TW201906221A - 電池系統與其製造方法 - Google Patents

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大衛 C. 貝特森
亞歷克斯 昆恩
阿雷克西 瑞巴尼克
約翰 麥克勞林
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美商Ａ１２３系統有限責任公司
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Abstract

本發明提供一種電池系統及一種用於製造電池系統的方法。所述電池系統包括電極堆疊，所述電極堆疊包括：第一陽極，具有第一陽極突片；第二陽極，具有相對於所述第一陽極突片橫向偏移的第二陽極突片；第一陰極，具有第一陰極突片；以及第二陰極，具有相對於所述第一陰極突片橫向偏移的第二陰極突片。

Description

用於電化學電池的堆疊式棱柱形結構
本申請案是有關於一種電池（battery cell）系統及一種用於製造電池系統的方法。
尋找具有成本效益的解決方案來增加電池容量是一項重大挑戰。隨著電池電化學儲存的每千瓦時價格（price-per-kWh）持續下降，需要構建亦可用於高功率應用的更大型更高容量的電池。諸多類型的電化學電池具有呈「片材」形式的電極，其中由正電極材料及由負電極材料形成的片材被堆疊於一起且藉由電性絕緣的多孔隔板片材分隔開。為增加電池的總體容量（例如，總的可用能量），各片材或各電極之間需要能緊密接觸。
對於具有堆疊式方形蓄電池結構（stacked prismatic cell architecture）的高功率低阻抗電化學電池而言，需要具有大的幾何表面積。在製造包括堆疊式方形蓄電池的典型電池時，由各層電極電池形成堆疊，所述各層電極電池可含有適用於蓄電池（secondary battery or secondary cell）的鋰離子或其他電化學材料。當電極堆疊的電極在電池（cell）的整個壽命中保持彼此非常緊密地接觸時，電池可達成所需容量。然而，若電極堆疊在各片材之間達成不足所需量的接觸，則在電池的循環期間可能會因在電池內產生的氣體而於各片材之間或片材與電池殼體之間產生張力。為增加電池容量並提供所需電極堆疊，已提出諸多解決方案。
US 8,133,609中示出所提出的一個實例。在此專利中，包括多個電池或多個板的電池在每一電池中具有焊接至引線部分的突片（tab），且引線部分由外殼保護。US 6,159,631中示出另一實例。在此專利中，設置有位於電池罩殼或電池殼體上的各種劃刻區，以釋放窄且可控的範圍內的過大壓力，進而避免在大幅電池鼓脹的情形下發生爆炸。
然而，本案發明人已辨識出此類系統中與電池的分層、電池的焊接、殼體製造及組裝、以及釋放通氣設備或安全通氣設備的設計及製造有關的潛在問題。舉例而言，具有高功率堆疊式方形蓄電池的普通電池具有多個電池層或多個電極電池層。層的數目由用於將每一層的突片或電極焊接於一起的焊接技術限制。具體而言，電池中所包括的電極的數目受限於電極突片遭受焊接能量作用時的耐久性。因此，隨著電極的數目增加以及因此對所有電極進行焊接所需的焊接強度增加，電極可更易發生劣化（例如，熔化、變形等）。舉例而言，當前的製造技術利用大的電極尺寸、以及經常少於60個層且通常處於20個層至30個層的範圍中的層計數。另外，電池的厚度可因殼體的製造局限性而限於15毫米（mm）。
此外，殼體會對殼體材料可形成的深度增加額外限制。殼體經常是由鋁形成，且殼體的形狀是由鋁片以類似於片狀金屬被衝壓的方式形成。然而，在傳統的殼體形成製程期間，鋁或其他殼體材料被拉伸且其厚度減小，藉此會降低材料的強度。另外，先前的蓄電池或可再充電電池不包括安全閥或氣體釋放設備來應對一或多個電池的災難性故障。
在一個實施例中，上述問題中的一些問題可藉由一種電池系統來至少部分地解決，所述電池系統包括電極堆疊，所述電極堆疊包括：第一陽極，具有第一陽極突片；第二陽極，具有相對於所述第一陽極突片橫向偏移的第二陽極突片；第一陰極，具有第一陰極突片；以及第二陰極，具有相對於所述第一陰極突片橫向偏移的第二陰極突片。若需要，藉由使相同極性電極的突片偏移，可減少經焊接群組中電極突片的數目。因此，電池中所包括的電極的數目可增加，但不會過度地增加電極突片群組的厚度。因此，由強度增加的焊接造成電極突片劣化（例如，變形、熔化等）的風險可得以降低。如此一來，若需要，可達成耐久性提高的更高功率電池。
以下說明是有關於一種具有堆疊式電化學電池（例如，堆疊式方形電化學電池）的電池系統及一種用於製造所述電池系統的方法。應瞭解，圖2A至圖20可被共同地論述。圖2A至圖15示出電池系統550組裝的不同階段。圖16至圖17示出電池系統中的保護殼體的示例性配置。圖18示出電池系統中可包括的電極堆疊中的各層的實例。圖19示出電池系統中的保護殼體中的各層的實例。圖20示出用於製造電池系統的方法。此外，在圖2A至圖17中提供軸X、Y及Z以供參考。在一個實例中，Z軸可平行於重力軸且因此可被稱為垂直軸。另外，Y軸可為橫向軸，且X軸可為縱向軸。然而，在其他實例中，各軸可具有替代性取向。
本文所述的堆疊式電池是對圖1（先前技術）的改良。先前技術圖1示出具有多個陽極箔突片102及多個陰極箔突片104的電極堆疊100的實例。如圖1中所示，各陽極箔突片102彼此橫向對準。各陰極箔突片同樣地彼此橫向對準。
在本文的說明中，陽極是正電極，且陰極是負電極。應瞭解，負電極是傳統電流離開裝置所經由的電極，且正電極是傳統電流進入裝置所經由的電極。因此，在一些實例中，陽極及陰極可籠統地被稱為電極。
圖3示出電極堆疊（例如圖5所示電極堆疊500）中可包括的示例性陽極300。陽極300可包括塗佈至陽極電極片材306的兩側上的陽極塗層302，陽極電極片材306被設計成收集電流。陽極電極片材306可包括金屬箔基底，且塗層302可包含電化學活性陽極材料（例如，電活性嵌鋰材料）（例如天然石墨及人造石墨或鈦酸鋰或金屬鋰的混合物）。因此，陽極300可包括局部地或完全地覆蓋有塗層302的金屬箔基底（例如，陽極電極片材306）。塗層302可施加於陽極電極片材306的特定部分上（例如陽極電極片材306的特定寬度上）而非施加於全部的陽極電極片材306上，使得陽極電極片材306的至少一部分可保持未塗佈。因此，陽極300可包括：經塗佈區段304，含有塗層302；以及未塗佈區段308，包括陽極電極片材306且自經塗佈區段304突出。接著，可沿經塗佈區段的交替的邊緣將經塗佈片狀材料開縫（slit），進而得到連續的電極材料，其中暴露出的未塗佈箔在電極的一個邊緣上自經塗佈區域延伸特定寬度。
圖4示出圖5所示電極堆疊500中可包括的示例性陰極400。在一些實例中，陰極400亦可被稱為正電極400。在一個實例中，陰極400在大小及構形上可類似於陽極300（陰極400可包括類似的尺寸且可局部地覆蓋有塗層）。然而，在其他實例中，陰極400可具有與陽極不同的大小、形狀等。此外，陰極400由與陽極300不同的材料構成。具體而言，陰極400可包含特製鋰化磷酸鐵粉末或鋰化金屬氧化物粉末、導電碳及聚合物黏結劑的混合物。具體而言，陰極400可包括塗佈有陰極塗層402的陰極電極片材406。類似於陽極300的陽極電極片材306，陰極電極片材406亦可包括金屬箔集流器基底，但塗層402可包含特製粉末的不同的混合物。具體而言，陰極塗層402可包含電化學活性陰極材料，例如以上所提及的特製鋰化磷酸鐵粉末或鋰化金屬氧化物粉末、導電碳及聚合物黏結劑的混合物。因此，陰極400可以與陽極300類似的方式來製備，只不過陽極的塗層與陰極的塗層是不同的。類似於陽極300上的塗層，塗層402可施加於電極片材406的特定部分上（例如電極片材406的特定寬度上）而非施加於全部的片材406上，使得片材406的至少一部分可保持未塗佈。因此，陰極400可包括：經塗佈區段404，含有塗層402；以及未塗佈區段408，包括電極片材406。接著，可沿經塗佈區段的交替的邊緣將經塗佈片狀材料開縫，進而得到連續的電極材料，其中暴露出的未塗佈箔在電極的一個邊緣上自經塗佈區域延伸特定寬度。
因此，電極片材306及406的未塗佈部分可延伸超出塗層302及402並自塗層302及402突出。如本文更詳細地論述，電極片材306及406的突出部分可被修整減小成更窄的突片。在修整之後，該些變窄的被切割未塗佈電極區域可被稱為電極突片（如本文將更詳細地進行闡述）。因此，經修整的電極片材306及406可被稱為電極突片212、216、220及224。
因此，可使用正常衝壓製程（例如鋼條模（steel ruled die）或密合間隙衝壓模（close clearance-stamping die））將連續成捲的經塗佈、經壓延及經開縫電極300及400衝壓成所需尺寸。亦可藉由雷射切割來形成經衝壓的電極形狀。在先前技術的方形蓄電池中，第一電極及第二電極中的每一者在被衝壓之後將保留有相同的箔突片（參見圖1），使得在被堆疊成電池電極堆疊時，第一電極的單獨的箔突片102將全部相對於電極堆疊的一個隅角對準於單個位置中。第二電極的所有經衝壓箔突片104將全部同樣地相對於電極堆疊隅角皆一起對準於另一個不同的位置處。
現在參照圖2A及圖2B，其是作為對上述先前技術的改良的本發明所揭露電池系統。使用衝壓技術將連續成捲的經塗佈、經壓延及經開縫電極材料衝壓成所需尺寸，但陰極400及陽極300中的每一者分別被衝壓成兩種不同的電極尺寸，其中保留的箔突片的位置不同，進而得到兩個不同的經衝壓陰極202及204以及兩個不同的經衝壓陽極206及208。經衝壓陰極202及204可分別包括電極突片212及216。因此，第一陰極202可包括第一陰極突片212，且第二陰極204可包括第二陰極突片216。類似地，第一陽極206可包括第一陽極突片220，且第二陽極208可包括第二陽極突片224。如本文更詳細地闡述，可堆疊陰極202及204以及陽極206及208，以形成電極堆疊（例如，圖5所示電極堆疊500）。具體而言，可將多達150個電極（例如，陰極202及204及/或陽極206及208）堆疊於一起，以形成電極堆疊。當被堆疊時，各電極可彼此對準，使得電極的端對準。因此，電極202、204、206及208的第一端201、205、211及215可對準，且第二端204、207、213及217可對準。然而，當各電極被堆疊時，突片212、216、220及224可彼此橫向偏移，且因此，突片212、216、220及224可不彼此交疊。
如上所述，陰極突片212及216可自已被切小成圖2A所示示例性尺寸的陰極電極片材406延伸出。因此，陰極突片212及216可具有類似（例如，等同）的組成物，且可具有類似（例如，等同）的大小、形狀及/或幾何形狀，只不過其在陰極202及204彼此對準時彼此橫向偏移。換言之，陰極202及204的突出式電極片材306可被不同地切割，使得其分別所得的陰極突片212及216在如圖5所示被堆疊時彼此偏移且不交疊。當藉由將陰極202的第一端201與陰極204的第一端205對準而被堆疊成電極堆疊（例如，圖5所示電極堆疊500）時，陰極202及204可彼此對準。如圖2A的實例中所示，突片212及216可被定位成距陰極202的第一端201及陰極204的第一端205較距第二端203及207更近。與其中使具有相同電荷的電極突片對準的先前電池堆疊相較，使各陽極突片群組以及使各陰極突片群組偏移使得突片堆疊的厚度能夠被減小。減小突片堆疊的厚度又使得對突片堆疊進行焊接所使用的能量能夠被減少。因此，若需要，可降低由焊接強度的增加造成電池堆疊劣化（例如，不利的變形、熔化等）的可能性。因此，電池系統的大小可增加，但不會過度地使突片堆疊的厚度增加至高於非期望值。
因此，陰極突片212可與陰極202的第一端201以由第一突片偏移210界定的距離間隔開。類似地，陰極突片216可與陰極204的第一端205以由第二突片偏移214界定的距離間隔開。然而，第二突片偏移214可較第一突片偏移210大（例如，為更大的距離）。如此一來，陰極204的突片216與陰極204的第一端205間隔開的距離可大於陰極202的陰極突片212與陰極202的第一端201間隔開的距離。具體而言，第二突片偏移的大小可使得當藉由將第一端201及205彼此對準以及將第二端203及207彼此對準而將陰極202及204彼此對準時，突片216不與陰極突片212中的任一者交疊。
圖2B示出與圖2A所示陰極突片間隔類似的電極突片間隔，只不過圖2B示出陽極206及208的電極突片間隔。因此，陽極206及208的陽極突片220及224分別可具有與陰極突片212及216類似（例如，等同）的大小、形狀及/或幾何形狀，只不過不同於陰極202及204的突片212及216，陽極206及208的陽極突片220及224與陽極206及208的第二端213及217的間隔較與第一端211及215的間隔更近。
因此，電極突片220可與陽極206的第二端213以由第一突片偏移218界定的距離間隔開。類似地，陽極突片224可與陽極208的第二端217以由第二突片偏移222界定的距離間隔開。然而，第二突片偏移222可大於第一突片偏移218。如此一來，陽極208的突片224與陽極208的第二端217間隔開的距離可大於陽極206的突片220與陽極206的第二端213間隔開的距離。具體而言，當藉由將第一端211及215彼此對準以及將第二端213及217彼此對準而將陽極206及208彼此對準時，第二突片偏移222的大小可使得突片224不與突片220中的任一者交疊。
當各突片被偏移時，偏移式突片的橫向側250彼此間隔開，使得各突片彼此橫向分隔開。此外，圖2A及圖2B所示突片的頂側252具有類似的高度。然而，在其他實例中，各突片的頂側252可具有非等同的高度。此外，在其他實例中，第一陽極突片群組可相對於第二陽極突片群組偏移與各陰極突片群組之間的偏移不同的量。
在電極堆疊製程期間，兩個不同的陰極202及204以及兩個不同的陽極206及208可被交替地堆疊且可藉由絕緣多孔隔板材料而分隔開。相同極性電極的經衝壓突片之間的橫向偏移是依據每一電極的衝壓寬度容差及衝壓位置容差以及堆疊位置容差之和而確定，以便可在每一種類型的電極突片之間維持小的間隙。
現在參照圖5，其示出包括電極堆疊500及結構框架501的電池系統550。電池系統550亦可包括保護殼體，例如在圖12中示出且在本文中會更詳細論述的積層袋1200。圖5亦示出形成電極堆疊500的陰極202及204以及陽極206及208。在一個實例中，雖然電極堆疊500可分別包括第一陰極202及第二陰極204及/或分別包括第一陽極206及第二陽極208。應瞭解，在其他實例中，電極堆疊500可包括多於兩種陽極及/或陰極。
電極可由結構框架501保持就位。因此，當被堆疊時，電極202、204、206及208的突片212、216、220及224可形成四個不同的突片群組，所述群組中的每一者包括相同類型的電極。然而，在一些實例中，箔突片可按任何所需次序加以重新排列。因此，第一電極突片群組502可包括第一陰極202的突片212，第二電極突片群組504可包括第二陰極204的突片216，第三電極突片群組506可包括第一陽極206的突片220，且第四電極突片群組508可包括第二陽極208的突片224。在一些實例中，群組502、504、506及508中的每一者可包括多個相應類型的電極突片。此外，在一些實例中，群組中的每一者可包括相同數目的電極突片。然而，在其他實例中，各群組可包括不同數目的電極突片。例如，在電極堆疊500中可堆疊有多達150個電極。然而，由於堆疊包括彼此偏移的兩個不同陰極突片群組及彼此偏移的兩個不同陽極突片群組，因此與其中所有陰極突片彼此對準且所有陽極突片彼此對準的方法相較，群組中的每一者中突片的數目可減少。
在其他實例中，可在電極堆疊中使用多於兩個偏移式陽極突片及/或多於兩個偏移式陰極突片。因此，可在電極堆疊中使用多於兩個偏移式正電極群組及多於兩個偏移式負電極群組。藉由增加在電極堆疊中所利用的偏移式突片的數目，可增加堆疊中可包括的電極的數目。
在一個實例中，組裝電極堆疊500可包括利用專門的堆疊機器。專門的堆疊機器包括多孔隔板材料連續片材，所述多孔隔板材料連續片材圍繞交替的堆疊式電極（例如，陰極及陽極）被「Z」形折疊，進而得到由交替的陰極與陽極形成的矩形或方形電極堆疊500，矩形或方形電極堆疊500具有在堆疊的單個邊緣上或自電極堆疊的兩個相對側延伸超出隔板邊緣的四個不同的箔突片群組。作為實例，在對交替的電極進行Z形纏繞之後，電極堆疊500可被纏繞於多孔隔板材料中。多孔隔板材料使得陽極及陰極能夠被分隔開，以在使得離子電荷載子能夠被輸送的同時降低在陽極與陰極之間發生不利的相互作用（例如，短路）的可能性。應瞭解，已設想出用於電極堆疊500的其他製造技術。
在堆疊之後，如圖5中所示，可將突片群組502、504、506及508的突片修整、成形、彎曲、折疊等成所需形狀（例如，最終形狀），所需形狀的實例示出於圖6中。圖6示出在自堆疊機器取出之後的電極堆疊500，其中電極堆疊500被放置於結構框架501（例如，固持夾具）中，且延伸出的突片群組502、504、506及508被成形及修整成其在電池延伸突片被焊接之後可具有的所需形狀（例如，最終形狀）及尺寸。如圖6中所示，經修整及成形的突片群組在本文中可被稱為經成形的突片群組602、604、606及608。因此，突片群組602、604、606及608是在焊接之前已被修整及成形為所需形狀的突片群組502、504、506、508。包括負電極突片的負電極群組602及604可被統稱為陰極突片612，且正電極群組606及608可被統稱為陽極突片614。在一些情形中，可採用小幅超音波預焊（ultrasonic pre-weld）來將突片保持為所需形狀，以進行合併及延伸突片焊接。
如圖6中所示，突片群組502、504、506及508可被修整成使得所得突片612及614可分別包括垂直焊接表面603及605，垂直焊接表面603及605可如本文參照圖7所示及更詳細所述被直接焊接至延伸突片。
圖6亦示出電池系統550的前側650、後側652、頂側654、底側656、第一橫向側658、及第二橫向側660。結構框架501可局部地包封電極堆疊500。具體而言，結構框架501沿系統的前側650、後側652、第一橫向側658、及第二橫向側660向下延伸。如此一來，結構框架501可為電池系統550提供結構強化。
轉至圖18，示出用於在電池系統1850中形成電極堆疊1800的一般堆疊序列。電池系統1850可為圖2A至圖18所示電池系統550的實例。電極堆疊1800可根據以下圖案而排列：隔板材料1802/第一電極1804/隔板材料1802/第二電極1806/隔板材料1802/第三電極1808/隔板材料1802/第四電極1810，依此類推。在此非限制性實例中，元件1804、1806、1808及1810可對應於圖2A及圖2B所示第一正電極及第二正電極以及第一負電極及第二負電極中的任一者。然而，已設想出其他堆疊序列。此外，應瞭解，可視需要多次重複圖18所示電池堆疊圖案。在一些實例中，所述圖案可被重複的次數介於20次與60次之間。作為實例，如最底部隔板材料1802（底部與頂部由與電極堆疊相鄰的箭頭區分開）所示，堆疊可在頂部處以隔板材料層開始且在底部處以下部（例如，最終）的隔板材料層結束。
作為實例，參照圖18，可反覆採用的堆疊序列是：隔板/第一陽極/隔板/第一陰極/隔板/第二陽極/隔板/第二陰極。然而，如上所述，可採用其他堆疊序列。另外，作為實例，可在整個堆疊中使用一或多種堆疊序列。作為另一實例，在堆疊並重複堆疊序列數次之後，可使用一層隔板材料以使得堆疊是以隔板材料層開始及結束。作為另一實例，在堆疊之後，可將隔板的尾緣以膠帶固定就位，以在後續電池製造步驟期間維持隔板的尾緣的位置。
現在參照圖7，在突片成形及修整之後，可將每一對的至少兩個突片群組（例如，圖6所示的612及614）焊接至第一延伸突片702及第二延伸突片704，在一個實例中，第一延伸突片的及第二延伸突片的寬度可至少等於電極突片寬度的兩倍加上兩個突片群組612與614之間的間隙。採用兩次單獨的超音波焊接將兩個電極突片群組合併至單個延伸突片。在一種情況中，可以單個焊接喇叭頭（welding horn）來同時完成兩次焊接。可對兩個陽極突片群組及陽極延伸突片並亦對兩個陰極突片群組及陰極延伸突片單獨地執行此種焊接。作為實例，兩個陽極突片群組614可被焊接至陽極延伸突片704，且兩個陰極突片群組612可被焊接至陰極延伸突片702。延伸突片702及704使得不同的偏移式突片群組能夠被電性耦合。
在一些實例中，突片612及614可分別夾置於延伸突片702及704與電極突片支撐件706及708之間。然而，在其他實例中，突片可在無電極突片支撐件的情況下直接焊接至延伸突片。在其他實例中，可將圖6所示的相應突片群組602及604並接著將圖6所示的突片群組606及608焊接至圖7所示的延伸突片702及704。此種製程可用於在添加突片支撐件706及708之前將突片群組合併且可提供更穩健的電極總成。
電極突片支撐件706及708提高突片總成的結構完整性，藉此降低在電池使用及/或電池製造期間發生突片損壞的可能性。因此，電池系統的耐久性得以提高。在所示實例中，電極突片支撐件706及708各自分別包括狹縫710及712，延伸突片702及704可延伸穿過狹縫710及712。然而，已設想出其他電極突片支撐件輪廓。另外，在一個實例中，電極突片支撐件706及/或708可包含電性絕緣聚合物材料714。電性絕緣聚合物材料714可被設計成在延伸突片702及704與例如本文會更詳細闡述的例如保護殼體等組件之間提供電性隔離。此外，在一些實例中，電極突片支撐件706及708可與保護殼體一體成形或直接實體耦合至保護殼體。
另外，在一個實例中，陰極突片612可包含鍍鎳銅材料，且陽極突片614可包含鋁材料。然而，在其他實例中，在陽極突片及/或陰極突片中可包含附加材料或替代材料。
現在參照圖8，在對延伸突片進行焊接之後，組裝圍封電極堆疊的結構框架501。在一個實例中，在使正突片及負突片位於單個電池面上的電池配置中，可僅在所述面上存在單個經成型框架總成。在另一實例中，若突片是自電極堆疊的兩個相對側延伸出，則可使用兩個經成型框架總成。結構框架501可包括至少一個支撐件804（例如，聚合物支撐件）。在所示實例中，支撐件804具有帶倒角邊緣（chamfered edge）的實質上三角形橫截面，以與積層袋封裝的所得形狀相匹配。然而，已設想出支撐件804的其他輪廓。另外，支撐件804包括兩個狹槽805及807，狹槽805及807的大小使得延伸突片702及704能夠穿過支撐件的中心區。在一個實例中，結構框架501可被製作為兩個相匹配的半體（half），接著藉由將兩個經成型框架半體卡扣配合（snap fitting）或壓入配合（press fitting）於一起而將所述兩個相匹配的半體組裝至電池的突片側上。此外，在一個實例中，支撐件804可被射出成型（injection molding）。另外，在所示實例中，支撐件804在Z-Y平面中具有三角形橫截面。因此，支撐件804可在垂直方向上呈錐形。然而，在其他實例中，已設想出且可使用支撐件804的其他形狀。例如，支撐件804可具有矩形橫截面，或者支撐件可包括彎曲（例如，凸形或凹形）區段。此外，支撐件804可被附接（例如，焊接、黏性接合、機械耦合、其組合等）至結構框架501的底座806。
接下來參照圖9，其示出被組裝的結構框架501（例如，內部盒），結構框架501提供突片及電極堆疊與積層袋封裝材料的內部表面的機械分隔，藉此保護所述袋以免因搬運期間的衝擊、振動或震動或者因隨後在電池應用環境中暴露於環境而受到機械損壞及電性隔離損失。結構框架可藉由射出成型而被製作為兩個單獨的半體904及906，且可藉由壓入配合或卡扣配合而被組裝至經焊接電極堆疊上。另外，結構框架的另一增強形式可包括位於結構框架501的一個面909上的厚度減小區域（reduced thickness area）908，藉此形成凹陷槽，以為可在下一組裝步驟中施加的積層袋的熱密封縫（heat sealed seam）提供機械餘隙（mechanical relief）。在一個實例中，結構框架501可被射出成型。然而，已設想出其他框架製造技術。
接著，可將結構框架501封裝及/或真空密封於保護殼體內。在一個實例中，如上所述，保護殼體可為積層袋，例如圖12所示的積層袋1200，其具有帶凹陷縫餘隙槽的內部保護結構。然而，已設想出其他類型的保護殼體，例如具有更大剛度的殼體。
圖19中示出積層袋1900的實例。應瞭解，積層袋1900是電池系統550中所包括的前述積層袋1200的實例。圖19所示的積層袋1900可包括至少兩個層且在一些實例中包括四個功能層，以形成具有至少一個金屬層的可熱密封積層體，所述至少一個金屬層減少（例如，防止）水分進入具有非水電解質的已製成電化學電池中。最內層1902可為接合至鋁層1904的可熱密封聚烯（polyolefin）（例如聚丙烯（polypropylene）），鋁層1904可接合至另一聚合物層1906（例如，耐綸層），另一聚合物層1906又可接合至外部層1908（例如，聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET）層）。作為實例，可基於最終用途設計目標而視需要來重新排列各層1902、1904、1906及1908。積層袋1900可包含於電池系統1950中。應瞭解，電池系統1950可為圖2A至圖18所示電池系統550的實例。在一個實例中，積層袋1900可包括適應電解質活化期間的膨脹的一或多個壁。此外，在此種實例中，積層袋的壁可在電解質活化之後為實質上平整的且在電解質活化之前向外彎曲。如此一來，袋可適應膨脹，以降低袋損壞及/或電池損壞的可能性。
現在轉至圖10，作為另一實例，組裝電池系統550可視需要包括首先將結構框架501圍繞經焊接電極堆疊總成的外部進行組裝，以保護電極堆疊邊緣在組裝及使用期間免受機械損壞並且保護電極堆疊邊緣免受在電池總成被真空密封時形成的外部壓力（例如，至少14.6磅/平方英吋（pounds per square inch，psi）的壓力）。內部框架可包括圍繞電極堆疊的經焊接突片區域放置的至少一保護框架。結構框架的頂側可具有實質上三角形橫截面形狀且在端處具有錐形邊緣1002、1004，以與折疊袋積層封裝的形狀相匹配。視需要，可擴展結構框架501以防止電極堆疊的邊緣及隅角直接接觸袋積層材料的內部表面，藉此防止因對可熱密封內聚合物層造成機械損壞並使鋁層暴露出而與電化學活性電極電性接觸而發生內部電性隔離損失。
在一個實例中，內部結構框架可被製作為兩個相匹配的半體，在每一框架半體之間具有可變的間隙，如圖9及圖10中所示。結構框架501的厚度減小區域908使得已製成電池及電極堆疊能夠在電池的電化學活化、形成及除氣製程（electrochemical activation, formation and degassing process）期間在正常厚度方向上被壓縮。此種壓縮被用作一種在電極表面與隔板表面之間消除作為電池的電化學形成製程（例如陽極固體電解質介面（solid electrolyte interface，SEI）形成、與電池中殘留水分的反應、及/或其他會產生氣態副產物的寄生化學反應）的副產物而形成的氣泡的手段。可變的間隙更使得電池厚度能夠在電池充電及放電期間因電荷狀態的改變所造成的電極鼓脹而增加/減小。舉例而言，可藉由對化學上相容的聚合物（例如聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸丁二酯（polybutylene terephthalate，PBT）、及/或聚對苯二甲酸乙二酯（PET））進行射出成型來製作結構框架（例如，內部製成的支撐框架）。
現在轉至圖11，作為實例，為適應電池電解質活化、形成及使用期間的電極堆疊鼓脹，結構框架501及/或本文會更詳細論述的保護殼體的垂直側壁1104可朝電池的中心線1110向內呈錐形，進而容許存在額外材料以適應電池膨脹及縮回。所述額外材料降低電池系統中起皺及破裂的可能性。在電池如1106處所示而鼓脹時，在電池的正常循環期間，所述額外材料可提供應變緩解以不損壞中心縫。接著，可將電極堆疊與框架總成封裝於積層袋內。作為另一實例，可使用結構框架501的向內呈錐形的側這一上述特徵來緩解電池的其他邊緣或其他面上的壓力。因此，電池的其他邊緣或其他面可具有向內呈錐形的側。
轉至圖12，在所示實例中，電池系統包括呈積層袋1200的形式的保護殼體。然而，如前面所述，已設想出其他適合的類型的保護殼體。
如圖12中所示，積層袋1200可被形成為矩形橫截面形狀，且一個區段（例如，端）可被折疊及熱密封。因此，在所示實例中，熱縫1202沿積層袋向下延伸（例如，垂直延伸）。如此一來，可形成積層袋的封閉端。此外，熱縫1202可與圖10所示的結構框架501中的厚度減小區域908對準。如此一來，在一個實例中，熱縫1202可與厚度減小區域908配合。然而，應瞭解，在其他實例中，熱縫1202可位於其他位置中。
另外，在一些實例中，可在積層袋內放置與電極堆疊具有相同尺寸的固體矩形大小設定夾具（solid rectangular sizing fixture）1206，以在一個端可被折疊及熱密封時維持所需矩形形狀。
積層袋的組裝序列的一個實例可為如下：可自連續的捲取得積層袋材料，並將積層袋材料首先捲成交疊區段為2毫米至20毫米寬的管狀形式。作為實例，交疊區段可為10毫米寬。可使用平整加熱棒對交疊區段進行熱密封，並將交疊區段相對於未密封表面平整地折疊。
在一個實例中，袋折疊可包括在袋的兩個窄側中的每一者上移置出三角形區域，同時將袋垂直方向的長面相對於袋窄側壁進行壓縮。另外，可沿與袋封裝的側壁邊緣相鄰的窄寬度選擇性地對袋1200進行熱密封。在一些實例中，中心區域可在此步驟處保持未密封，以使得能夠在將來的組裝步驟期間進行電解質填充。
現在轉至圖13A及圖13B，在對積層袋1200的底部封閉端進行折疊及熱密封之後，可移除矩形大小設定夾具1206，且可插入電極堆疊及經成型塑膠框架總成，其中使突片背對袋封裝的封閉端。可以與底部封閉端三角形折疊類似的方式來完成隅角三角形折疊。可對頂部開口端進行壓縮，且可將袋熱密封至電極突片支撐件706及708以及袋的相對面，進而在電池的頂部突片端處形成密封。填充孔口亦可併入至此概念中。此種特徵可與經射出成型的保護框架整合於一起或作為單獨的部件而熔合至袋材料或框架。可將結構框架的周圍區域熱密封至袋的內部聚合物層，進而形成不漏密封。另外，可採用積層袋1200的未修整端1306來進行電池填充及氣體形成收集。
圖14示出積層袋1200以及積層袋的附加未修整端1306的附加視圖。
圖15示出在添加結構框架之前或在已添加結構框架或大小設定夾具之前添加保護殼體（例如，積層袋）之前的電極經焊接堆疊的替代視圖。
現在轉至圖16，積層袋1200中的孔口1602（例如，填充孔口）可成型有內螺紋或外螺紋且在形成製程期間用於電解質填充及/或對電池進行除氣，藉此與當前的形成製程相較減少在製造中所使用的袋材料的量。在一些情況中，併入填充孔口/除氣孔口可將形成電池所使用的袋材料的量減少40%（與形成無填充孔口/除氣孔口的電池相較）。當前的形成製程使用以額外長度的袋材料形成的一體式氣體容積，進而形成額外內部空隙容積以容納在初始電池形成製程期間產生的氣體。
轉至圖17，上述填充孔口可將通氣孔盤片/爆裂盤片（vent/rupture disc）1702併入於積層袋1200中，此可有助於管理壓力緩解，藉此在操作條件下或在其中電池已超出正常操作條件而運行或被處置的極端條件下（例如，對電池造成實體損壞、暴露於極熱高溫下等）提供受控的通氣作用。
參照圖17，在形成之後，可對電池進行真空除氣及密封。在當前的製程中，額外袋材料可在真空密封步驟期間被修整掉並被丟棄。在此除氣步驟期間，電池可經由整合式填充孔口被真空除氣。在除氣之後，可藉由若干方法（例如熱密封式插塞或螺紋插塞）來密封填充孔口。作為實例，可對使用不當狀況（abusive conditions）下的電池安全性作出進一步增強，且在填充孔口密封插塞中安裝壓力緩解通氣孔（pressure relief vent）。填充孔口可具有將在規定壓力下爆裂或打開的通氣孔帽插塞，以控制氣體自電池的噴射速率，進而降低在遭受使用不當狀況期間發生爆炸或火災的概率。在一些情況中，添加插塞或盤片可併入有上述密封方法，但不限於熱密封或螺紋接合（threading）。作為實例，受控的通氣作用亦可將劃刻式狹縫或壓刻式狹縫（scored or coined slit）併入於袋上，以在熱密封失效之前破裂。作為實例，可在袋上的任何所期望位置添加對袋進行劃刻或開縫的操作。
應理解，各圖以各種組件的相對定位來示出示例性配置。至少在一個實例中，若被示出為彼此直接接觸或直接耦合，則此等元件可分別被稱為直接接觸或直接耦合。類似地，至少在一個實例中，被示出為彼此相連或相鄰的元件可分別彼此相連或相鄰。作為實例，被安放成彼此共面接觸（in face-sharing contact）的組件可被稱為共面接觸。作為另一實例，在至少一個實例中，被定位成彼此隔開且在其之間僅具有間隔而不具有其他組件的元件可被稱為共面接觸。作為又一實例，被示出為彼此上/下定位的元件、彼此位於兩個對置的側處或彼此左/右定位的元件可相對於彼此被稱為共面接觸。此外，如圖中所示，在至少一個實例中，最頂部元件或元件的尖端可被稱為組件的「頂部」，且最底部元件或元件的尖端可被稱為組件的「底部」。本文中所使用的頂部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相對於圖的垂直軸而言且用於闡述圖中各元件相對於彼此的定位。因此，在一個實例中，被示出為位於其他元件上方的元件垂直位於其他元件上方。作為又一實例，在各圖內所示的元件的形狀可被稱為具有該些形狀（例如，是圓形的、筆直的、平面的、彎曲的、修圓的、倒角的、成角度的等等）。此外，在至少一個實例中，被示出為彼此相交的元件可被稱為相交的元件或彼此相交。另外，在一個實例中，被示出為位於另一元件內或被示出為位於另一元件外的元件可被稱為相交的元件或彼此相交。
圖20示出用於製造電池系統的方法2000。方法2000可用於製造以上關於圖2A至圖19所述的電池系統。然而，在其他實例中，所述方法可用於製造其他適合的電池系統。此外，方法2000可作為指令儲存於可由處理器執行的記憶體（例如，非暫時性記憶體）中。
在2001處，方法包括形成具有偏移式陽極突片及偏移式陰極突片的電極堆疊。應瞭解，在一些實例中，電極堆疊可包括交替的陰極與陽極，在所述交替的陰極與陽極之間定位有隔板片材。具體而言，陽極及陰極可被形成為具有以下堆疊序列的電極堆疊：第一陽極、第一多孔隔板材料層、第一陰極、第二多孔隔板材料層等。形成電極堆疊可包括步驟2002至2004。
在2002處，方法包括形成具有多個陽極突片的多個陽極，其中所述多個陽極突片包括橫向偏移的第一陽極突片群組與第二陽極突片群組。
接下來，在2004處，方法包括形成具有多個陰極突片的多個陰極，其中所述多個陰極突片包括橫向偏移的第一陰極突片群組與第二陰極突片群組。使各陰極突片群組以及使各陽極突片群組橫向偏移使得突片的厚度與突片被對準的電池堆疊相較能夠被減小。因此，對突片群組進行焊接所需的焊接能量可得以降低。因此，在焊接期間電極突片（例如，陽極突片及陰極突片）發生劣化（例如，熔化、變形等）的可能性得以降低。
在2006處，方法包括將第一延伸突片焊接至第一陽極突片群組及第二陽極突片群組。接下來，在2008處，方法包括將第二延伸突片焊接至第一陰極突片群組及第二陰極突片群組。
另外，在一些實例中，方法可包括步驟2010、2012、2014、及/或2016。在2010處，方法包括將第一電極突片支撐件附接至第一陽極突片群組及第二陽極突片群組，且在2012處，方法包括將第二電極突片支撐件附接至第一陰極突片群組及第二陰極突片群組。
在2014處，方法包括將電極堆疊放置於結構框架中。結構框架可至少局部地環繞電極堆疊。此外，在一個實例中，結構框架可包括使得第一支撐突片及第二支撐突片能夠延伸穿過結構框架的開口。另外，在一個實例中，結構框架可由聚合物材料成型。
在2016處，方法包括將結構框架及電極堆疊放置於保護殼體內。在一個實例中，保護殼體可為積層袋，且因此，在此種實例中，方法可包括將積層袋圍繞電極堆疊及支撐框架折疊並對積層袋進行熱密封。在一個實例中，在對積層袋進行折疊及熱密封之後，可藉由除氣孔口對袋進行除氣。在除氣之後，可對除氣孔口進行密封。如此一來，可自系統移除多餘的氣體，藉此減小保護殼體的大小。因此，電池系統的緊湊度可得以提高。
將在以下段落中進一步闡述本發明。在一個態樣中，提供一種電池系統，其包括電極堆疊，所述電極堆疊包括：第一陽極，具有第一陽極突片；第二陽極，具有相對於所述第一陽極突片橫向偏移的第二陽極突片；第一陰極，具有第一陰極突片；以及第二陰極，具有相對於所述第一陰極突片橫向偏移的第二陰極突片。
在另一態樣中，提供一種用於製造電池系統的方法。所述方法包括：形成具有多個陽極突片的多個陽極，其中所述多個陽極突片包括橫向偏移的第一陽極突片群組與第二陽極突片群組；形成具有多個陰極突片的多個陰極，其中所述多個陰極突片包括橫向偏移的第一陰極突片群組與第二陰極突片群組；將第一延伸突片焊接至所述第一陽極突片群組及所述第二陽極突片群組；以及將第二延伸突片焊接至所述第一陰極突片群組及所述第二陰極突片群組。在一個實例中，所述方法可更包括將第一電極突片支撐件附接至所述第一陽極突片群組及所述第二陽極突片群組並將第二電極突片支撐件附接至所述第一陰極突片群組及所述第二陰極突片群組。在另一實例中，所述方法可更包括將所述多個陰極及所述多個陽極放置於結構框架及保護殼體中的至少一者中，所述結構框架及所述保護殼體中的所述至少一者至少局部地環繞所述多個陰極及所述多個陽極。
在另一態樣中，提供一種電化學電池，其包括：多個第一負電極，包括第一負電極突片；多個第二負電極，包括第二負電極突片，其中所述第二負電極突片相對於所述第一負電極突片偏移；多個第一正電極，包括第一正電極突片；以及多個第二正電極，包括第二正電極突片。
在另一態樣中，提供一種電化學電池，其包括：第一正電極及第二正電極，形成正電極群組；以及第一負電極及第二負電極，形成負電極群組，其中每一電極藉由多孔隔板材料層分隔開，且每一電極具有突片寬度及突片偏移以使得不同電極的突片不交疊，並且所述正電極群組中的至少兩個電極被焊接於一起且所述負電極群組中的至少兩個電極被焊接於一起。
在另一態樣中，提供一種用於電化學電池的內部框架，所述內部框架包括電極突片支撐件，所述電極突片支撐件包括用於接納所述電化學電池的陽極及陰極的兩個狹槽，其中所述電極突片支撐件防止所述陽極及所述陰極橫向移動。
在另一態樣中，提供一種電化學電池，其包括由經對準的電極形成的堆疊，所述堆疊包括彼此偏移的至少四個電極突片群組。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電極堆疊可更包括位於所述第一陽極及所述第二陽極以及所述第一陰極及所述第二陰極中的每一者之間的多孔隔板。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電池系統可更包括第一延伸突片，所述第一延伸突片被焊接至所述第一陽極突片及所述第二陽極突片且在所述第一陽極突片與所述第二陽極突片之間橫向延伸。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電池系統可更包括第二延伸突片，所述第二延伸突片被焊接至所述第一陰極突片及所述第二陰極突片且在所述第一陰極突片與所述第二陰極突片之間橫向延伸。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電池系統可更包括電極突片支撐件，其中所述電極突片支撐件裝配於所述第一陽極及所述第二陽極及/或所述第一陰極及所述第二陰極以及所述第一延伸突片及所述第二延伸突片中的一或多者上且為所述第一延伸突片及所述第二延伸突片提供機械支撐。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電極突片支撐件可包含電性絕緣聚合物材料且在所述第一延伸突片及/或所述延伸突片與保護殼體之間提供電性隔離。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電極突片支撐件可包括用於接納所述第一延伸突片及所述第二延伸突片的第一狹縫及第二狹縫，其中所述第一延伸突片及所述第二延伸突片延伸穿過所述電極突片支撐件中的所述第一狹縫及所述第二狹縫。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電池系統可包括結構框架，所述結構框架至少局部地環繞所述第一陽極及所述第二陽極以及所述第一陰極及所述第二陰極。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電極突片支撐件可一體成形於保護殼體內或直接實體耦合至所述保護殼體。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述結構框架可包括一或多個壁，所述一或多個壁為撓性的且朝所述電極堆疊向內彎曲，使得所述一或多個壁適應電解質活化期間的膨脹。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述結構框架可包括具有厚度減小的凹陷區域的一或多個面，所述凹陷區域與保護殼體的熱縫配合。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電池系統可更包括保護殼體，接收電解質及/或通氣氣體的孔口。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，負電極及正電極突片可彼此偏移。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，各電極可為相同大小，使得當被堆疊時，除突片之外，各電極的邊緣彼此對準。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，當各電極被堆疊以形成陣列時，各突片可偏移。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電化學電池可更包括結構框架，所述電極突片延伸穿過所述結構框架。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述結構框架限制電極突片的橫向移動。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電化學電池可更包括自所述電極突片延伸出且焊接至所述電極突片的電極延伸突片。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述至少四個電極突片群組可被焊接至兩個電極延伸突片，且其中所述至少四個電極突片群組中的每一者可僅被焊接至所述兩個電極延伸突片中的一者。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述至少四個電極突片群組可包括至少兩個負電極突片群組及至少兩個正電極突片群組。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述至少四個電極突片群組可包括被焊接至延伸突片的垂直折疊部分。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電化學電池可更包括經射出成型框架。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電化學電池可更包括多層式積層袋。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電化學電池可更包括用於為電化學電池填充電解質及/或對電化學電池進行除氣的多用途孔口。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，極性相匹配的偏移式突片可被焊接至電極群組突片且接著可被焊接至延伸突片。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，陽極突片可包含鍍鎳銅，且陰極突片可包含鋁。
在各態樣中的任一者或各態樣的組合中，所述電極突片支撐件可具有三角形橫截面。
本發明的標的物包括本文所揭露的各種系統及配置以及其他特徵、功能及/或性質的所有新穎且非顯而易見的組合及子組合。
以下申請專利範圍特別指出被視為新穎且非顯而易見的某些組合及子組合。此申請專利範圍可提及「元件」或「第一元件」或其等效形式。此申請專利範圍應被理解為包含一或多個此種元件，此既非需要亦非排除二或更多個此種元件。可藉由修正本申請專利範圍或藉由在本申請案或相關申請案中呈現新的申請專利範圍來主張所揭露特徵、功能、元件及/或性質的其他組合及子組合。無論在範圍上寬於、窄於、等於還是不同於原始申請專利範圍，此申請專利範圍皆亦被視為包含於本發明的標的物內。
100、500、1800‧‧‧電極堆疊
102‧‧‧陽極箔突片/箔突片
104‧‧‧陰極箔突片/箔突片
201、205、211、215‧‧‧第一端
202‧‧‧陰極/第一陰極/電極
203、207、213、217‧‧‧第二端
204‧‧‧陰極/第二陰極/電極
206‧‧‧陽極/第一陽極/電極
208‧‧‧陽極/第二陽極/電極
210、218‧‧‧第一突片偏移
212‧‧‧電極突片/第一陰極突片/突片/陰極突片
214、222‧‧‧第二突片偏移
216‧‧‧電極突片/第二陰極突片/突片/陰極突片
220‧‧‧電極突片/第一陽極突片/突片/陽極突片
224‧‧‧電極突片/第二陽極突片/突片/陽極突片
250‧‧‧橫向側
252、654‧‧‧頂側
300‧‧‧陽極/電極
302‧‧‧陽極塗層/塗層
304、404‧‧‧經塗佈區段
306‧‧‧陽極電極片材/電極片材
308、408‧‧‧未塗佈區段
400‧‧‧陰極/負電極/電極
402‧‧‧陰極塗層/塗層
406‧‧‧陰極電極片材/電極片材/片材
501‧‧‧結構框架
502‧‧‧第一電極突片群組/群組/突片群組
504‧‧‧第二電極突片群組/群組/突片群組
506‧‧‧第三電極突片群組/群組/突片群組
508‧‧‧第四電極突片群組/群組/突片群組
550、1850、1950‧‧‧電池系統
602、604‧‧‧突片群組/負電極群組
603、605‧‧‧垂直焊接表面
606、608‧‧‧突片群組/正電極群組
612‧‧‧陰極突片/突片/突片群組/陰極突片群組
614‧‧‧陽極突片/突片/突片群組/陽極突片群組
650‧‧‧前側
652‧‧‧後側
656‧‧‧底側
658‧‧‧第一橫向側
660‧‧‧第二橫向側
702‧‧‧第一延伸突片/陰極延伸突片/延伸突片
704‧‧‧第二延伸突片/陽極延伸突片/延伸突片
706、708‧‧‧電極突片支撐件/突片支撐件
710、712‧‧‧狹縫
714‧‧‧電性絕緣聚合物材料
804‧‧‧支撐件
805、807‧‧‧狹槽
806‧‧‧底座
904、906‧‧‧半體
908‧‧‧厚度減小區域
909‧‧‧結構框架的一個面
1002‧‧‧錐形邊緣
1104‧‧‧垂直側壁
1106‧‧‧電池鼓脹
1110‧‧‧中心線
1200‧‧‧積層袋/袋
1202‧‧‧熱縫
1206‧‧‧固體矩形大小設定夾具/矩形大小設定夾具
1306‧‧‧未修整端
1602‧‧‧孔口
1702‧‧‧通氣孔盤片/爆裂盤片
1802‧‧‧隔板材料
1804‧‧‧第一電極/元件
1806‧‧‧第二電極/元件
1808‧‧‧第三電極/元件
1810‧‧‧第四電極/元件
1900‧‧‧積層袋
1902‧‧‧最內層/層
1904‧‧‧鋁層/層
1906‧‧‧聚合物層/層
1908‧‧‧外部層/層
2000‧‧‧方法
2001、2002、2004、2006、2008、2010、2012、2014、2016、2018‧‧‧步驟
X、Y、Z‧‧‧軸
圖1示出先前技術電化學電池的實例。 圖2A及圖2B分別示出電池系統中的陰極及陽極。 圖3示出電池系統中的陽極的經塗佈片狀材料。 圖4示出電池系統中的陰極的經塗佈片狀材料。 圖5示出電池系統中具有交錯式突片的電極堆疊。 圖6示出電池系統中具有欲被焊接的經修整突片的電極堆疊。 圖7示出電池系統中具有經焊接延伸突片（extension tab）的電極堆疊。 圖8示出電池系統中具有頂部框架的電極堆疊。 圖9示出電池系統中具有堆疊總成的結構框架。 圖10示出電池系統中具有結構框架的電極堆疊。 圖11示出電池系統中被設計成用於應變緩解（strain relief）的結構框架側壁。 圖12示出電池系統中環繞電極堆疊的保護殼體。 圖13A及圖13B示出電池系統中的保護殼體的不同視圖。 圖14示出電池系統中的保護殼體的另一視圖。 圖15示出電池系統中的經焊接電極堆疊。 圖16示出電池系統中具有填充孔口或通氣孔口（filling or ventilation port）的袋頂部。 圖17示出電池系統中安裝於填充孔口或通氣孔口中的破裂盤通氣孔（rupture disc vent）。 圖18示出電池系統中的電極堆疊圖案的實例。 圖19示出電池系統中的積層袋（laminate pouch）的各層。 圖20示出用於製造電池系統的方法。 圖2A至圖17是按比例繪製，然而若需要，亦可使用其他相對尺寸。

Claims (15)

  1. 一種電池系統，包括： 電極堆疊，包括； 第一陽極，具有第一陽極突片； 第二陽極，具有相對於所述第一陽極突片橫向偏移的第二陽極突片； 第一陰極，具有第一陰極突片；以及 第二陰極，具有相對於所述第一陰極突片橫向偏移的第二陰極突片。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池系統，其中所述電極堆疊更包括位於所述第一陽極及所述第二陽極以及所述第一陰極及所述第二陰極中的每一者之間的多孔隔板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電池系統，更包括第一延伸突片，所述第一延伸突片被焊接至所述第一陽極突片及所述第二陽極突片且在所述第一陽極突片與所述第二陽極突片之間橫向延伸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電池系統，更包括第二延伸突片，所述第二延伸突片被焊接至所述第一陰極突片及所述第二陰極突片且在所述第一陰極突片與所述第二陰極突片之間橫向延伸。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的電池系統，更包括電極突片支撐件，其中所述電極突片支撐件裝配於所述第一陽極及所述第二陽極及/或所述第一陰極及所述第二陰極以及所述第一延伸突片及所述第二延伸突片中的一或多者上且為所述第一延伸突片及所述第二延伸突片提供機械支撐。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電池系統，其中所述電極突片支撐件包含電性絕緣聚合物材料且在所述第一延伸突片及/或所述延伸突片與保護殼體之間提供電性隔離。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的電池系統，其中所述電極突片支撐件包括用於接納所述第一延伸突片及所述第二延伸突片的第一狹縫及第二狹縫，其中所述第一延伸突片及所述第二延伸突片延伸穿過所述電極突片支撐件中的所述第一狹縫及所述第二狹縫。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的電池系統，其中所述電極突片支撐件一體成形於保護殼體內或直接實體耦合至所述保護殼體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電池系統，更包括結構框架，所述結構框架至少局部地環繞所述第一陽極及所述第二陽極以及所述第一陰極及所述第二陰極。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電池系統，其中所述結構框架包括一或多個壁，所述一或多個壁為撓性的且朝所述電極堆疊向內彎曲，使得所述一或多個壁適應電解質活化期間的膨脹。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的電池系統，其中所述結構框架包括具有厚度減小的凹陷區域的一或多個面，所述凹陷區域與保護殼體的熱縫配合。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的電池系統，更包括保護殼體，其中所述保護殼體包括接收電解質及/或通氣氣體的孔口。
  13. 一種用於製造電池系統的方法，包括： 形成具有多個陽極突片的多個陽極，其中所述多個陽極突片包括橫向偏移的第一陽極突片群組與第二陽極突片群組； 形成具有多個陰極突片的多個陰極，其中所述多個陰極突片包括橫向偏移的第一陰極突片群組與第二陰極突片群組； 將第一延伸突片焊接至所述第一陽極突片群組及所述第二陽極突片群組；以及 將第二延伸突片焊接至所述第一陰極突片群組及所述第二陰極突片群組。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，更包括將第一電極突片支撐件附接至所述第一陽極突片群組及所述第二陽極突片群組並將第二電極突片支撐件附接至所述第一陰極突片群組及所述第二陰極突片群組。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的方法，更包括將所述多個陰極及所述多個陽極放置於結構框架及保護殼體中的至少一者中，所述結構框架及所述保護殼體中的所述至少一者至少局部地環繞所述多個陰極及所述多個陽極。
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