SE520793C2 - En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri - Google Patents
En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteriInfo
- Publication number
- SE520793C2 SE520793C2 SE0102544A SE0102544A SE520793C2 SE 520793 C2 SE520793 C2 SE 520793C2 SE 0102544 A SE0102544 A SE 0102544A SE 0102544 A SE0102544 A SE 0102544A SE 520793 C2 SE520793 C2 SE 520793C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- biplate
- electrode
- powder
- separator
- active material
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
- H01M10/281—Large cells or batteries with stacks of plate-like electrodes
- H01M10/282—Large cells or batteries with stacks of plate-like electrodes with bipolar electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/668—Composites of electroconductive material and synthetic resins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
lO 15 20 25 520 793 derhällsfri drift är det önskvärt att använda uppladdningsbara batterier i en sluten konfiguration. Emellertid använder slut- na bipolära designer vanligtvis platta elektroder och staplade cellkonstruktioner som är strukturellt dàliga för inneslutning av gaser som finns och genereras under cellarbete. I en sluten konstruktion mäste gaser som genereras under laddning därefter kemiskt rekombineras inom cellen för stabil drift. Tryckinne- slutningskravet skapar ytterligare utmaningar vid utformning av en stabil bipolär konfiguration.
I ett bipolärt batteri finns det, som nämnts ovan, ett behov av elektroder som skall ha god kontakt med biplàten. För när- varande tillverkas den negativa och positiva elektroden som är i kontakt med biplàten separat och behandlas pà sådant sätt att kontakten förbättras mellan biplàten när den fästs till den. En sådan behandling visas i US 5,6l1,823, av Klein, där elektroderna tillverkas fràn elektrokemiskt aktivt material som prepareras genom att belägga icke- till làgledande partik- lar av metallhydroxid eller metalloxidpulver med nickel genom att använda en elektronminskande nickelbeläggningsprocess.
Andra behandlingar för att tillverka individuella robusta, po- sitiva och negativa elektroder är att använda ett strömsamlan- de nät för det dubbla syftet att stödja de elektrokemiskt ak- tiva materialen och leda den elektriska strömmen från elektro- den via det ledande nätet.
Pressat pulver har tidigare använts vid tillverkning av sepa- rata elektroder. En artikel, Ni-MH Battery Electrodes Made by a Dry Powder Process publicerades i Journal of the Electroche- mical Society, Vol. 142, nummer 12, December 1995 och infogas härmed som referens. 70955översåttningc .doc,- 13/09/02 10 l5 20 25 520 793 Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en metod för att tillverka en biplåtsammansättning, utan att an- vända ett stödjande nät för att hålla elektroderna, genom att anordna elektroderna så att de ligger an direkt mot en biplàt vid tillverkning av ett bipolärt batteri.
Detta syfte åstadkoms av en tillverkningsmetod såsom definie- ras i den kännetecknande delen av krav 1, biplåtsammansätt- ningen såsom definieras i den kännetecknande delen av krav 12 och 13 och ett bipolärt batteri såsom definieras av den känne- tecknande delen av krav 17 och 18.
En fördel med en föreliggande uppfinning är att en biplåtsam- mansättning kan erhållas där varje elektrod kan ha en tjocklek som sträcker sig från 0,1 till 1,0 millimeter, speciellt för effekttillämpningar, sålunda reduceras vikten och volymen av varje biplåtsammansättning och som ett resultat reduceras vik- ten och volymen hos det kompletta bipolära batteriet. För andra applikationer kan tjockleken hos varje elektrod översti- ga 1,0 millimeter.
En annan fördel med föreliggande uppfinning är att det är möj- ligt att tillverka mindre kostsamma batterier än nuvarande batterier, på grund av tillverkningsmetoden. Ännu en annan fördel är att batteriets karaktäristika, inklu- derande elektroderna enligt uppfinningen, kommer att förbätt- ras eftersom en förbättrad verkningsgrad på grund av bättre ledande vägar mellan biplàten och elektroderna åstadkoms när elektroderna tillverkas på ett sådant sätt att de direkt lig- ger an mot biplàten vid tillverkning av ett bipolärt batteri. 70955 ny sida 3.doc; 13/09/02 lO 15 20 25 520 793 En annan fördel med föreliggande uppfinning är att mera lik- formiga elektroder kan skapas, därigenom förkortas strömvägar- na inom varje elektrod. Ännu en annan fördel är att färre delar behövs för att till- verka biplåtsammansättningen, eftersom inget nät krävs, och inga mellancellskomponenter krävs i ett bipolärt batteri. Det- ta minskar tillverkningskostnaden väsentligt.
En fördel med en utföringsform enligt föreliggande uppfinning är att den interna resistensen inom en elektrod reduceras pà grund av att man tillhandahåller en tredimensionell skrovlig- het på biplåten, där biplàten antingen bär elektroderna eller anordnas närliggande till en elektrod då de monteras i ett bi- polärt batteri.
En ytterligare fördel med en utföringsform enligt föreliggande uppfinning är att det interna motståndet inom en elektrod yt- terligare reduceras genom att tillhandahålla ledande fibrer till PAM OCh NAM.
Reduktionen i intern resistans kommer att orsaka mindre värme som genereras, och därigenom ytterligare förbättringar av bi- plàtsammansättningens karaktäristika.
Ytterligare syften och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att vara uppenbar för fackmän inom området från den följande detaljerade beskrivningen av den visade bipolära elektrokemiska batteriet och metoderna för att producera bi- plåtsammansättningar som har pressade elektroder.
Kortfattad beskrivning av ritningar Figur la-lg visar en tillverkningsprocess hos en biplåtsamman- sättning enligt föreliggande uppfinning. 70955översättningc . doc; 13/09/02 10 15 20 25 i 520 793 Figur 2 visar en tvärsnittvy av biplàtsammansättningen utefter A-A' i figur lg.
Figur 3 visar en tvärsnittsvy av en alternativ biplàtsamman- sättning utefter A-A' i figur lg.
Figur 4 visar ett flödesdiagram som beskriver en första utfö- ringsform av tillverkningsprocessen enligt uppfinningen.
Figur 5 visar ett flödesdiagram som visar en andra utförings- form av tillverkningsprocessen enligt uppfinningen.
Figur 6 visar ett bipolärt batteri som innefattar biplàtsam- mansättningen tillverkade enligt föreliggande uppfinning.
Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Figur la-lg visar en tillverkningsprocess för att erhålla en biplàtsammansättning enligt föreliggande uppfinning. Figur la visar en biplàt 10 som har en första sida ll och en andra sida 12, vilkens storlek väljs beroende pà tillämpningen.
En alltför stor biplàt kommer att orsaka ingen, eller dålig värmeöverföring bort fràn biplàten. En ökad temperatur kommer att degenerera kapaciteten hos det bipolära batteriet, där bi- plàtsammansättningen monteras, pà grund utav att elektrolyten som finns mellan tvâ biplàtsammansättningar är knuten till den positiva elektroden hos biplàtsammansättningen som orsakar att mer värme genereras, och så vidare. Därför är det viktigt att storleken av biplàten väljs med omsorg för att undvika ovan beskrivna värmeöverföringsproblem.
Figur lb visar nästa steg i tillverkningsprocessen där ett första begränsat omrâde 13 väljs pà den första sidan ll av bi- plàten 10, där den första elektrod skall formas. 70955översåttningc . doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 d. n Figur lc visar ett frivilligt steg i tillverkningsprocessen, där åtminstone det begränsade området 13, utvalt i figur lb, behandlas på ett sådant sätt för att erhålla en tredimensio- nell skrovlighet 14. På detta sätt ökas områdets yta där den första elektroden skall formas. Dessutom kommer skrovligheten även att göra det lättare att hàlla elektroden på plats, ef- tersom elektroden i huvudsak är gjord av pressat pulver.
Figur ld visar det nästkommande steget där den första elektro- den l5, t ex den positiva elektroden, formas genom att pressa en första pulverförening, som innehåller ett Positivt Aktivt Material (PAM), på den första sidan ll av biplåten l0.
Figur le visar nästkommande steg där biplåten 10 har vänts upp och ner, d v s den positiva elektroden 15 vetter neråt och den andra sidan 12 vetter uppåt. Ett andra begränsat område l6 väljs ut, vilket företrädesvis har samma storlek och är and- ordnad direkt motsatt till det första begränsade området 13.
Figur lf visar ett ytterligare frivilligt steg där samma be- handling utförs såsom beskrivs i anslutning med figur lc, för att erhålla en tredimensionell skrovlighet l7 liknande till den i figur lc.
Figur lg visar det avslutande steget i tillverkningsprocessen där en andra elektrod 18, t ex den negativa elektroden, formas genom att pressa en andra pulverförening, som innehåller ett Negativt Aktivt Material, på den andra sidan 12 av biplåten 10.
Sålunda tillverkas en komplett biplàtsammansättning inklude- rande en biplàt, en positiv elektrod och en negativ elektrod, vilka formas genom att deponera och pressa pulver direkt på biplåten. Detta gör det möjligt att tillverka mycket tunna elektroder, som har en tjocklek som sträcker sig från 0,1 till 70955översättningc . doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 ,,.:,_i:-33 ,_ 1,0 millimeter, företrädesvis i omrâdet 0,25 till 0,5 millime- ter. Detta tillvägagängssätt är väsentligt vid tillverkning av bipolära batterier för effekttillämpningar. I andra tillämp- ningar där det är önskvärt att extrahera energi fràn batteriet under en längre tidsperiod, t ex 4-8 timmar innan uppladdning, är det nödvändigt med tjockare elektroder över 1,0 millimeter för att åstadkomma detta.
Fastän möjligheten att tillverka tunna elektroder är en vä- sentlig fördel när det kommer till effekttillämpningar skall uppfinningen inte vara begränsad till ”tunna” elektroder. Upp- finningen föreslås täcka vilken typ av elektroder som helst som har PAM och/eller NAM som innefattar processen att pressa de aktiva materialen till elektroder, oberoende av tjockleken hos varje elektrod och närvaron av nägot ytterligare material inom elektroderna, såsom ett ledande nät, metallbelagda fiber, ECC).
Den positiva elektroden har företrädesvis lägre kapacitet än den negativa elektroden pà grund utav rekombinationsprocessen inom ett bipolärt batteri där biplàtsammansättningen kommer att monteras.
Tillverkningsprocessen, sàsom beskrivits ovan, kan naturligt- vis utföra de illustrerade stegen i en annan ordning för att erhålla samma resultat. Såsom ett exempel kan steget för att behandla det första begränsande omrâdet 13 i figur lc följas av steget att behandla det andra begränsande området 16 i fi- gur le innan den positiva 15 och negativa 18 elektroderna for- mas på respektive sida 11, 12 hos biplàten 10.
Figur 2 visar en tvärsnittsvy av biplätsammansättningen utef- ter A-A'i figur lg. Biplàtsammansättningen 20 innefattar bi- plàten 10, den positiva elektroden 15 anordnad pá den första 70955översåttningc.doC; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 sidan ll av biplàten 10 och den negativa elektroden 18 anord- nad pä den andra sidan 12 av biplàten 10.
Den frivilliga tredimensionella skrovligheten 14 respektive 17 visas också i figur 2, där det omràdets ökade yta under varje elektrod illustreras på ett överdrivet sätt. Den tredimensio- nella skrovligheten kan skapas genom att använda en teknik som kallas flamsprutning, där ytan hos biplàten behandlas med ett material liknande materialet hos biplàten vid en hög tempera- tur, t.ex. 950-1050'C.
Konventionell flamsprutning använder överhettade gaser vid hög hastighet, vilket producerar överlappande lager av tunna pann- kaksliknande strukturer. Materialet hos biplàten är företrä- desvis nickel eller nickelpläterat stål och biplàten är före- trädesvis sprutad genom att använda nickelfibrer för att skapa en tredimensionell yta. I den föredragna utföringsformen kom- mer vertikala och lutande fibrer att vara närvarande vilka kommer att deformeras när pulvret kompakteras, och kommer att hälla kvar det kompakterade pulvret bättre vid tillverknings- processen. Tekniken för flamsprutning är välkänd för en fack- man inom omrâdet och utvecklas inte ytterligare i den här be- skrivningen.
Den positiva elektroden 15 är i denna utföringsform är försedd med nickelfibrer 21 för att öka ledningsförmágan mellan biplà- ten 10 och den positiva elektroden 15. Dessa nickelfibrer 21 kan erhållas från INCO (International Nickel Corporation), ar- tikel 255 eller 210.
Genom att använda en blandning av aktiva material och ledande fibrer, bàde för PAM och NAM, kan materialen sättas ihop mel- lan de ledande biplàtarna och hållas pà plats genom samman- sättningstrycket. PAM är vanligtvis en nickelhydroxid och NAM är typiskt en metallhydrid. 70955översättningc . doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 1.. ,, Figur 3 visar en tvärsnittsvy av en alternativ biplàtsamman- sättning utefter A-A' i figur lg. Den alternativa biplàtsam- mansättningen 30 innefattar biplàten 10, den positiva elektro- den 15 anordnad på den första sidan 11 av biplàten 10 och den negativa elektroden 18 anordnad pà den andra sidan 12 av bi- plåten 10.
Den valfria tredimensionella skrovligheten 14 respektive 17 visas också i figur 3, där områdets ökade yta under varje elektrod illustreras på ett överdrivet sätt. Den tredimensio- nella skrovligheten är i denna alternativa utföringsform ska- pad genom att använda en etsningsteknik som tar bort material från biplåten 10. Flera etsningstekniker kan användas för att erhålla den tredimensionella skrovligheten, såsom vàtetsning och plasmaetsning. Etsningsteknikerna är svårare att implemen- tera i tillverkningsprocessen på grund utav etsningsnaturen och därför föredras flamsprutningstekniken över etsningstekni- ken.
Den tredimensionella skrovligheten 14 respektive 17 i figur 2 och 3 är endast närvarande under de formade elektroderna, men det är naturligtvis möjligt att tillverka en biplàtsammansätt- ning där elektroden endast täcker en del av området som har en tredimensionell skrovlighet.
En alternativ metod för tillverkning av en biplàtsammansätt- ning skulle vara att först utföra stegen beskrivna i anslut- ning med figur la till ld. Resultatet av tillverkningsstegen kan ses i figur ld. I stället för att vända biplåten upp och ner såsom illustreras i figur le föreslås det att lägga till en separator som innehåller elektrolyt ovanpå den första elek- troden, och därefter forma den andra elektroden ovanpå separa- torn. Steget att välja det andra begränsade området och det frivilliga steget att skapa en tredimensionell skrovlighet sà- 70955översättningc.doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 lO som illustreras i figur lf kan antingen utföras före det att separatorn placeras pá den första elektroden eller efter det att den andra elektroden har formats.
Dà ett bipolärt batteri, såsom illustreras av figur 6, tas isär efter användning är det väldigt svàrt att avgöra vilken typ, av de två olika typerna som beskrivits ovan, av biplàt- sammansättning som har använts eftersom tillverkningsprincipen bakom det bipolära batteriet är att använda tryck för att hàl- la varje del tillsammans inom batteriet.
Figur 4 visar ett flödesdiagram som beskriver tillverknings- processen enligt en första utföringsform av uppfinningen. Flö- det startar i steg 40 och i steg 41 måste en storlek hos bi- plåten väljas. Detta kan göras på många olika sätt, t ex kan varje biplät skäras ut från en metallplât som har en förutbe- stämd tjocklek. Ett annat sätt är att mata biplàtsmaterial in i en tillverkningsprocess fràn ett förråd av biplätsmaterial, som har en förutbestämd bredd och tjocklek. Storleken hos var- je biplät väljs därefter genom att skära biplàtsmaterialet i en önskad längd.
Flödet fortsätter till steg 42 där den första elektroden, t.ex. den positiva elektroden, formas genom att pressa en första typ av pulver pà en första sida av biplàten. Därefter, i steg 43, formas den andra elektroden, t ex den elektroden, genom att pressa ett pulver av en andra typ pà en andra sida, motstàende till den första sidan, av biplàten. Flödet slutar i steg 44.
En fullständig biplätsammansättning som har en biplät, en po- sitiv elektrod och en negativ elektrod har sålunda skapats, där elektroderna har formats direkt pà den första respektive andra sida varigenom biplätsammansättningens karaktäristika förbättras. 7095Söversättningc . doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 795 ll Ett alternativt flöde, för att tillverka den alternativa bi- plàtsammansättningen är att addera ett steg mellan steg 42 och 43, där en separator läggs till pà den första elektroden, och steg 43 utförs pà ett sådant sätt att skapa en andra elektrod ovanpå separatorn.
Figur 5 visar ett flödesdiagram som beskriver en andra utfö- ringsform av tillverkningsprocessen enligt uppfinningen. Flö- det startar i steg 50 och fortsätter till steg 51 där storle- ken hos biplàten väljs såsom beskrivits i anslutning till steg 41 i figur 4. Ett begränsat område pà en första sida av biplà- ten väljs därefter ut i steg 52 där den positiva elektroden skall formas.
Därefter fortsätter flödet till det valfria steget 53, där en behandling av den första sidan, eller àtminstone det begränsa- de området som valts ut i steg 52, utförs. Syftet med behand- lingen är att erhålla en tredimensionell skrovlighet hos àt- minstone omrâdet där den positiva elektroden skall formas.
I steg 54 formas den positiva elektroden genom att pressa pul- ver, som innefattar PAM, och, som en option, inkluderande me- tallfibrer för att förbättra ledningsförmàgan mellan den posi- tiva elektroden och biplàten.
I steg 55 avgör tillverkningsprocessen om alla elektroder har formats pà biplätsammansättningen, om inte återvänder flödet till steg 52 via ett steg 56, där biplàten vänts upp och ner så att den andra sidan av biplàten vetter uppät. Steg 52 till 54 utförs därefter för att forma den negativa elektroden.
Om alla elektroder har formats fortsätter flödet till steg 57 där tillverkningsprocessen avgör om en ytterligare biplàtsam- mansättning skall tillverkas. Om en ytterligare biplàt skall tillverkas återvänder flödet till steg 51 och processen åter- 70955översättningc .doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 12 upprepas igen. Om inte fortsätter flödet till steg 58 där pro- cessen avslutas.
Den alternativa utföringsformen av biplätsammansättningen kan även illustreras genom en nàgot modifierad figur 5.
Steget hos den alternativa tillverkningsmetoden följer be- skrivningen enligt steg 51 till 55, med det ytterligare tillägget att om inte alla elektroder har formats pà biplàt- sammansättningen fortsätter flödet till ett steg där en sepa- rator adderas ovanpà den första elektroden och flödet fortsät- ter till steg 52. Steg 52 och 53 utförs på samma sätt som nämnts ovan men steg 54 ersätts av ett steg där en negativ elektrod formas ovanpå separatorn genom pressning. Resten av tillverkningsstegen är desamma.
I vissa tillämpningar, såsom effekttillämpningar, är det för- delaktigt att ha sä tunna elektroder som möjligt. En föredra- gen tjocklek för en krafttillämpning är mellan 0,1 till 1,0 millimeter, vilket kan åstadkommas av den föreslagna tillverk- ningsmetoden. Vid andra tillämpningar, sàsom làngtidsurladd- ning, är det önskvärt att ha elektroder som har en tjocklek pá mer än 1,0 millimeter, vilket kan åstadkommas genom den före- slagna tillverkningsmetoden, men också genom att kombinera kända metoder med föreliggande uppfinning.
Figur 6 visar ett bipolärt batteri 60 som innefattar ett hölje 61, en biplàtsammansättning 62, en negativ pol 63, som endast har en negativ elektrod 18 och en positiv pol 64 som endast har en positiv elektrod 15. En separator 65 är anordnad mellan den negativa polen 63 och den positiva elektroden 15 hos bi- plàtsammansättningen och en annan separator 65 är anordnad 1-» mellan den ne ativa elektroden hos biplàtsammansättningen och 9 den positiva polen 64. 70955översåttningc .doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 13 Separatorn är porös och kan hàlla en viss volym av elektrolyt.
Typiskt är separatorn i ett icke-mättat tillstànd, vilket re- sulterar i att gas tillàts rekombinera. Principen av rekombi- nationsbatterier är inte ytterligare utvecklad i den här be- skrivningen eftersom det är känd teknik för en fackman inom området.
Den negativa elektroden hos den negativa polen 63 tillsammans med separatorn 65 och den positiva elektroden 15 hos biplàt- sammansättningen 62 utgör en första cell 66 inom det bipolära batteriet 60. Den negativa elektroden 18 hos biplàtsammansätt- ningen tillsammans med separatorn 65 och den positiva elektro- den 15 hos den positiva polen 64 utgör en andra cell 67 inom det bipolära batteriet 60.
Den negativa 63 och positiva 64 polen kan naturligtvis vara tillverkade genom samma tillverkningsprocess som beskrivits ovan, med undantaget att endast en sida av bipláten har en formad negativ 18 respektive positiv 15 elektrod.
I fallet dä det bipolära batteriet gjordes av den alternativa biplàtsammansättningen, som har en biplát med en positiv elek- trod formad på ena sidan, en separator pàlagd ovanpå den för- sta elektroden och en negativ elektrod formad ovanpå separa- torn, skulle det endast innefatta två biplàtsammansättningar.
Den första biplàtsammansättningen skulle användas som en posi- tiv pol och utgöra den andra cellen 67 i batteriet förutom det att bipláten som tillhandahålls av den andra biplàtsammansätt- ningen. Den andra biplàtsammansättningen utgör den första cel- len 66 i batteriet förutom det att bipláten används som en ne- gativ pol. Den negativa polen innefattar endast en biplát med en tredimensionell skrovlighet pà sidan där elektroden skall göra kontakt. 70955översåttningc . doc; 13/09/02
Claims (18)
1. En metod för tillverkning av en biplàtsammansättning in- nefattande en biplàt (10), en första elektrod (15), och en andra elektrod (18), kännetecknat av, att nämnda metod innefattar stegen: att välja storleken hos biplàten (10), - att forma den första elektroden (15) genom att pressa ett första pulver pà den första sidan (11) av biplàten (10), där nämnda första pulver innehåller en första typ av aktivt ma- terial, och - att forma den andra elektroden (18) genom att pressa ett andra pulver direkt pá en bärare anordnad inom nämnda bi- plàtsammansättning, där nämnda andra pulver innehåller en andra typ av aktivt material, motstàende till nämnda första aktiva material.
2. Metoden enligt krav 1, varvid nämnda bärare väljs att vara en andra sida (12) av biplàten (10), som är motstàende till nämnda första sidan (11), och där nämnda första typ av aktivt material är ett positivt aktivt material (PAM) och nämnda andra typ av material är ett negativt aktivt material (NAM).
3. Metoden enligt krav 1, varvid nämnda biplàtsammansättning ytterligare innefattar en separator, där nämnda metod ytterli- gare innefattar stegen: - att lägga till separatorn ovanpå den första elektroden sà att en första sida av separatorn täcker hela området av den första elektroden, och - att bäraren väljes vara en andra sida av separatorn, som är motstàende till den första sidan av separatorn. 70955översâttningc . doc; 13/09/02 10 15 20 25 520 793 15
4. Metoden enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda metod yt- terligare innefattar steget: - att välja ett begränsat område (13, 16) på varje sida av biplàten (10) där nämnda första (15) och andra (18) elektroder är i fysisk kontakt.
5. Metoden enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda metod in- nefattar steget: - att behandla ytan på varje sida av biplàten för att erhålla en tredimensionella skrovlighet (14, 17), därigenom ökas ytan där varje elektrod (15, 18) är in fysisk kontakt.
6. Metoden enligt krav 5, varvid nämnda tredimensionella skrovlighet (14, 17) åstadkoms genom flamsprutning av åtmin- stone de utvalda begränsade områdena (13, 16) med ett material liknande det som utgör biplàten (10).
7. Metoden enligt krav 6, varvid biplàten (10) väljes vara en Nickelplåt och nämnda flamsprutning utförs av ett Nickelmate- rial.
8. Metoden enligt krav 5, varvid nämnda tredimensionella skrovlighet (14, 17) åstadkoms genom att etsa bort material från biplàten (10) på åtminstone de utvalda begränsade område- na (13, 16).
9. Metoden enligt något av kraven 5-8, varvid behandlingsste- get av ytan begränsas till de utvalda begränsade omrádena (13, 16) på varje sida av biplàten (10), där nämnda första (15) och andra (18) elektroder är i fysisk kontakt.
10. Metoden enligt något av kraven 1-9, varvid nämnda första pulver är en nickelförening, som inkluderar nickelfibrer (21) 7095Söversâttningc .doc; 13/09/02 10 15 20 25 30 520 793 16 för att skapa bättre kontakt mellan biplàten (10) och den för- sta elektroden (15).
11. Metoden enligt nágot av kraven 1-10, varvid nämnda andra pulver är en metallhydridförening, som inkluderar fibrer för att skapa bättre kontakt mellan biplàten (10) och den andra elektroden (18).
12. En biplàtsammansättning innefattande en biplàt (10), en första elektrod (15) och en andra elektrod (18), kännetecknat av, att nämnda första (15) och andra (18) elektroder är i di- rekt fysisk kontakt med varje sida (ll, 12) av biplàten (10) genom pressning av ett första respektive ett andra pulver pà varje sida av biplàten, där nämnda första pulver innehåller positivt aktivt material (PAM) och nämnda andra pulver inne- fattar negativt aktivt material (NAM).
13. En biplàtsammansättning innefattande en biplàt (10), en första elektrod och en andra elektrod, kännetecknat av, att nämnda första elektrod är i direkt fysisk kontakt pà en sida (11) av biplàten (10) genom pressning av ett första pulver pà biplàtens sida, där nämnda första pulver innehåller en första typ av aktivt material, en separator är lagd ovanpå den första elektroden så att den första sida av separatorn täcker hela omrâdet av den första elektroden, och nämnda andra elektrod formas direkt på en andra sida av separatorn, som är motstàen- de till den första sidan av separatorn, genom pressning av ett andra pulver direkt pà separatorn, där nämnda andra pulver in- nehàller en andra typ av aktivt material som är motstàende till nämnda första typ av aktivt material.
14. Biplàtsammansättning enligt krav 12 eller 13, varvid àtmin- stone ytan hos biplàten, där elektroderna (15, 18) skall vara i fysisk kontakt, behandlas för att erhàlla en tredimensionell skrovlighet (14, 17). 70955översàttningc . doc; 13 /09/02 10 15 20 520 795 17
15. Biplàtsammansättningen enligt något av kraven 12-14, var- vid det första pulvret är en Nickelförening som innefattar Nickelfibrer (21) för att skapa bättre kontakt mellan biplàten (10) och den första elektroden (15).
16. Biplàtsammansättningen enligt något av kraven 12-15, varvid nämnda andra pulver är en metallhydridförening innefattande metallfibrer för att skapa bättre kontakt mellan biplàten (10) och den andra elektroden (18).
17. Ett bipolärt batteri innefattande ett hölje (61), en nega- tiv pol (63) som har en negativ elektrod (18), en positiv pol (64) som har en positiv elektrod (15), åtminstone en biplàt- sammansättning (62), där varje har både en negativ (18) och en positiv (15) elektrod anordnad på en biplåt (10) enligt krav 12, anordnad mellan nämnda negativa (63) och positiva (64) pol, och en separator (65) är anordnad mellan varje närliggan- de positiva (15) och negativa (18) elektrod.
18. Ett bipolärt batteri innefattande ett hölje (61), en första pol, åtminstone en biplåtsammansättning, där varje har en för- sta elektrod, en separator och en andra elektrod anordnad på en biplåt (10) i en sandwichstruktur enligt krav 13, där nämn- da biplåt fungerar som en andra pol och nämnda första elektrod är anordnad att vara i fysisk kontakt med första pol genom att pressa nämnda första pol mot nämnda biplåtsammansättning. 70955översâttningc . doc; 13/09/02
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0102544A SE520793C2 (sv) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri |
US10/187,200 US8053111B2 (en) | 2001-07-16 | 2002-07-02 | Method for manufacturing a biplate assembly, a biplate assembly and a bipolar battery |
JP2003514648A JP4785342B2 (ja) | 2001-07-16 | 2002-07-08 | バイプレート積層体の製造方法、バイプレート積層体及びバイポーラ電池 |
EP02746283.7A EP1419548B1 (en) | 2001-07-16 | 2002-07-08 | A method for manufacturing a biplate assembly, a biplate assembly and a bipolar battery |
PCT/SE2002/001359 WO2003009413A1 (en) | 2001-07-16 | 2002-07-08 | A method for manufacturing a biplate assembly, a biplate assembly and a bipolar battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0102544A SE520793C2 (sv) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0102544D0 SE0102544D0 (sv) | 2001-07-16 |
SE0102544L SE0102544L (sv) | 2003-01-17 |
SE520793C2 true SE520793C2 (sv) | 2003-08-26 |
Family
ID=20284873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0102544A SE520793C2 (sv) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8053111B2 (sv) |
EP (1) | EP1419548B1 (sv) |
JP (1) | JP4785342B2 (sv) |
SE (1) | SE520793C2 (sv) |
WO (1) | WO2003009413A1 (sv) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE525367C2 (sv) | 2002-11-08 | 2005-02-08 | Nilar Int Ab | En elektrod och en metod för tillverkning av en elektrod |
JP5205687B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2013-06-05 | 日産自動車株式会社 | 電池電極の製造方法 |
MX2007013852A (es) * | 2005-05-03 | 2008-10-22 | Ogg Randy | Bateria electroquimica recargable bipolar. |
KR20100074085A (ko) * | 2007-02-12 | 2010-07-01 | 랜디 오그 | 전기화학적 배터리의 적층 구조 |
US8632901B2 (en) * | 2007-10-26 | 2014-01-21 | G4 Synergetics, Inc. | Dish shaped and pressure equalizing electrodes for electrochemical batteries |
CA2750164C (en) | 2009-01-27 | 2015-06-30 | G4 Synergetics, Inc. | Variable volume containment for energy storage devices |
WO2010124195A1 (en) * | 2009-04-24 | 2010-10-28 | G4 Synergetics, Inc. | Energy storage devices having mono-polar and bi-polar cells electrically coupled in series and in parallel |
KR101491060B1 (ko) | 2011-06-28 | 2015-02-10 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 |
CN206742283U (zh) * | 2016-05-06 | 2017-12-12 | 安徽巨大电池技术有限公司 | 一种电池组 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5559665A (en) | 1978-10-26 | 1980-05-06 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Alkali secondary cell |
YU122483A (en) * | 1983-06-02 | 1986-02-28 | Aleksandar Despic | Bipolar element of a chemical current source |
US4610081A (en) * | 1985-08-05 | 1986-09-09 | Gould, Inc. | Method of fabricating battery plates for electrochemical cells |
US4781995A (en) * | 1986-05-27 | 1988-11-01 | Giner, Inc. | Aqueous carbonate electrolyte fuel cell |
JPS63102998A (ja) | 1986-10-20 | 1988-05-07 | 帝人株式会社 | 筆先 |
DE3739735A1 (de) * | 1987-11-24 | 1989-06-08 | Peter Dr Faber | Nickelfaserelektrode und verfahren zu ihrer herstellung |
JPH01204362A (ja) | 1988-02-09 | 1989-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池のペースト式極板 |
JPH0388270A (ja) | 1989-08-30 | 1991-04-12 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | ニッケル・カドミウム蓄電池用電極 |
US5106709A (en) * | 1990-07-20 | 1992-04-21 | Globe-Union Inc. | Composite substrate for bipolar electrode |
IT1241289B (it) | 1990-11-21 | 1993-12-29 | Ginatta Spa | Accumulatore ermetico al piombo acido ad elettrodi dipolari. |
FR2689319A1 (fr) | 1992-03-26 | 1993-10-01 | Sorapec | Electrode bipolaire pour batterie d'accumulateurs. |
JPH0574479A (ja) | 1991-09-09 | 1993-03-26 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 渦巻き型非水電池 |
US5200281A (en) * | 1991-11-18 | 1993-04-06 | Westinghouse Electric Corp. | Sintered bipolar battery plates |
CN1091553A (zh) * | 1992-11-20 | 1994-08-31 | 国家标准公司 | 电池电极的基质及其制造方法 |
CA2103490A1 (en) | 1992-11-24 | 1994-05-25 | John J. Weckesser | Metal hydride electrode, cell and process |
JP3387152B2 (ja) | 1993-04-30 | 2003-03-17 | 株式会社ユアサコーポレーション | アルカリ蓄電池用電極及びこれを用いたアルカリ蓄電池 |
US5344727A (en) | 1993-06-21 | 1994-09-06 | General Motors Corporation | Bipolar battery electrode |
US5441824A (en) * | 1994-12-23 | 1995-08-15 | Aerovironment, Inc. | Quasi-bipolar battery requiring no casing |
US5888665A (en) * | 1995-06-07 | 1999-03-30 | California Institute Of Technology | LaNi5 is-based metal hydride electrode in Ni-MH rechargeable cells |
US5591538A (en) * | 1995-07-07 | 1997-01-07 | Zbb Technologies, Inc. | Zinc-bromine battery with non-flowing electrolyte |
US5800946A (en) * | 1996-12-06 | 1998-09-01 | Grosvenor; Victor L. | Bipolar lead-acid battery plates |
JPH11354124A (ja) * | 1998-06-08 | 1999-12-24 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ二次電池 |
US6440607B1 (en) | 1998-06-08 | 2002-08-27 | Toshiba Battery Co., Ltd. | Nickel-hydrogen secondary cell |
JP2828228B1 (ja) | 1998-07-01 | 1998-11-25 | 株式会社クラレ | 多層構成体および多層容器 |
US6181545B1 (en) * | 1998-09-24 | 2001-01-30 | Telcordia Technologies, Inc. | Supercapacitor structure |
JP2000348731A (ja) | 1999-06-07 | 2000-12-15 | Yuasa Corp | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
US7014953B2 (en) * | 2001-03-01 | 2006-03-21 | Texaco Ovoric Fuel Cell, Llc | Regenerative bipolar fuel cell |
SE520007C8 (sv) * | 2001-09-19 | 2006-05-16 | Nilar Europ Ab | Ett bipolärt batteri, en metod för tillverkning av ett bipolärt batteri och bilplåtsammansättning |
-
2001
- 2001-07-16 SE SE0102544A patent/SE520793C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-07-02 US US10/187,200 patent/US8053111B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-08 JP JP2003514648A patent/JP4785342B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-08 EP EP02746283.7A patent/EP1419548B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-08 WO PCT/SE2002/001359 patent/WO2003009413A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2003009413A1 (en) | 2003-01-30 |
US8053111B2 (en) | 2011-11-08 |
EP1419548B1 (en) | 2015-01-07 |
JP2004536430A (ja) | 2004-12-02 |
EP1419548A1 (en) | 2004-05-19 |
SE0102544L (sv) | 2003-01-17 |
US20030013016A1 (en) | 2003-01-16 |
SE0102544D0 (sv) | 2001-07-16 |
JP4785342B2 (ja) | 2011-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200168888A1 (en) | Three-dimensional battery having current-reducing devices corresponding to electrodes | |
CN101507013B (zh) | 用于蓄电装置的电极和蓄电装置 | |
EP1683226B1 (en) | Lithium ion secondary battery | |
KR20110091757A (ko) | 통합된 구조물 내에서 다중 전기화학물질 및 에너지 수집 소자의 제조 및 구조화 방법 | |
US3972727A (en) | Rechargeable battery which combats shape change of the zinc anode | |
EP1482590A1 (en) | Solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell assembly, solid oxide fuel cell module, and solid oxide fuel cell power generator | |
SE520793C2 (sv) | En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri | |
CN209691893U (zh) | 复合动力储能电芯 | |
CN210576347U (zh) | 全固态复合动力储能电芯 | |
CA2560533C (en) | Fuel cell stack | |
KR20110000372A (ko) | 전기 이중층 커패시터용 전극과 그 제조방법, 전기 이중층 커패시터 | |
KR100882489B1 (ko) | 열수축에 의한 내부 단락을 방지한 스택/폴딩형 전극조립체및 이를 포함하는 전기화학 셀 | |
CN114188503A (zh) | 电池组 | |
CN115917786A (zh) | 插入式空腔电极锂电池 | |
CN114284463A (zh) | 一种复合补锂片以及设有该复合补锂片的电芯和电池 | |
JP2018500725A (ja) | 電池のための急速充電装置 | |
EP0503622A2 (en) | Hermetically sealed storage battery of lithium alloy/metal sulphide type with bipolar electrodes | |
CN204315685U (zh) | 一种具有大电流充放电的镍氢扣式电池 | |
CN219350325U (zh) | 一种锂硫电池单元及锂硫电池极组和锂硫电池 | |
CN216054804U (zh) | 一种抗末期大脉冲、双组电压输出电堆 | |
CN221304760U (zh) | 一种固态电池 | |
JP6024930B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池 | |
CN217822870U (zh) | 电芯、电池及电子设备 | |
CN217788450U (zh) | 一种负极片结构 | |
CN214477618U (zh) | 一种单面印刷层叠电池及印刷电池组 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |