JP2022506188A - エネルギー貯蔵装置用の断続的コーティング乾式電極及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
電気エネルギー貯蔵セルは、電子、電気機械、電気化学及び他の有用なデバイス、例えばハイブリッド車、プラグインハイブリッド車及び純粋な電気自動車、に電力を供給するために広く使用されている。このようなセルには、一次化学セル及び二次(再充電可能)セルなどのバッテリ、燃料電池及びウルトラキャパシタを含む様々な種類のキャパシタが含まれる。キャパシタやバッテリなどのエネルギー貯蔵装置の動作電力及びエネルギーを増やすことは、エネルギー貯蔵を強化し、電力性能を高め、現実世界の使用ケースを拡大するために望ましい。
Claims (45)
- エネルギー貯蔵装置用の乾式電極の製造方法であって、以下を含む方法:
金属層を準備すること;
乾燥活物質で形成された電気化学的活性自立フィルムを準備すること;
結合層を形成するために、前記電気化学的活性自立フィルムと前記金属層とを結合すること;及び、
前記電気化学的活性自立フィルムが、前記金属層において、前記金属層の長手方向に断続的に形成されるように、前記電気化学的活性自立フィルムの一部を、前記結合層から除去すること。 - 請求項1に記載の方法において、
前記電気化学的活性自立フィルムの一部を、その下に配置された前記金属層の一部を露出させるように、除去する、方法。 - 請求項1又は2に記載の方法において、
前記電気化学的活性自立フィルムの除去される前記一部は、前記長手方向と交差する方向に延びている、方法。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の方法において、
前記金属層は、断続的に接着剤でコーティングされるように、接着剤でコーティングされた少なくとも1つのコーティング部と、接着剤でコーティングされていない少なくとも1つの非コーティング部とを含み、
前記接着剤は、前記電気化学的活性自立フィルムに接着するように、前記電気化学的活性自立フィルムに面する前記金属層の表面に配置する、方法。 - 請求項4に記載の方法において、
断続的コーティングがされた前記金属層は、グラビアロールコーティング又はスロットダイコーティングによって形成する、方法。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の方法において、
前記結合することは、前記電気化学的活性自立フィルムを、前記金属層にラミネートすることを含む、方法。 - 請求項6に記載の方法において、
前記ラミネートすることは、前記電気化学的活性自立フィルム及び前記金属層のうちの少なくとも1つを加熱及び/又は加圧することを含む、方法。 - 請求項4に記載の方法において、
除去される前記電気化学的活性自立フィルムの前記一部は、前記金属層の前記非コーティング部と垂直方向に重なっている、方法。 - 請求項4に記載の方法において、
前記接着剤は、導電性接着剤層を含み、該導電性接着剤層のコーティング重量は片側あたり約1~約5g/m2であり、乾燥コーティング密度は片側あたり約0.2~約1.1g/cm2である、方法。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の方法において、
前記除去することは、前記電気化学的活性自立フィルムの前記一部を、エアナイフ及び/又は真空で剥離することを含む、方法。 - 請求項1~10のいずれか1項に記載の方法において、
前記金属層は全体的に接着剤でコーティングされていない、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記結合することは、前記電気化学的活性自立フィルムと前記金属層とを、ラミネータロールアセンブリを用い、互いに対して断続的にプレスすることを含む、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記ラミネータロールアセンブリは、一対のローラを備え、その少なくとも一方は所定長さの開口部を有する、方法。 - 請求項13に記載の方法において、
各開口部の前記所定長さは、前記電気化学的活性自立フィルムの除去される前記一部の幅と同じであり、該幅は前記長手方向で測定される、方法。 - 請求項13に記載の方法において、
前記結合することは、前記電気化学的活性自立フィルムの前記一部が、前記ローラの回転中に、前記ローラによりプレスされないように、前記ローラの少なくとも1つの前記開口部を、除去される前記電気化学的活性自立フィルムの前記一部と位置合わせすることを含む、方法。 - 請求項12に記載の方法において、
前記ラミネータロールアセンブリは、互いに隣接する1対のローラを備え、
前記結合することは、2つの前記ローラ間のギャップが該ローラの回転中に周期的に開閉するように、前記ローラの少なくとも1つを互いに対して移動させることを含む、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
前記ギャップが開いている時間は、前記電気化学的活性自立フィルムの除去される前記一部の幅に比例するように制御され、該幅は前記長手方向で測定される、方法。 - 請求項1~17のいずれか1項に記載の方法において、
前記電気化学的活性自立フィルムは硫黄を含む、方法。 - 請求項1~18のいずれか1項に記載の方法において、
前記電気化学的活性自立フィルムは、前記金属層の片面のみに形成する、方法。 - 請求項1~19のいずれか1項に記載の方法において、
前記電気化学的活性自立フィルムは、前記金属層の反対の表面上それぞれ形成された第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムを含む、方法。 - 請求項20に記載の方法において、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの断続的パターンは、前記金属層の反対の表面で互いに対称である、方法。 - 請求項20に記載の方法において、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの断続的パターンは、前記金属層の反対の表面で互いに非対称である、方法。 - エネルギー貯蔵装置用の乾式電極であって、
金属層;及び、
乾燥活物質から形成された電気化学的活性自立フィルムであって、前記金属層の一部を露出するように、前記金属層において、前記金属層の長手方向に断続的に形成された複数のフィルム部を含む、電気化学的活性自立フィルム
を備える、乾式電極。 - 請求項23に記載の乾式電極であって、
前記金属層の露出した前記一部は、接着剤でコーティングされておらず、前記長手方向と交差する方向に延びている、乾式電極。 - 請求項24に記載の乾式電極であって、
前記接着剤は導電性接着剤層を含み、
前記導電性接着剤層のコーティング重量は片側あたり約1~約5g/m2であり、乾燥コーティング密度は片側あたり約0.2~約1.1g/cm2である、乾式電極。 - 請求項23~25のいずれか1項に記載の乾式電極であって、
前記電気化学的活性自立フィルムは硫黄を含む、乾式電極。 - 請求項23~26のいずれか1項に記載の乾式電極であって、
前記金属層は、互いに反対の第1及び第2の表面を含み、前記電気化学的活性自立フィルムは、前記金属層の前記第1及び第2の表面の少なくとも一方に配置されている、乾式電極。 - 請求項27に記載の乾式電極であって、
前記複数のフィルム部は互いに等間隔を空けている、乾式電極。 - 請求項23~28のいずれか1項に記載の乾式電極であって、
前記金属層は、互いに反対の第1及び第2の表面を含み、
前記電気化学的活性自立フィルムは、前記金属層の前記第1及び第2の表面にそれぞれ配置された、第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムを含む、乾式電極。 - 請求項29に記載の乾式電極であって、
前記第1の電気化学的活性自立フィルムは、第1の距離だけ互いに離れた複数の第1のフィルム部を含み、
前記第2の電気化学的活性自立フィルムは、前記第1の距離とは異なる第2の距離だけ互いに離れた複数の第2のフィルム部を含む、乾式電極。 - エネルギー貯蔵装置であって:
第1電極;
第2電極;及び、
前記第1電極及び第2電極間に介在するセパレータ
を備え、
前記第1電極及び第2電極の各々は、
金属層;及び、
乾燥活物質から形成された電気化学的活性自立フィルムであって、前記金属層の一部が露出するように、前記金属層において、該金属層の長手方向に断続的に形成された複数のフィルム部を含む、電気化学的活性自立フィルム
を備える、エネルギー貯蔵装置。 - 請求項31に記載のエネルギー貯蔵装置において、
前記金属層の露出部に取り付けられた、電極タブをさらに備える、エネルギー貯蔵装置。 - 請求項31~32のいずれか1項に記載のエネルギー貯蔵装置において、
前記エネルギー貯蔵装置は、バッテリ、キャパシタ又はそれらの組み合わせを含む、エネルギー貯蔵装置。 - 請求項33に記載のエネルギー貯蔵装置において、
前記バッテリは、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車又は純電気自動車で使用するためのリチウムイオンバッテリを含む、エネルギー貯蔵装置。 - 請求項31~34のいずれか1項に記載のエネルギー貯蔵装置において、
前記電気化学的活性自立フィルムは硫黄を含む、エネルギー貯蔵装置。 - エネルギー貯蔵装置用の乾式電極の製造方法であって、
互いに反対にある第1及び第2の表面を有する金属層を準備すること;
乾燥活物質から形成された第1の電気化学的活性自立フィルムを準備すること;
乾燥活物質から形成された第2の電気化学的活性自立フィルムを準備すること;
前記金属層が前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの間に挿入されるように、前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムを前記金属層と結合して、結合層を形成すること;及び、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムが、それぞれ前記金属層の前記第1及び第2の表面において、前記金属層の長手方向に断続的に形成されるように、前記第1の電気化学的活性自立フィルムの第1の部分及び前記第2の電気化学的活性自立フィルムの第2の部分を前記結合層から除去すること
を含む、方法。 - 請求項36に記載の方法において、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの前記第1及び第2の部分は、同じ長さを有する、方法。 - 請求項36又は37に記載の方法において、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの前記第1及び第2の部分は、異なる長さを有する、方法。 - 請求項36~38のいずれか1項に記載の方法において、
前記第1の電気化学的活性自立フィルムの前記第1の部分は、同じ長さを有する複数の第1のフィルム部を含み、
前記第2の電気化学的活性自立フィルムの前記第2の部分は、同じ長さを有し且つ前記複数の第1のフィルム部にそれぞれ面する、複数の第2のフィルム部を含み、
前記複数の第1のフィルム部の各々は第1の長さを有し、
前記複数の第2のフィルム部の各々は前記第1の長さとは異なる第2の長さを有する、方法。 - 請求項39に記載の方法において、
前記複数の第1のフィルム部の各々は、少なくとも一部で、前記複数の第2のフィルム部の対応する1つと垂直方向に重なる、方法。 - 請求項36に記載の方法において、
前記結合することは、互いに隣接する第1及び第2のローラを備えるラミネータロールアセンブリで実行し、前記結合することは以下を含む、方法:
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムを挿入し、前記第1のローラが前記第1の電気化学的活性自立フィルムに面し、前記第2のローラが前記第2の電気化学的活性自立フィルムに面するように、前記第1及び第2のローラ間に前記金属層を挿入すること;
前記第1のローラと前記第1の電気化学的活性自立フィルムとの間のギャップが第1の時間で周期的に開閉され、前記第2のローラと前記第2の電気化学的活性自立フィルムとの間のギャップが、第2の時間で周期的に開閉されるように、前記第1及び第2のローラを互いに対して移動させること、ここで前記第1及び第2の時間は互いに異なる;及び、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムを、前記第1及び第2のローラを用いて前記金属層にラミネートして、前記結合層を生成すること。 - 請求項41に記載の方法において、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの各々は、電気化学的活性自立フィルムのロールから形成し、
前記金属層は、金属箔のロールから形成し、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの前記ロール及び前記金属箔の前記ロールは、活性自立フィルム及び前記金属層が前記第1及び第2のローラ間に挿入され且つ前記第1及び第2のローラによってプレスされるときに、同時に巻きが解かれる。 - 請求項36に記載の方法において、
前記結合することは、1組の第1及び第2のローラと、互いに離れた1組の第3及び第4のローラとを備える、ラミネータロールアセンブリで実行し、
前記結合することは、以下を含む、方法:
前記第1の電気化学的活性自立フィルム及び前記金属層を、前記1組の第1及び第2のローラに挿入すること、ここで、前記第1のローラは第1の開口部を有し、前記第2のローラは開口部を有さない;
前記1組の第1及び第2のローラを用いて、前記第1の電気化学的活性自立フィルムを前記金属層にラミネートして、ラミネート層を生成すること;
前記第3のローラが前記ラミネート層の前記第1の電気化学的活性自立フィルムに面し、前記第4のローラが前記第2の電気化学的活性自立フィルムに面するように、前記ラミネート層と前記第2の電気化学的活性自立フィルムとを、前記1組の第3及び第4のローラ間に挿入すること、ここで、前記第4のローラは第2の開口部を有し、前記第3のローラは開口部を有さず、前記第1及び第2の開口部は周方向長さが異なっており、前記金属層の反対側に面する;及び、
前記1組の第3及び第4のローラを用い、前記第2の電気化学的活性自立フィルムを前記ラミネート層の前記金属層にラミネートして、前記結合層を生成すること。 - 請求項41に記載の方法において、
前記第1及び第2の電気化学的活性自立フィルムの各々は、電気化学的活性自立フィルムのロールから形成され、前記金属層は、金属箔のロールから形成され、前記第2の電気化学的活性自立フィルムの前記ロールの巻きが解かれる前に、前記第1の電気化学的活性自立フィルムの前記ロール及び前記金属箔の前記ロールの巻きが解かれる、方法。 - 請求項36に記載の方法において、
前記第2の電気化学的活性自立フィルムは、硫黄を含む、方法。
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