufacture an electronic circuit component, for example an RFID tag, to which a single electric battery of an electric battery group is arranged to be connected.

Keksinnön mukaiselle sähköparistoryhmän valmistusmenetelmälle on tunnusomaista, että kunkin sähköparistoryhmän sähköpariston yhteyteen valmistetaan latauspiiri, joka on kytketty eristävälle tukikalvolle valmistettuihin virtakiskoihin.The method of manufacturing an electric battery array according to the invention is characterized in that a charging circuit is connected to the electric battery of each electric battery group, which is connected to busbars made of an insulating backing film.

Keksinnön mukaiselle sähköparistoryhmälle on tunnusomaista, että kunkin sähköparistoryhmän sähköpariston yhteyteen on valmistettu latauspiiri, joka on kytketty 10 eristävälle tukikalvolle valmistettuihin virtakiskoihin.The array of electric batteries according to the invention is characterized in that a charging circuit is connected to the electric battery of each group of electric batteries, which is connected to the busbars made of 10 insulating support films.

Keksinnön eräitä edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.Certain preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Keksinnön perusajatus on seuraava: käyttökohteessa hyödynnettävä elektroninen komponenttikokonaisuus ja siinä tarvittava sähköparisto valmistetaan massatuo15 tantona rullalta-rullalle-valmistustekniikalla tai arkkipainantatekniikalla valmistamalla lukuisia samanlaisia komponenttikokonaisuuksia samalla kertaa. Valmistuksessa voidaan käyttää yhtä tai useampaa seuraavista valmistustekniikoista erikseen tai erilaisina kombinaatioina: painettu elektroniikka, ohutkalvotekniikka, paksukalvotekniikka tai etsaus. Sähköparisto voidaan myös kasvattaa käyttäen kemiallista 20 prosessia.The basic idea of the invention is as follows: the electronic component assembly to be utilized in the field of application and the electric battery required therein are manufactured by mass-production by roll-to-roll manufacturing or by sheet printing technology by producing a plurality of similar component assemblies at the same time. One or more of the following manufacturing techniques may be used in their manufacture, individually or in combination: printed electronics, thin film technology, thick film technology, or etching. The electric battery can also be grown using a chemical process.

Elektronisen komponenttikokonaisuuden tarvitsema sähköparisto voidaan keksinnön mukaisessa valmistusmenetelmässä valmistaa samassa yhteydessä kuin varsinainen elektroninen komponenttikokonaisuus. Tällöin sähköparistoa ei tarvitse liittää elektroniseen komponenttikokonaisuuteen erillisessä työvaiheessa.The electrical battery required by the electronic component assembly in the manufacturing process of the invention may be manufactured in the same context as the actual electronic component assembly. In this case, the electric battery need not be connected to the electronic component assembly in a separate operation.

Valmistusprosessissa sähköparistojen elektrodit kytketään kahteen virtakiskoon keksinnön mukaisella latauspiirillä. Latauspiirin kautta sähköparistoryhmään kuuluva yksittäinen paristo on ladattavissa haluttuun jännitteeseen. Sähköparistokohtainen latauspiiri sekä rajoittaa sähköparistoon jännitelähteestä syötettävää latausvirtaa että samalla eristää sähköparistoryhmän sähköparistot toisistaan niiden 30 latauksen ja varastoinnin ajaksi. Sähköparistoryhmän sähköparistojen lataus suoritetaan edullisesti valmistusprosessin lopussa yhtäaikaisesti. Latauksessa sähköparistojen käyttöjännite voidaan syöttää ainakin yhdestä jännitelähteestä kaikkiin sähköparistoryhmän sähköparistoihin samanaikaisesti.In the manufacturing process, the electrodes of the electric batteries are connected to two busbars by a charging circuit according to the invention. Through the charging circuit, a single battery in the battery group can be charged to the desired voltage. The battery-specific charging circuit not only limits the charging current supplied to the electric battery from the voltage source, but also insulates the batteries of the battery group from each other during charging and storage. Charging of the electric batteries of the battery group is preferably carried out simultaneously at the end of the manufacturing process. During charging, the operating voltage of the electric batteries can be supplied from at least one voltage source to all electric batteries of the electric battery group simultaneously.

Eräässä edullisessa keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa latauspiiri on painotekniikalla valmistettu vastusjärjestely. Vastusjärjestely käsittää edullisesti ainakin yhden vastuksen, jolla toinen sähköpariston elektrodeista kytketään toiseen virtakiskoon. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa molemmat sähköpariston elektrodit on kytketty vastuksilla virtakiskoihin; katodi jännitteiseen virtakiskoon ja anodi maapotentiaalissa olevaan virtakiskoon.In a preferred embodiment of the invention, the charging circuit is a resistive arrangement made by printing technology. The resistor arrangement preferably comprises at least one resistor for connecting one of the electrodes of the electric battery to the second busbar. In a preferred embodiment, both electrodes of the electric battery are connected by resistors to the busbars; a cathode for a voltage busbar and an anode for a ground potential busbar.

Kun elektroninen komponenttikokonaisuus asennetaan käyttökohteeseensa, niin tällöin elektroninen komponenttikokonaisuus edullisesti leikataan irti sähköparistoryhmästä siten, että leikkauksen seurauksena molemmat yksittäisen sähköpariston latauspiirit, esimerkiksi vastukset, katkaistaan.When the electronic component assembly is installed in its application, the electronic component assembly is preferably cut off from the array of electrical batteries so that as a result of the cutting, both Charging circuits of a single electric battery, for example resistors, are cut off.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti. Selostuksessa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1a esittää esimerkinomaisesti erästä sähköparistoryhmää, joka on valmistettu keksinnön mukaisesti rullalta-rullalle-vamistusmenetelmällä, kuva 1b esittää esimerkinomaisesti erästä toista sähköparistoryhmää, joka on valmistettu keksinnön mukaisesti rullalta-rullalle-vamistusmenetelmällä, kuva 1c esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisella rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä valmistetun sähköparistoryhmän sähköparistojen latausjärjestelyä, kuva 2 esittää esimerkinomaisesti miten yksittäinen sähköparista leikataan irti sähköparistoryhmästä ja kuva 3 esittää esimerkinomaisesti keksinnön mukaisen sähköparistoryhmän valmistusmenetelmän päävaiheita.The invention will now be described in detail. In the description, reference is made to the accompanying drawings, in which Fig. 1a illustrates an electro-battery assembly according to the invention by roll-to-roll method, Fig. 1b exemplifies another electro-battery assembly according to the invention by roll-to-roll method Fig. 2 illustrates by way of example how a single electric pair is cut off from the electric battery array and Fig. 3 shows by way of example the main steps of the method of manufacturing an electric battery group according to the invention.

Seuraavassa selityksessä olevat suoritusmuodot ovat vain esimerkinomaisia ja alan ammattilainen voi toteuttaa keksinnön perusajatuksen myös jollain muulla kuin selityksessä kuvatulla tavalla. Vaikka selityksessä voidaan viitata erääseen suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin useissa paikoissa, niin tämä ei merkitse sitä, että viittaus kohdistuisi vain yhteen kuvattuun suoritusmuotoon, tai että kuvattu piirre olisi käyttökelpoinen vain yhdessä kuvatussa suoritusmuodossa. Kahden tai useamman suoritusmuodon yksittäiset piirteet voidaan yhdistää ja näin aikaansaada uusia keksinnön suoritusmuotoja.The embodiments in the following description are exemplary only and one of ordinary skill in the art may implement the basic idea of the invention in a manner other than that described in the description. Although the specification may refer to one embodiment or embodiments at multiple locations, this does not mean that the reference is directed to only one embodiment described, or that the feature described is useful in only one embodiment described. The individual features of two or more embodiments may be combined to provide new embodiments of the invention.

20176013 prh 13-11-201720176013 prh 13-11-2017

Kuva 1a esittää osan rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä valmistettua sähköparistoryhmää 100. Sähköparistoryhmä 100 on valmistettu edullisesti taipuisalle eristävälle substraatille 10, johon ei ole laminoitu metallikalvoa. Paristoryhmän 100 valmistuksessa voidaan käyttää yhtä tai useampaa rullalta-rullalle-valmistustek5 nilkkaan soveliasta valmistustekniikkaa, jotka soveltuvat erikseen tai erilaisina kombinaatioina käytettäväksi rullalta-rullalle-valmistustekniikassa tai arkkipainotekniikassa. Kuvassa 1a esitetyt sähköparistot 1, 2, 3,..., N on edullisesti valmistettu esimerkiksi painotekniikalla, ohutkalvotekniikalla, paksukalvotekniikalla sähköpariston eri materiaaleja taipuisalle, eristävälle substraatille 100.Fig. 1a shows a part of a roll-on-roll electric battery pack 100. The battery pack 100 is preferably made on a flexible insulating substrate 10 which is not laminated with a metal film. One or more roller-to-roller fabrication techniques suitable for use individually or in various combinations for use in roller-roller or sheet printing techniques may be used to manufacture battery group 100. The electric batteries 1, 2, 3, ..., N shown in Fig. 1a are preferably made, for example, by printing technique, thin-film technique, thick-film technique, on a flexible insulating substrate 100 of various materials of the electric battery.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa substraattiin on laminoitu metallikalvo ainakin yhdelle pinnalle. Tässä suoritusmuodossa ainakin toinen elektrodeista voidaan valmistaa etsaamalla se substraatin 100 metallikalvosta.In a preferred embodiment of the invention, the substrate is laminated with a metal film on at least one surface. In this embodiment, at least one of the electrodes can be fabricated by etching it from the metal film of the substrate 100.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sähköparistot valmistetaan kasvattamalla sähköpariston ainakin toinen elektrodi kemiallisessa prosessissa.In a preferred embodiment of the invention, the electric batteries are made by growing at least one electrode of the electric battery in a chemical process.

Kuvan 1a esimerkin sähköparistoryhmän 100 kuvassa näkyvä osa käsittää sähköparistot 1, 2, 3,..., N. Sähköpariston 1 ensimmäinen elektrodi 5 (kuva 2) on kytketty ensimmäisellä latauspiirillä 13 virtakiskoon 11. Vastaavasti sähköpariston 1 toinen elektrodi 6 (kuva 2) on kytketty toisella latauspiirillä 14 toiseen virtakiskoon 12. Vastaavalla tavalla omilla latauspiireillään on kytketty myös muut kuvan 1a sähkö20 paristot 2, 3,..., N substraatilla 10 oleviin virtakiskoihin 11 ja 12.The portion of the electric battery group 100 shown in the example of Figure 1a comprises electric batteries 1, 2, 3, ..., N. The first electrode 5 (Fig. 2) of the electric battery 1 is connected to a busbar 11. connected with the second charging circuit 14 to the second busbar 12. Similarly, with its own charging circuits, the other electric 20 batteries 2, 3, ..., N of Fig. 1a are also connected to the busbars 11 and 12 on the substrate 10.

Virtakiskot 11 ja 12 on edullisesti valmistettu etsaamalla ne yksipuoleisen, taipuisan laminaatin kuparikaivosta. Kuparikaivosta valmistetut virtakiskot 11 ja 12 mahdollistavat riittävän suuren virran, kun paristoja 1, 2, 3,..., N ladataan edullisesti valmistusprosessin loppuvaiheissa.The busbars 11 and 12 are preferably made by etching them from a copper mine of a single-sided flexible laminate. Power strips 11 and 12 made of copper mine provide sufficient current when batteries 1, 2, 3, ..., N are preferably charged during the final stages of the manufacturing process.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kuvassa 1a esitetyt latauspiirit 13 ja 14 ovat painotekniikalla valmistettuja vastuksia. Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että latauspiirit 13 ja 14 voivat käsittää myös muita passiivisia tai aktiivisia komponentteja, jotka soveltuvat rullalta-rullalle-valmistustekniikalla tai arkkipainotekniikalla valmistettavaksi osaksi latauspiiriä.In a preferred embodiment of the invention, the Charging Circuits 13 and 14 shown in Figure 1a are resistors made by printing technology. It will be apparent to one skilled in the art that the charging circuits 13 and 14 may also comprise other passive or active components suitable for use as a part of the charging circuit by roll-to-roll or sheet printing technology.

Kuvan 1a esimerkissä sähköparistoryhmä 100 on valmistettu vain substraatin 10 sille pinnalle, jolle virtakiskot 11 ja 12 on edullisesti etsaamalla valmistettu kuparikalvosta. Tällöin vältytään sähköä johtavien läpivientien tekemisestä substraatin 10 läpi.In the example of Figure 1a, the battery cell group 100 is made only on the surface of the substrate 10 on which the busbars 11 and 12 are preferably etched from copper foil. This prevents electrically conductive penetrations through the substrate 10 from being made.

20176013 prh 13-11-201720176013 prh 13-11-2017

Keksintö ei kuitenkaan rajoitu edellä kuvattuun kuvan 1a suoritusmuotoon, vaan virtakiskot 11 ja 12 voidaan valmistaa substraatille esimerkiksi 10 myös painotekniikalla, paksukalvotekniikalla tai ohutkalvotekniikalla.However, the invention is not limited to the embodiment of Fig. 1a described above, but the busbars 11 and 12 can be made on the substrate, for example 10, also by printing technique, thick film technique or thin film technique.

Kuvassa 1a ei selkeyden vuoksi ole esitetty niitä elektronisia komponenttikokonai5 suuksia, joiden jännitelähteenä paristot 1, 2, 3,..., N käyttökohteessa toimivat.For the sake of clarity, Fig. 1a does not show the electronic component assemblies powered by the batteries 1, 2, 3, ..., N in the application.

Mainitut elektroniset komponenttikokonaisuudet voidaan edullisesti valmistaa samoilla valmistustekniikoilla kuin sähköparistoryhmäkin. Edullisesti elektroniset komponenttikokonaisuudet on valmistettu kuvassa 1a esitettyjen sähköparistojen 1,2, 3,..., N väliin.Preferably, said electronic component assemblies can be fabricated using the same manufacturing techniques as the electro-battery array. Preferably, the electronic component assemblies are made between the electric batteries 1,2, 3, ..., N shown in Fig. 1a.

Elektroniset komponenttikokonaisuudet voivat edullisesti käsittää esimerkiksi prosessoriyksikön, muistin, RFID-piirin antenneineen, lämpötilasensorin, kosteussensorin tai painesensorin.The electronic component assemblies may advantageously comprise, for example, a processor unit, memory, RFID circuit with antennas, temperature sensor, humidity sensor or pressure sensor.

Kuva 1b esittää osan rullalta-rullalle-valmistusmenetelmällä valmistettua toista keksinnön mukaista sähköparistoryhmää 100a. Myös tämä sähköparistoryhmä 15 100a on valmistettu edullisesti taipuisalle eristävälle substraatille 10 kuvan 1a yhteydessä kuvatulla tavalla.Figure 1b shows a second roll-on-roll manufacture of another electric battery group 100a according to the invention. Also, this array of electrical batteries 15 100a is preferably made on a flexible insulating substrate 10 as described in connection with Figure 1a.

Kuvan 1b esittämässä suoritusmuodossa sähköparistoryhmän 100a kuvassa näkyvä osa käsittää sähköparistot 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b,..., Na ja Nb. Sähköparistojen 1a ja 1b ensimmäinen elektrodi 5 (kuva 2) on kytketty yhteisellä ensimmäisellä 20 latauspiirillä 13a virtakiskoon 11. Vastaavasti sähköparistojen 1a ja 1b toinen elektrodi 6 (kuva 2) on kytketty toisella yhteisellä latauspiirillä 14a toiseen virtakiskoon 12. Vastaavalla tavalla omilla latauspiireillään on kytketty myös muut kuvan 1b sähköparistot 2a, 2b, 3a, 3b,..., Na ja Nb substraatilla 10 oleviin virtakiskoihin 11 ja 12.In the embodiment shown in Fig. 1b, the portion shown in the figure of the electric battery group 100a comprises electric batteries 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, ..., Na and Nb. The first electrode 5 (Fig. 2) of the electric batteries 1a and 1b is connected to the busbar 11 by a common first charging circuit 13a. other electric batteries 2a, 2b, 3a, 3b, ..., Na and Nb of Fig. 1b for the busbars 11 and 12 on the substrate 10.

Kuvassa 1b on viitteillä 15a, 15b ja 15c esitetty leikkauslinjat, joita pitkin valmiit ladatut keksinnön mukaiset sähköparistot 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b,..., Na ja Nb erotetaan virtakiskoista 11 ja 12. Keksinnön mukaisten sähköparistojen erottaminen virtakiskoista 11 ja 12 on edullista tehdä viimeisenä sähköparistoryhmän valmistusvaiheena.Fig. 1b shows the cut-off lines 15a, 15b and 15c along which the finished charged electric batteries 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, ..., Na and Nb of the invention are separated from the busbars 11 and 12. Separation of the electric batteries according to the invention and 12 is preferably carried out as the last step in the manufacture of an electric battery group.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että rinnakkaisia, samoihin kahteen latauspiirin kytkettyjä sähköparistoja voi olla myös useampia kuin kuvassa 1b esitetyt kaksi rinnakkaista sähköparistoa.It will be apparent to a person skilled in the art that there may be more than two parallel electrical batteries, shown in Figure 1b, which are connected in parallel to the same two charging circuits.

Kuva 1c esittää kuvan 1a mukaisen keksinnön mukaisen sähköparistoryhmän 100 kytkentää paristojen 1, 2, 3,..., N lataamiseksi jännitelähteestä 20. Sähköparistoryhmän 100 ensimmäinen virtakisko 11 on kytketty jännitelähteen 20 ensimmäiseen liittimeen 21, jossa kuvan 1c esimerkissä on jännitelähteen positiivinen jännite. Jännitelähteen 20 jännite on edullisesti suurempi kuin ladattavien sähköparistojen 1, 2, 3,..., N lopullinen käyttöjännite. Sähköparistoryhmän 100 toinen virtakisko 12 on kytketty jännitelähteen 20 toiseen liittimeen 22, jossa kuvan 1c esimerkissä on edullisesti maapotentiaali.Fig. 1c illustrates the connection of an electric battery array 100 according to the invention of Fig. 1a to charge batteries 1, 2, 3, ..., N from a voltage source 20. The first busbar 11 of the battery pack 100 is connected to a first terminal 21 of a voltage source 20. The voltage of the voltage source 20 is preferably higher than the final operating voltage of the rechargeable electric batteries 1, 2, 3, ..., N. The second busbar 12 of the battery pack 100 is coupled to the second terminal 22 of the voltage source 20, where the example in Fig. 1c preferably has a ground potential.

Viitteillä 15a1 ja 15b1 on esitetty leikkauslinjat, joita pitkin leikkaamalla saadaan keksinnön mukaisen sähköparistoryhmän 100 paristot erotettua jännitelähteestä 20.15a1 and 15b1 show cutting lines along which cutting the batteries of an electric battery group 100 according to the invention can be separated from the voltage source 20.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sähköparistoryhmä 100 on kytkettynä jännitelähteeseen 20 niin kauan, että sähköparistoryhmän 100 sähköparistot asennetaan lopulliseen käyttökohteeseensa. Sähköparistoryhmän 100 sähköparistot leikataan omiksi kokonaisuuksiin vasta, kun valmistetun elektronisen komponenttikokonaisuus käynnistetään käyttökohteessaan. Näin menetellen varmistetaan se, että elektronisen komponenttikokonaisuuden sähköparistoissa on käytön alkaessa suunniteltu käyttöjännite ja että sähköpariston varaus riittää suunnitellulle käyttöajalle.In a preferred embodiment of the invention, the battery pack 100 is connected to a voltage source 20 so long as the batteries of the battery pack 100 are installed in their end use. The electric batteries of the electric battery group 100 are not cut into their own assemblies until the manufactured electronic component assembly is started at its intended use. This ensures that the electronic batteries in the electronic component assembly have the intended operating voltage at the time of use and that the battery is sufficiently charged for the intended operating time.

Kuvassa 2 on esimerkinomaisesti kuvassa 1a esitetyn sähköpariston 1 eräs edullinen suoritusmuoto. Sähköpariston 1 ensimmäinen elektrodi 5 on kytketty positiiviseen virtakiskoon 11 ensimmäisellä latauspiirillä 13a käyttäen edullisesti painotekniikalla valmistettua vastusta R1. Kuvan 2 edullisessa suoritusmuodossa myös sähköpariston 1 toinen elektrodi 6 on kytketty vastuksella R2, viite 14a, edullisesti maapotentiaalissa olevaan virtakiskoon 12.Figure 2 illustrates by way of example a preferred embodiment of the electric battery 1 shown in Figure 1a. The first electrode 5 of the electric battery 1 is coupled to the positive busbar 11 by a first charging circuit 13a, preferably using a resistor R1 made by printing technology. In the preferred embodiment of Figure 2, the second electrode 6 of the electric battery 1 is also connected by a resistor R2, reference 14a, preferably to a ground rail 12.

Kun latauspiirissä on kokonaisuudessaan riittävän suuri vastus, niin tällöin sähköparisto 1 on mahdollista ladata huomattavasti sähköpariston 1 kennojännitettä korkeammasta jännitelähteestä 20 vakiovirralla. Sähköparistoihin sähkövirtaa syöttävä jännite voi edullisesti olla esimerkiksi 24 Volttia. Tällöin esimerkiksi 4,2 Voltin Li-lon- sähköparisto vaatii kokonaisuudessaan noin 10 kO latausvastuksen (R1 +R2) tullakseen ladatuksi 2,4 mA:n virralla. Kun sähköpariston 1 kennojännite nousee 4,2 Volttiin, niin tällöin latausvirta 2 on pienempi kuin 2 mA. Koska käytetty latausjännite on huomattavasti korkeampi kuin sähköpariston 1 kennojännite, eivät valmistuksen toleranssit pääse vaikuttamaan vierekkäisiin sähköparistoihin, vaan jokainen sähköparisto saa oman latauspiirinsä määrittelemän latausvirran. JosWhen the charging circuit has a sufficiently large resistor in its entirety, then it is possible to charge the electric battery 1 with a constant current 20 from a higher voltage source 20 than the cell voltage of the electric battery 1. The voltage supplying the electric batteries to the electric batteries may advantageously be, for example, 24 Volts. In this case, for example, a 4.2V Li-Ion electric battery needs a total charging resistor (R1 + R2) of about 10 kO to be charged at 2.4 mA. When the cell voltage of the electric battery 1 rises to 4.2 V, then the charging current 2 is less than 2 mA. Because the charge voltage used is considerably higher than the cell voltage of the battery 1, the manufacturing tolerances will not affect adjacent batteries, but each battery will receive its own charging current defined by its own charging circuit. If

20176013 prh 13-11-2017 jonkin sähköpariston kenno on oikosulussa, sillä ei ole vaikutusta muiden sähköparistojen kennojen lataukseen.20176013 prh 13-11-2017 The cell of one electric battery is short circuited, it has no effect on the charging of cells of other electric batteries.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa latauspiiri on valmistettu muulla kuin painetulla elektroniikalla. Tällöin latauspiiri voi olla esimerkiksi osa RFID-piiriä 5 tai erillinen SMD-komponentti. Tässä edullisessa suoritusmuodossa sähköparistoryhmän lataus voidaan suorittaa vasta latauspiirien asentamisen jälkeen.In a preferred embodiment of the invention, the charging circuit is manufactured by means other than printed electronics. Here, for example, the charging circuit may be part of an RFID circuit 5 or a separate SMD component. In this preferred embodiment, charging of the battery pack can only be performed after the charging circuits have been installed.

Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukaisen sähköparistoryhmän valmistamiseen käytetyn menetelmän päävaiheita. Jotkin kuvan 3 prosessivaiheista on mahdollista toteuttaa rullalta-rullalle-valmistusprosessissa myös toisessa järjestyksessä kuin 10 mitä vuokaaviossa 3 on esitetty keksinnön periaatteen siitä muuttumatta. Esimerkiksi virtakiskot, latauspiirit, sähköpariston elektrodit ja mahdolliset sähköiset piirikomponentit voidaan valmistaa sähköparistoryhmän valmistukseen nähden eri järjestyksessä kuin mitä kuvan 3 vuokaavion selityksen yhteydessä esitetään.Figure 3 illustrates the main steps of the method used to prepare the battery assembly according to the invention. Some of the process steps of Figure 3 can also be carried out in the roll-to-roll manufacturing process in a sequence other than 10, as shown in flow chart 3 without changing the principle of the invention. For example, busbars, Charging circuits, electrode battery electrodes, and any electrical circuit components may be fabricated in a different order from that described in the description of the flowchart of Figure 3.

Vaiheessa 30 sähköparistoryhmän valmistus käynnistetään valitsemalla substraat15 timateriaali 10, jota hyödynnetään sähköparistoryhmän 100 tai 100a valmistuksessa. Eräitä mahdollisia substraattina käytettäviä materiaaleja ovat hyvät eristeominaisuudet omaava polyimidipohjainen kalvo (Pl), polyesteripohjainen kalvo (PET) tai polyeetterisulfonikalvo (PES). Substraatti voi olla myös jokin edellä mainittu kalvo, johon ainakin toiselle puolelle on laminoitu ohut metallikalvo esimerkiksi ku20 parikalvo.In step 30, the production of the battery pack is initiated by selecting the substrate material 10 to be used in the manufacture of the battery pack 100 or 100a. Some of the possible substrate materials are polyimide-based film (P1), polyester-based film (PET) or polyethersulfone (PES) having good dielectric properties. The substrate may also be any of the aforementioned films in which at least one side is laminated with a thin metal film, for example a ku20 double film.

Vaiheessa 31 valmistetaan virtakiskot 11 ja 12. Virtakiskot voidaan valmistaa joko etsaamalla ne substraatilla 10 olevasta edullisesti kuparikaivosta tai painamalla virtakiskot substraatille 10. Virtakiskot 11 ja 12 on mahdollista valmistaa myös paksukalvo tekniikkaa tai ohutkalvotekniikkaa käyttämällä.In step 31, busbars 11 and 12 are made. Busbars can be made either by etching them from a preferably copper mine on substrate 10 or by pressing busbars on substrate 10. It is also possible to fabricate busbars 11 and 12 using thick film technology or thin film technology.

Virtakiskot 11 ja 12 on mahdollista valmistaa myös kasvattamalla virtakiskot elektrolyyttisesti, jos substraattiin 10 on laminoitu ohut metallikalvo.The busbars 11 and 12 can also be made by electrolytically increasing the busbars if a thin metal film is laminated to the substrate 10.

Vaiheessa 32 valmistetaan latauspiirit 13, 13a, 14 ja 14a jokaiselle sähköparistoryhmän 100 sähköparistolle. Ensimmäisellä latauspiirillä 13 tai 13a sähköpariston 1 ensimmäinen elektrodi 5 on järjestetty yhdistettäväksi ensimmäiseen virtakis30 koon 11 ja toisella latauspiirillä 14 tai 14a on järjestetty yhdistettäväksi sähköpariston 1 toinen elektrodi 6 toiseen virtakiskoon 12.In step 32, Charging circuits 13, 13a, 14 and 14a are prepared for each of the electric batteries of the electric battery group 100. With the first charging circuit 13 or 13a, the first electrode 5 of the electric battery 1 is arranged to be connected to the first current circuit 30 size 11 and the second charging circuit 14 or 14a is arranged to connect the second electrode 6 to the second current bus 12.

Ensimmäinen ja toinen latauspiiri 13, 13a, 14 ja 14a voivat edullisesti olla vastuksia, jotka on valmistettu joko painotekniikalla, paksukalvotekniikalla tai ohutkalvoThe first and second charging circuits 13, 13a, 14 and 14a may advantageously be resistors made by either printing technique, thick film technology or thin film

20176013 prh 13-11-2017 tekniikalla. Jollain näistä menetelmistä valmistetun sähköparistoryhmän 100 tai 100a sähköparistojen latauspiirien katkaiseminen asennettaessa käyttökohteeseensa on helppoa.20176013 prh 13-11-2017 by Technology. Disconnecting the battery charging circuits of an electric battery pack 100 or 100a made by one of these methods is easy when installing it in its application.

Vaiheessa 33 valmistetaan sähköpariston 1 ensimmäinen elektrodi 5. Ensimmäi5 nen elektrodi 5 voidaan valmistaa etsaamalla se metallifoliosta tai valmistamalle se substraatille 10 käyttämällä painotekniikkaa, paksukalvotekniikka tai ohutkalvotekniikkaa. Valmistuksen yhteydessä ensimmäinen elektrodi 5 edullisesti on järjestetty kytkettäväksi ensimmäiseen latauspiiriin 13 tai 13a.In step 33, the first electrode 5 of the electric battery 1 is fabricated. The first electrode 5 can be fabricated by etching it from a metal foil or by fabricating it on a substrate 10 using printing technology, thick film technology or thin film technology. During manufacture, the first electrode 5 is preferably arranged to be connected to the first charging circuit 13 or 13a.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sähköpariston 1 ensimmäinen 10 elektrodi 5 esiladataan jännitelähteen 20 jännitteellä ennen seuraavia prosessivaiheita.In a preferred embodiment of the invention, the first electrode 5 of the electric battery 1 is precharged by the voltage of the voltage source 20 before the subsequent process steps.

Vaiheessa 34 valmistetaan sähköpariston 1 elektrolyytti ensimmäisen elektrodin 5 päälle.In step 34, the electrolyte of the electric battery 1 is fabricated over the first electrode 5.

Vaiheessa 35 valmistetaan sähköpariston 1 toinen elektrodi 6. Toinen elektrodi 6 15 voidaan valmistaa edullisesti käyttämällä painotekniikkaa, paksukalvotekniikka tai ohutkalvotekniikkaa. Valmistuksen yhteydessä toinen elektrodi 6 edullisesti kytketään toiseen latauspiiriin 14 tai 14a.In step 35, a second electrode 6 of the electric battery 1 is prepared. The second electrode 6 15 can advantageously be manufactured using printing technology, thick film technology or thin film technology. During manufacture, the second electrode 6 is preferably coupled to the second charging circuit 14 or 14a.

Vaiheessa 36 tarkistetaan valmistetaanko sähköparistoryhmän 100 tai 100a sähköparistojen lisäksi myös jokin elektroninen komponenttikokonaisuus, jonka jänni20 telähteenä keksinnön mukainen sähköparista toimii.In step 36, it is checked whether, in addition to the electric batteries of the electric battery group 100 or 100a, an electronic component assembly is also produced whose voltage 20 is supplied by the electric battery according to the invention.

Jos vaiheessa 36 päätös on se, että myös muita sähköisiä komponentteja valmistetaan, siirtyy valmistusprosessi vaiheeseen 37. Vaiheessa 37 voidaan valmistaa erilaisia passiivisia ja aktiivisia komponentteja, joiden jännitelähteenä sähköparista toimii. Kun kaikki sähköiset komponentit on valmistettu, siirtyy valmistusprosessi 25 vaiheeseen 38.If, in step 36, it is decided that other electrical components are also fabricated, the manufacturing process moves to step 37. In step 37, various passive and active components can be fabricated which are powered by an electrical pair. Once all the electrical components have been manufactured, the manufacturing process moves to step 38.

Jos päätös vaiheessa 36 on se, että muita komponentteja ei valmisteta, etenee valmistusprosessi suoraan vaiheeseen 38, jossa kaikki sähköparistoryhmän 100 tai 100a sähköparistot ladataan yhtä aikaa. Latauksessa voidaan käyttää yhtä tai useampaa virtakiskoihin 11 ja 12 kytkettyä jännitelähdettä 20.If the decision in step 36 is that no other components are manufactured, the manufacturing process proceeds directly to step 38, where all the electric batteries in the battery pack 100 or 100a are charged simultaneously. One or more voltage sources 20 connected to the busbars 11 and 12 may be used for charging.

Vaiheen 38 jälkeen sähköparistoryhmän 100 tai 100a paristot on ladattu käyttöjännitteeseensä ja valmistusprosessi siirtyy vaiheeseen 39.After step 38, the batteries of the electric battery group 100 or 100a are charged to their operating voltage and the manufacturing process proceeds to step 39.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa vaiheessa 39 valmis sähköparistoryhmä 100 tai 100a varastoidaan siten, että jännitelähteen 20 jännite on koko varastoinnin ajan kytkettynä sähköparistoryhmän 100 tai 100a paristoihin.In a preferred embodiment of the invention, in step 39, the finished battery pack 100 or 100a is stored such that the voltage of the voltage source 20 is connected to the batteries 100 or 100a throughout the storage.

Eräässä toisessa keksinnön edullisessa suoritusmuodossa vaiheessa 39 sähköpa5 ristoryhmän 100 tai 100a sähköparistot 1, 2, 3,..., N on leikattu erilleen toisistaan ensimmäisen 13 tai 13a ja toisen latauspiirin 14 tai 14a kohdalta, kuvassa 1b viitteet 15a, 15b, 15c ja kuvassa 1c viitteet 15a1 ja 15b1.In another preferred embodiment of the invention, in step 39, the electric batteries 1, 2, 3, ..., N of the electric battery array 100 or 100a are cut off from each other at the first 13 or 13a and the second charging circuit 14 or 14a; 1c, references 15a1 and 15b1.

Edellä on kuvattu eräitä keksinnön mukaisen sähköparistoryhmän valmistusmenetelmää ja valmistusmenetelmällä valmistettua sähköparistoryhmää. Keksintö ei 10 rajoitu juuri kuvattuihin ratkaisuihin, vaan keksinnöllistä ajatusta voidaan soveltaa lukuisilla tavoilla patenttivaatimusten asettamissa rajoissa.Some of the processes for the manufacture of an electro-battery group according to the invention and an electro-battery group produced by a manufacturing process have been described above. The invention is not limited to the solutions just described, but the inventive idea can be applied in numerous ways within the scope of the claims.

Claims (20)

1. Ladattava, joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), jonka yksittäiset sähköparistot (1,2, 3, N) on valmistettu massatuotantomenetelmällä useissa perättäisissä työvaiheissa joustavalle, eristävälle tukikalvolle (10), tunnettu siitä, että kunkinA rechargeable, flexible battery cell (100, 100a), wherein the individual electric batteries (1,2, 3, N) are produced by a mass production process in a plurality of successive stages on a flexible insulating support film (10), characterized in that 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että latauspiiri (13, 14) on tukikalvolle (10) valmistettu ensimmäi-The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 1, characterized in that the charging circuit (13, 14) is made of a first 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että sähköparistoryhmä (100, 100a) on valmistettu rullalta-rullallevalmistuslaitteistolla.The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 2, characterized in that the electric battery group (100, 100a) is manufactured by roll-to-roll manufacturing equipment. 1515 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että sähköparista ryhmä on valmistettu arkkipainantalaitteistolla.The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 2, characterized in that the electric battery group is manufactured by means of a sheet printing apparatus. 5 valmistetaan rullalta-rullalle-valmistuslaitteistolla.5 is manufactured by roll-to-roll making equipment. 5 tunnettu siitä, että sähköparistoryhmän (100, 100a) sähköparistojen (1, 2, 3, N) latauspiirit (13, 13a, 14, 14a) on mitoitettu siten, että sähköparistojen latauspiirit eivät kuormita tosiaan latauksen aikana.5, characterized in that the charging circuits (13, 13a, 14, 14a) of the electric batteries (1, 2, 3, N) of the electric battery group (100, 100a) are dimensioned so that the charging circuits of the electric batteries do not really load during charging. 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistuksessa onThe flexible battery pack (100, 100a) according to claim 3 or 4, characterized in that the manufacture of the battery pack (100, 100a) comprises: 20 hyödynnetty ainakin yhtä seuraavista valmistusmenetelmistä: painotekniikka, paksukalvotekniikka, ohutkalvotekniikka, etsaustekniikka tai kemiallinen kasvatustekniikka.20 utilized at least one of the following manufacturing processes: printing technology, thick film technology, thin film technology, etching technology or chemical cultivation technology. 5 sähköparistoryhmän sähköpariston (1, 2, 3, N) yhteyteen on valmistettu latauspiirit (13, 13a, 14, 14a), jotka on kytketty eristävälle tukikalvolle (10) valmistettuihin virtakiskoihin (11, 12).Charging circuits (13, 13a, 14, 14a) are coupled to the busbars (11, 12) of the insulating support film (10) in connection with the electric battery (1, 2, 3, N) of the 5 batteries. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), 25 tunnettu siitä, että sähköparistoryhmän (100, 100a) sähköparistot (1, 2, 3, N) on järjestetty ladattavaksi yhtä aikaa virtakiskoissa (11, 12) olevalla jännitteellä latauspiirin (13, 13a, 14, 14a) kautta koko sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistuttua.The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 5, characterized in that the electric batteries (1, 2, 3, N) of the electric battery group (100, 100a) are arranged to be charged simultaneously with the voltage in the busbars (11, 12). , 13a, 14, 14a) after completion of the entire battery pack (100, 100a). 3030 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että sähköparistoryhmälle (100, 100a) syötettävä jännite syötetään virtakiskoihin (11, 12) ainakin yhdestä jännitelähteestä (20).The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 6, characterized in that the voltage supplied to the electric battery group (100, 100a) is supplied to the busbars (11, 12) from at least one voltage source (20). 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), 35 tunnettu siitä, että sähköparistoryhmä (100, 100a) on järjestetty ladattavaksi laThe flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 7, characterized in that the electric battery group (100, 100a) is arranged to be charged 20176013 prh 13-11-2017 tauspiirin (13, 13a, 14, 14a) kautta jännitelähteestä (20), jonka jännite korkeampi kuin sähköparistojen (1, 2, 3, N) kennojännite.20176013 prh 13-11-2017 via a back-up circuit (13, 13a, 14, 14a) from a voltage source (20) having a voltage higher than the cell voltage of the electric batteries (1, 2, 3, N). 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a),The flexible battery cell group (100, 100a) according to claim 8, 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), 10 tunnettu siitä, että jännitelähteen (20) jännite on mitoitettu siten, että sähköparis- ton (1,2, 3, N) kennojännitteen nousu estää sähköpariston ylilatautumisen.The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 8, characterized in that the voltage of the voltage source (20) is dimensioned such that an increase in the cell voltage of the electric battery (1,2, 3, N) prevents overcharging of the electric battery. 10 seen tai toiseen virtakiskoon (11, 12) kytketty vastus (13a, 14a).10 a resistor (13a, 14a) connected to one or another busbar (11, 12). 11. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että sähköparistoryhmän (100, 100a) sähköparistot (1, 2, 3,The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 3 or 4, characterized in that the electric batteries (1, 2, 3a, 12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että valmiin sähköparistoryhmän (100, 100a) sähköparistojen (1, 2, 3, N) purkautuminen varastoinnin aikana on järjestetty estettäväksi kytkemällä vir-The flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 7, characterized in that the discharge of the electric batteries (1, 2, 3, N) of the finished electric battery group (100, 100a) during storage is arranged to be prevented by switching on the 20 takiskoihin (11, 12) erillisestä jännitelähteestä (20) sähköparistojen (1, 2, 3, N) kennojännitettä suurempi jännite.20 to the terminals (11, 12) from a separate voltage source (20) higher than the cell voltage of the electric batteries (1, 2, 3, N). 13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen joustava sähköparistoryhmä (100, 100a), tunnettu siitä, että latauspiirinä (13, 13a, 14, 14a) toimiva vastus on järjestettyThe flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 7, characterized in that a resistor acting as a charging circuit (13, 13a, 14, 14a) is provided. 25 katkaistavaksi, kun elektroninen laite, johon sähköparista on kytketty, liitetään käyttökohteeseensa.25 to be disconnected when the electronic device to which the battery is connected is connected to its intended use. 14. Ladattavan, joustavan sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistusmenetelmä, jossa hyödynnetään massatuotantomenetelmää useissa perättäisissä työvaiheissa14. Process for the manufacture of a rechargeable flexible battery pack (100, 100a) utilizing a mass production process in a plurality of successive operations 30 joustavalle eristävälle tukikalvolle (10), tunnettu siitä, että kunkin sähköparistoryhmän (100, 100a) sähköpariston (1, 2, 3, N) yhteyteen valmistetaan ensimmäinen latauspiiri (13, 13a), joka kytketään eristävälle tukikalvolle (10) valmistettuun ensimmäiseen virtakiskoon (11) sekä toinen latauspiiri (14, 14a), joka kytketään eristävälle tukikalvolle (10) valmistettuun toiseen virtakiskoon (12).30 resilient insulating backing film (10), characterized in that a first charging circuit (13, 13a) is provided in connection with the electric battery (1, 2, 3, N) of each electrical battery group (100, 100a). 11) and a second charging circuit (14, 14a) coupled to a second busbar (12) made of an insulating support film (10). 35 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen joustavan sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että latauspiiriksi (13a, 14a) valmistetaan tu kikalvolle (10) ainakin toiseen virtakiskoista kytkettäväksi järjestetty vastus (13a, 14a).A method for manufacturing a flexible electric battery group (100, 100a) according to claim 14, characterized in that a resistor (13a, 14a) is arranged on the support film (10) as a charging circuit (13a, 14a). 15 kasvatustekniikka.15 breeding techniques. 15 N) on järjestetty ladattavaksi sähkökemiallisesti elektrolyyttikäsittelyssä.15 N) is arranged to be electrochemically charged for electrolytic treatment. 16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen joustavan sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että sähköparistoryhmä (100, 100a)Process for the production of a flexible battery cell (100, 100a) according to claim 14 or 15, characterized in that the battery (100, 100a) 17. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen joustavan sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että sähköparistoryhmä valmistetaan arkkipainantalaitteistolla.A method of manufacturing a flexible electric battery assembly (100, 100a) according to claim 14 or 15, characterized in that the electrical battery assembly is manufactured by means of a sheet printing apparatus. 18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen joustavan sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistuksessa käytetään ainakin yhtä seuraavista valmistusmenetelmistä: painotekniikka, paksukalvotekniikka, ohutkalvotekniikka, etsaustekniikka tai kemiallinenA method of manufacturing a flexible battery cell (100, 100a) according to claim 16 or 17, characterized in that at least one of the following manufacturing processes is used in the production of the battery cell (100, 100a): printing technology, thick film technology, thin film technology, etching technology or chemical 19. Patenttivaatimuksen 14 mukainen joustavan sähköparistoryhmän (100, 100a) valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että sähköparistoryhmän (100, 100a) sähköparistojen (1, 2, 3, N) elektrodeista ainakin ensimmäinen elektrodi (5) esiladataanA method of manufacturing a flexible battery cell (100, 100a) according to claim 14, characterized in that at least the first electrode (5) of the electrodes of the battery (1, 2, 3, N) of the battery (100, 100a) is precharged 20 ensimmäisen elektrodin (5) valmistuksen jälkeen ennen sähköpariston (1, 2, 3, N) lopullista valmistumista.After manufacturing the first 20 electrodes (5) before the final production of the electric battery (1, 2, 3, N).
FI20176013A 2017-11-13 2017-11-13 A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method FI129051B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20176013A FI129051B (en) 2017-11-13 2017-11-13 A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method
PCT/FI2018/050830 WO2019092322A1 (en) 2017-11-13 2018-11-12 A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method
EP18829889.7A EP3711105A1 (en) 2017-11-13 2018-11-12 A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20176013A FI129051B (en) 2017-11-13 2017-11-13 A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20176013A1 true FI20176013A1 (en) 2019-05-14
FI129051B FI129051B (en) 2021-05-31

Family

ID=64949315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20176013A FI129051B (en) 2017-11-13 2017-11-13 A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3711105A1 (en)
FI (1) FI129051B (en)
WO (1) WO2019092322A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6367575B2 (en) * 2014-02-25 2018-08-01 株式会社日本マイクロニクス Secondary battery mounted circuit chip and manufacturing method thereof
FI127295B (en) * 2014-12-22 2018-03-15 Softbattery Finland Oy PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE OF SYSTEMS INCLUDING LAYER THIN FILM BATTERIES AND SYSTEMS CONTAINING A THINN MOVIE BATTERY WITH LAYERS CONNECTED TO AN ELECTRONIC DEVICE
US10211431B2 (en) * 2015-02-18 2019-02-19 Bae Systems Plc Electric battery assembly

Also Published As

Publication number Publication date
FI129051B (en) 2021-05-31
EP3711105A1 (en) 2020-09-23
WO2019092322A1 (en) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9905895B2 (en) Pulsed mode apparatus with mismatched battery
US20110183186A1 (en) Solid state battery
US20140227609A1 (en) Architectures for solid state batteries
US20070172735A1 (en) Thin-film Battery
JP2010518578A (en) Charging system and charging method
US20180123177A1 (en) Flexible Solid-State Multiple-Stacked Planar Lithium-Ion Battery Module
KR20120014249A (en) Bipolar battery with improved operation
WO2010120601A3 (en) High power, high energy and large area energy storage devices
KR101108747B1 (en) Doping bath for fabricating the energy storage device
US20140292284A1 (en) Electrical capacitor, electrical capacitor module, fabrication method of the electrical capacitor, and fabrication method of the electrical capacitor module
KR101836581B1 (en) A solid-state battery and preparation thereof
KR20120010414A (en) Pre-doping System of electrode and pre-doping method of electrode using the same
US9570729B2 (en) Electrical energy storage module and method for producing an electrical energy storage module
CN108695462B (en) Battery cell and battery module
EP2095457A1 (en) Solid-state structure comprising a battery and a variable resistor of which the resistance is controlled by variation of the concentration of active species in electrodes of the battery
FI20176013A1 (en) A method and a manufacturing arrangement for manufacturing a loaded a battery group and a loaded electric battery group manufactured by the method
EP4135096A1 (en) Battery apparatus and manufacturing method therefor
US10128666B2 (en) Battery module
CN106062980A (en) Switching device for an electrochemical energy store, and an energy storage system
US20130043731A1 (en) Multi-cell thin film microbattery array
JP2008140705A (en) Manufacturing method of all-solid lithium secondary battery, and all-solid lithium secondary battery
KR102511815B1 (en) Method for manufacturing an electric battery with a separator material on a current collector base
CN103579573A (en) Method for manufacturing a connecting contact for an electrode of an electrochemical store, method for manufacturing an electrochemical store, and electrochemical store
KR20210158656A (en) Method of manufacturing a circuit board, the circuit board manufactured thereby, electric vehicle having the circuit board
KR20170061395A (en) Manufacturing method of capacitor and manufacturing method of PCB

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 129051

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B