TW202234743A - 用於製造電極、電極堆疊及電池之裝置、系統及方法 - Google Patents

用於製造電極、電極堆疊及電池之裝置、系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202234743A
TW202234743A TW110146049A TW110146049A TW202234743A TW 202234743 A TW202234743 A TW 202234743A TW 110146049 A TW110146049 A TW 110146049A TW 110146049 A TW110146049 A TW 110146049A TW 202234743 A TW202234743 A TW 202234743A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
web
electrode
merging
substrate material
base material
Prior art date
Application number
TW110146049A
Other languages
English (en)
Inventor
羅伯特 S 布薩卡
布魯諾 A 韋德斯
姆拉里 拉瑪布拉曼尼安
艾司霍克 羅西里
賈德那 卡麥隆 戴爾斯
約翰 F 瓦爾尼
岡瑟 A 柯伯米勒
羅伯特 Ｆ 基欽
金 Ｌ 弗杜納提
Original Assignee
美商易諾維營運公司
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 美商易諾維營運公司 filed Critical 美商易諾維營運公司
Publication of TW202234743A publication Critical patent/TW202234743A/zh

Links

Images

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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本發明提供一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的製程，該製程包含：移動第一幅材，該第一幅材包含：用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定；以及第一輸送特徵群。移動第二幅材，該第二幅材包含：用於該等電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定；以及第二輸送特徵群。輸送收納部件，該收納部件包含複數個突出部。將該第一幅材收納在該收納部件上。將該第二幅材覆蓋在該第一幅材上，使得該等第一組件與該等第二組件對準，且該第二幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部接合。第二幅材合併位置與第一幅材合併位置間隔開。

Description

用於製造電極、電極堆疊及電池之裝置、系統及方法
本發明之領域大體上係關於能量儲存技術，諸如電池技術。更具體言之，本發明之領域係關於用於能量儲存系統之總成，諸如供包括鋰基電池之二次電池使用之電極的系統及方法。
鋰基二次電池歸因於其相對較高之能量密度、電力及貯藏壽命而變成所要能源。鋰二次電池之實例包括非水電池，諸如鋰離子及鋰聚合物電池。
已知能量儲存設備，諸如電池、燃料電池及電化學電容器通常具有二維層狀架構，諸如平面或捲繞(亦即，包卷)式層壓結構，其中每一層壓物之表面積大致等於其幾何覆蓋面積(忽略孔隙度及表面粗糙度)。
圖1繪示通常以10指示之已知層狀型二次電池之橫截面視圖。電池10包括與正電極20接觸的正電極集電器15。負電極25藉由隔板層30與正電極20分隔開。負電極25與負電極集電器35接觸。如圖1中所示，電池10以堆疊形式形成。堆疊有時覆蓋有負電極集電器35上方之另一隔板層(未圖示)，且隨後可捲起且置放至罐(未圖示)中以組裝電池10。在充電過程期間，載體離子(通常為鋰)離開正電極20且行進通過隔板層30進入負電極25中。視所使用之陽極材料而定，載體離子嵌入負電極材料(例如，位於負電極材料之基質中而不形成合金)或與負電極材料形成合金。在放電過程期間，載體離子離開負電極25且行進返回隔板層30且返回至正電極20中。
相較於層狀二次電池，三維二次電池可提供增加的容量及壽命。然而，製造此類三維二次電池在生產及成本上具有挑戰。迄今，所使用之精密製造技術可產生具有改良週期壽命之二次電池，但代價為產率及成本。然而，當加速已知製造技術時，可引起電池之缺陷數目增加、容量損失及壽命減少。
因此，將需要製造三維電池，同時解決已知技術中之問題。
一個實施例為一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的製程，該製程包含：沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定，以及(ii)第一輸送特徵群；沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含(iii)用於電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定，以及(iv)第二輸送特徵群；輸送在幅材合併方向上鄰近於第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑之收納部件，該收納部件包含經組態以與第一基底材料幅材之第一輸送特徵及第二基底材料幅材之第二輸送特徵接合的複數個突出部；在第一幅材合併位置處將第一基底材料幅材收納在收納部件上，使得該第一基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合；以及在第二幅材合併位置處將第二基底材料幅材覆蓋在收納部件上之第一基底材料幅材上，使得第一組件實質上與第二組件對準，且第二基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，第二幅材合併位置在下幅材方向上與第一幅材合併位置間隔開。
另一實施例為一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的製程，該製程包含：沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第一電極組件群，該等第一電極組件由對應弱化型樣劃定，以及(ii)第一輸送特徵群，第一基底材料幅材包含電極材料幅材；沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含(iii)由對應弱化型樣劃定之隔板組件群，以及(iv)第二輸送特徵群，第二基底材料幅材包含隔板材料幅材；輸送在幅材合併方向上鄰近於第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑之收納部件，該收納部件包含經組態以與電極材料幅材之第一輸送特徵及隔板材料幅材之第二輸送特徵接合的複數個突出部；在第一幅材合併位置處將電極材料幅材及隔板材料幅材中之一者收納在帶上，使得電極材料幅材或隔板材料幅材之各別輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合；以及在第二幅材合併位置處將電極材料幅材及隔板材料幅材中之另一者覆蓋在電極材料幅材及隔板材料幅材中所收納的一者上，使得電極材料幅材或隔板材料幅材中之另一者的各別輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，且隔板結構實質上與第一電極結構對準，第二幅材合併位置在下幅材方向上與第一幅材合併位置間隔開。
另一實施例為一種用於將電極子單元與堆疊幅材之分層佈置中之電極子單元群分隔開的製程，每一電極子單元藉由對應弱化型樣在堆疊幅材內劃定，製程包含：將堆疊幅材之分層佈置中之電極子單元定位在收納單元與衝頭之間的衝壓位置中，收納單元包含基底、對準銷以及可移動平台；通過電極子單元之基準特徵定位收納單元之對準銷；將可移動平台定位在電極子單元之下表面與收納單元之基底之間的預定位置處；使用衝頭對電極子單元施加力，該力之大小足以沿弱化型樣將電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開。
又另一實施例為一種用於將電極子單元與堆疊幅材陣列中之電極子單元群分隔開的系統，電極子單元藉由對應弱化型樣劃定，系統包含：收納單元，其具有自其延伸之至少兩個對準銷，該等對準銷經定位以與電極子單元之對應基準特徵接合且面向電極子單元之第一表面；可移動衝頭，其包括至少兩個衝頭孔，該等衝頭孔之大小及位置經設定以接收對準銷中之對應一者，衝頭經定位以面向電極子單元之相對表面；以及控制器，其經組態以使衝頭對電極子單元之相對表面施加足夠大的力以沿弱化型樣將電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開。
又另一實施例為一種用於將電極子單元與堆疊幅材陣列中之電極子單元群分隔開的系統，電極子單元藉由對應弱化型樣劃定，系統包含：收納單元，其具有基底及可移動平台，該可移動平台可選擇性地定位在堆疊幅材陣列與基底之間的預定位置處；可移動衝頭，其經定位以面向電極子單元之相對表面；以及控制器，其經組態以使衝頭對電極子單元之相對表面施加足夠大的力以沿弱化型樣將電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開，收納單元之可移動平台可經選擇性地定位以收納與堆疊幅材陣列分隔開的電極子單元。
甚至又另一實施例為一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的系統，該系統包含：第一合併區，其經組態以沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含：用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定；以及第一輸送特徵群；第二合併區，其經組態以沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含：用於電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定；以及第二輸送特徵群；以及收納部件，其包含複數個突出部，收納部件安置在第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑附近，複數個突出部經組態以與第一基底材料幅材之第一輸送特徵及第二基底材料幅材之第二輸送特徵接合；第一合併區經調適以在第一幅材合併位置處將第一基底材料幅材傳送至收納部件上，使得第一基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合；且第二合併區經調適以在第二幅材合併位置處將第二基底材料幅材傳送至收納部件上，使得第二組件實質上與第一組件對準，且第二基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，第二合併區在下幅材方向上與第一合併區間隔開。
定義
除非上下文另外清楚地指示，否則如本文所使用，「一(a/an)」及「該」(亦即，單數形式)係指多個指示物。舉例而言，在一種情況下，提及「電極」包括單個電極及複數個類似電極兩者。
如本文所使用之「約」及「大約」係指加或減所陳述之值之10%、5%或1%。舉例而言，在一種情況下，約250 µm將包括225 µm至275 µm。藉助於其他實例，在一種情況下，約1,000 µm將包括900 µm至1,100 µm。除非另外指示，否則本說明書及申請專利範圍中所使用之表示數量(例如，量測值及類似者)等之所有數字應理解為在所有情況中皆經術語「約」修飾。因此，除非有相反指示，否則在以下說明書及所附申請專利範圍中所闡述之數字參數為近似值。各數值參數應至少根據所報導之有效數位之數目且藉由應用一般捨位技術來解釋。
在二次電池之上下文中，如本文中所使用之「陽極」係指二次電池中之負電極。
如本文中所使用之「陽極材料」或「陽極活性」意謂適用作二次電池之負電極的材料。
在二次電池之上下文中，如本文中所使用之「陰極」係指二次電池中之正電極。
如本文中所使用之「陰極材料」或「陰極活性」意謂適用作二次電池之正電極的材料。
在二次電池在充電與放電狀態之間循環之上下文中，如本文所使用之「循環」係指使電池充電及/或放電以使循環中之電池自第一狀態(亦即，充電或放電狀態)移動至第二狀態(亦即，第一狀態之相對狀態) (亦即，充電狀態(若第一狀態為放電)，或放電狀態(若第一狀態為充電)，且隨後使電池移動回到第一狀態以完成循環。舉例而言，二次電池在充電與放電狀態之間的單一循環可包括，當在充電循環中時，使電池自放電狀態充電至充電狀態，且隨後放電回到放電狀態以完成循環。單一循環亦可包括，當在放電循環中時，電池自充電狀態放電至放電狀態，且隨後充電回到充電狀態以完成循環。
如本文中所使用之「電化學活性材料」意謂陽極活性或陰極活性材料。
除非上下文另外明確地指示，否則如本文中所使用之「電極」可值二次電池之負或正電極。
如本文中所使用之「電極集電器層」可指陽極(例如，負極)集電器層或陰極(例如，正極)集電器層。
除非上下文另外明確地指示，否則如本文所使用之「電極材料」可指陽極材料或陰極材料。
除非上下文另外明確地指示，否則如本文所使用之「電極結構」可指適用於電池中之陽極結構(例如，負電極結構)或陰極結構(例如，正電極結構)。
如本文所使用，「縱向軸線」、「橫向軸線」及「豎直軸線」係指相互垂直之軸線(亦即，各自彼此正交)。舉例而言，如本文所使用之「縱向軸線」、「橫向軸線」及「豎直軸線」類似於用於界定三維態樣或定向之笛卡爾(Cartesian)座標系統。因而，本文中所揭示主題之元件描述不限於用於描述元件之三維定向的一或多個特定軸線。換言之，當提及所揭示主題之三維態樣時，軸線可為可互換的。
「弱化區域」係指已經受諸如劃刻、切割、穿孔或類似者之處理操作之幅材的一部分，使得弱化區域之局部破裂強度低於非弱化區域之破裂強度。
本申請案主張於2020年12月09日申請之第63/123,328號美國臨時專利申請案之優先權，該專利申請案特此以全文引用之方式併入。
於2020年11月18日申請之第63/115,266號、於2020年9月18日申請之第63/080,345號以及於2020年9月22日申請之第63/081,686號美國臨時專利申請案，主張於2018年8月06日申請之第62/715,233號美國臨時專利申請案之優先權的於2019年8月06日申請之第16/533,082號美國專利申請案以及主張於2017年11月15日申請之第62/586,737號及於2018年8月06日申請之第62/715,233號美國臨時專利申請案之優先權的於2018年11月15日申請之第PCT/US2018/061245號國際專利申請案，該等專利申請案中之每一者之內容特此以全文引用之方式併入。
本發明之實施例係關於用於製造例如三維二次電池之電池之電極組件，同時保持或改良電池容量及電池壽命且減少製造製程期間缺陷之出現的裝置、系統及方法，其提高電池組件之製造速度。
將參考圖2描述用於製造用於電池中之電極組件(包括電極及隔板)的例示性系統。通常以100指示之電極製造(或生產)系統包括數個離散台、系統、組件或裝置，該等離散台、系統、組件或裝置用以實現用於電池中之精密電極之高效製造。首先關於圖2大體描述製造系統100，且隨後在引入更廣製造系統100之後接著進一步描述每一組件之額外細節。
在所繪示之例示性實施例中，製造系統100包括用於固持及退繞基底材料幅材104之基底退繞輥102。基底材料幅材104可為適用於製造用於二次電池之電極總成的電極材料幅材(亦即，陽極材料幅材或陰極材料幅材)、隔板材料或類似者。基底材料幅材104為已捲繞成輥形式之薄片材料，其具有大小經設定以供置放於基底退繞輥102上之中心通孔。在一些實施例中，基底材料幅材104為多層材料，包括例如電極集電器層(亦即，陽極集電器層或陰極集電器層)及其至少一個主表面上之電化學活性材料層(亦即，陽極活性材料層或陰極活性材料層)，且在其他實施例中，基底材料幅材可為單層(例如，隔板材料幅材)。基底退繞輥102可由金屬、金屬合金、複合物、塑膠或允許製造系統100如本文中所描述起作用的任何其他材料形成。在一個實施例中，退繞輥102由不鏽鋼製成且直徑為3吋(76.2 mm)。
如在圖2之實施例中所見，基底材料幅材104橫過邊緣導引件106，以促進基底材料幅材104之退繞。在一個實施例中，邊緣導引件106使用透射型光學感測器以偵測基底材料幅材104之一個邊緣相對於固定參考點的位置。將回饋自邊緣導引件106發送至通常為退繞輥102之「幅材導向」輥，該退繞輥將在垂直於基底材料幅材104之行進方向的方向上移動。在此實施例中，基底材料幅材104接著圍繞惰輪108a傳遞且進入拼接台110。惰輪108a (亦可稱為空轉輥)有助於維持基底材料幅材104之恰當定位及拉伸，以及改變基底材料幅材104之方向。在圖2中所展示之實施例中，惰輪108a在豎直方向上收納基底材料幅材104，且部分圍繞惰輪108a捲繞以使得基底材料幅材104在與輸入方向成實質上九十度之輸出方向上離開惰輪108a。然而，應瞭解，輸入及輸出方向可在不脫離本發明之範疇的情況下變化。在一些實施例中，製造系統100可使用多個惰輪108a至108x，以在基底材料幅材輸送通過製造系統100時改變基底材料幅材的方向一或多次。惰輪108a至108x可由金屬、金屬合金、複合物、塑膠或允許製造系統100如本文中所描述起作用的任何其他材料形成。在一個實施例中，惰輪108a至108x由不鏽鋼製成且具有1吋(25.4 mm)直徑×18吋(457.2 mm)長度之尺寸。
拼接台110經組態以促進將兩個單獨幅材拼接在一起。在一個適合實施例中，當第一基底材料幅材104退繞時，使得基底材料幅材104之後邊緣(未圖示)停在拼接台110內，第二基底材料幅材104之前邊緣(未圖示)退繞至拼接台110中，使得第一幅材之後邊緣及第二幅材之前邊緣彼此鄰近。使用者可接著塗覆黏合劑(諸如膠帶)以將第二幅材之前邊緣接合至第一幅材之後邊緣以在兩個幅材之間形成接縫且產生連續的基底材料幅材。可針對基底材料104之眾多幅材重複此類製程，如由使用者所規定。因此，拼接台110允許將多個基底材料幅材拼接在一起以形成一個連續幅材之可能性。應瞭解，在其他實施例中，使用者可視需要將相同或不同材料幅材拼接在一起。
在一個合適實施例中，在離開拼接台110之後，基底材料幅材104接著在下幅材方向WD上輸送，使得其可進入軋輥112。軋輥112經組態以促進控制基底材料幅材104輸送通過製造系統100之速度。在一個實施例中，軋輥112包括其間具有界定輥隙之空間的至少兩個相鄰輥。輥隙之大小經設定以使得基底材料幅材104與兩個相鄰輥114 (亦稱作「軋輥」)中之每一者相抵，其中壓力足以允許輥摩擦以移動基底材料幅材104，但壓力足夠低以避免對基底材料幅材104造成任何顯著變形或損害。在合適實施例中，由軋輥114施加之與基底材料幅材104相抵之壓力設定在0至210磅的力之間，該力貫穿基底材料幅材104在橫向幅材方向XWD上之橫向幅材跨度S w(亦即，幅材在橫向幅材方向XWD上的邊緣到邊緣距離) (圖6、圖8A)，例如0磅、5磅、10磅、15磅、20磅、25磅、30磅、35磅、40磅、45磅、50磅、55磅、60磅、65磅、70磅、75磅、80磅、85磅、90磅、95磅、100磅、110磅、120磅、130磅、140磅、150磅、160磅、170磅、180磅、190磅、200磅或210磅之力。
在一個合適實施例中，相鄰輥114中之至少一者為柔順輥，其可為由電動馬達驅動之高摩擦輥，且相鄰輥中之另一者為低摩擦被動輥。柔順輥可具有由橡膠或聚合物製成之至少一個外表面，其能夠在基底材料幅材104上提供足夠的握力，以對基底材料幅材104提供推力或拉力，從而輸送其通過製造系統100。在一個實施例中，相鄰輥114中之至少一者為直徑為約3.863吋(98.12 mm)之鋼輥。在另一實施例中，相鄰輥114中之至少一者為直徑為約2.54吋(64.51 mm)之橡膠輥。在又一實施例中，相鄰輥114中之一或多者包括置放在其上之橡膠圈，該橡膠圈可經調整以用於在沿輥之寬度的任何位置處置放，每一圈具有約3.90吋(99.06 mm)之外徑。在一個實施例中，一或多個橡膠圈置放在輥上以在其連續外邊緣接觸基底材料幅材104，從而在下幅材方向WD上驅動基底材料幅材104。因此，藉由經由使用者介面116控制高摩擦輥之旋轉速率來控制基底材料幅材104之速度。在實施例中，幅材在幅材方向上之速度控制為0.001 m/s至10 m/s。在實施例中，幅材在幅材方向WD上之最大速度由幅材及系統組件之慣性指示，使得該幅材保持恰當對準、平整及拉伸，如本文中進一步描述。在其他實施例中，相鄰輥114中之每一者可由任何高摩擦或低摩擦材料製成，其允許製造系統100如本文所描述一般起作用。應瞭解，相鄰輥114中之任一者或兩者可連接至馬達(未圖示)，以用於控制基底材料幅材104穿過輥隙之速度。製造系統100可包括一或多個額外軋輥122、132以便於控制基底材料幅材104輸送通過製造系統100之速度，該速度可經由使用者介面116控制。當使用多個軋輥時，該等軋輥中之每一者可經由使用者介面116設定成相同速度，使得基底材料幅材104平穩地輸送通過製造系統100。在實施例中，基底材料幅材104在幅材方向WD上之速度經控制為0.001 m/s至10 m/s。
製造系統100亦可包括浮輥118。如圖2中所見，所繪示之浮輥118包括彼此間隔開但圍繞浮輥118之一對輥之間的中心軸線連接的一對輥。浮輥118之一對輥可繞中心軸線旋轉，藉此被動地調整基底材料幅材104上的張力。舉例而言，若基底材料幅材104上的張力超過預定臨限值，則浮輥118之一對輥繞中心軸線旋轉以減小幅材上之張力。因此，浮輥118可單獨使用浮輥之質量(例如，一對輥中之一或多者的質量)、彈簧、扭桿或其他可為使用者可調整的或可經由使用者介面116控制的偏置/張力設備，以確保在基底材料幅材上始終保持恰當張力。在一個實施例中，例如藉由使用由鋁製成之中空輥，浮輥118之質量及浮輥之慣性經減小或最小化以允許幅材張力處於或低於500公克力。在其他實施例中，浮輥118之輥由其他輕量材料製成，諸如碳纖維、鋁合金、鎂、其他輕量金屬及金屬合金、玻璃纖維或允許質量足夠低以提供處於或低於500公克力的幅材張力的任何其他合適材料。在又一實施例中，浮輥118之輥平衡以允許基底材料幅材104中之張力為或低於250公克力。
製造系統100包括一或多個雷射系統120a、120b、120c。圖2中所展示之實施例包括三個雷射系統120a-c，但應瞭解，任何數目之雷射系統均可用以允許製造系統100如本文中所描述一般起作用。參看圖3對雷射系統120a-c進行進一步描述。在一個合適實施例中，雷射系統120a-c中之至少一者包括雷射設備300，該雷射設備經組態以朝向切割充氣室304 (圖3)發射雷射光束302。在所說明之實施例中，切割充氣室304包括夾盤306及真空308。夾盤306之細節最佳地展示於圖4及圖13中，其進一步描述於下文中。在一個合適實施例中且如圖4中所繪示，一或多個檢測系統310、312與雷射系統120相鄰，該一或多個檢測系統可為諸如攝影機之視覺檢測設備或允許製造系統100如本文中進一步描述而起作用之任何其他合適的檢測系統。
圖2中所繪示之例示性製造系統100包括一或多個清潔台，諸如刷洗台124及氣刀126。每一清潔台經組態以移除或以其他方式促進自基底材料幅材104移除碎屑(未圖示)，如本文中進一步描述。
圖2之製造系統100包括用以識別缺陷之檢測設備128及用以標記基底材料幅材104以識別所識別缺陷之位置的相關聯缺陷標記設備130，如本文中進一步描述。
在一個合適實施例中，基底材料幅材104經由重繞輥134與間葉材料幅材138一起再捲繞，該間葉材料幅材經由間葉輥136退繞以產生具有由間葉材料138分隔開之電極層的一卷電極140。在一些實施例中，基底材料幅材104可經由重繞輥134再捲繞，而無間葉材料幅材138。
應注意，一系列軋輥112、122、132、惰輪108a-x及浮輥118a-x可共同稱為用於輸送基底材料幅材104通過製造系統100之輸送系統。如本文中所使用，輸送系統或基底材料幅材104之輸送係指基底材料幅材104在幅材方向WD上通過製造系統的預期移動。
參看圖5，基底材料幅材104可為適用於製造用於如本文中所描述之電池中的電極組件的任何材料。舉例而言，基底材料幅材104可為電絕緣隔板材料500、陽極材料502或陰極材料504。在一個合適實施例中，基底材料幅材104為適用作二次電池中之隔板的電絕緣及離子可滲透高分子編織材料。
在另一合適實施例中且仍參考圖5，基底材料幅材104為陽極材料幅材502，其可包括陽極集電器層506及陽極活性材料層508。陽極集電器層506可包含導電金屬，諸如銅、銅合金或適合作為陽極集電器層之任何其他材料。陽極活性材料層508可形成為陽極集電器層506之第一表面上的第一層及陽極集電器層506之第二相對表面上的第二層。在另一實施例中，陽極集電器層506與陽極活性材料層508可互混。第一表面及第二相對表面可稱為基底材料幅材104之主表面或前表面及後表面。如本文所使用，主表面係指由以下各者形成之平面所界定之表面：基底材料幅材在下幅材方向WD上之長度及基底材料幅材104在橫向幅材方向XWD上之跨度。
一般而言，當基底材料幅材104為陽極材料幅材時，其陽極活性材料層將(各自)具有至少約10 um之厚度。舉例而言，在一個實施例中，陽極活性材料層將(各自)具有至少約40 um之厚度。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陽極活性材料層將(各自)具有至少約80 um之厚度。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陽極活性材料層將(各自)具有至少約120 um之厚度。然而，通常，陽極活性材料層將(各自)具有小於約60 um或甚至小於約30 um之厚度。
例示性陽極活性材料包括碳材料，諸如石墨及軟碳或硬碳，或石墨烯(例如單壁或多壁碳奈米管)，或能夠嵌入鋰或與鋰形成合金之一系列金屬、半金屬、合金、氧化物、氮化物及化合物中之任一者。能夠構成陽極材料之金屬或半金屬之特定實例包括石墨、錫、鉛、鎂、鋁、硼、鎵、矽、Si/C複合物、Si/石墨共混物、氧化矽(SiOx)、多孔Si、金屬間Si合金、銦、鋯、鍺、鉍、鎘、銻、銀、鋅、砷、鉿、釔、鋰、鈉、石墨、碳、鈦酸鋰、鈀及其混合物。在一個例示性實施例中，陽極活性材料包含鋁、錫或矽，或其氧化物、其氮化物、其氟化物或其其他合金。在另一例示性實施例中，陽極活性材料包含矽或其合金或氧化物。
在一個實施例中，使陽極活性材料微結構化以提供顯著的空隙體積分數，從而隨著充電及放電過程期間鋰離子(或其他載體離子)併入至負電極活性材料中或離開負電極活性材料，適應體積膨脹及收縮。一般而言，陽極活性材料層(中之每一者)之空隙體積分數為至少0.1。然而，通常，陽極活性材料層(中之每一者)之空隙體積分數不大於0.8。舉例而言，在一個實施例中，陽極活性材料層(中之每一者)之空隙體積分數為約0.15至約0.75。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極活性材料層(中之每一者)之空隙體積分數為約0.2至約0.7。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極活性材料層(中之每一者)之空隙體積分數為約0.25至約0.6。
視微結構化陽極活性材料之組成及其形成方法而定，微結構化陽極活性材料可包含大孔、微孔或中孔材料層或其組合，諸如微孔與中孔之組合或中孔與大孔之組合。微孔材料之特性典型地在於小於10 nm之孔隙尺寸、小於10 nm之壁尺寸、1-50微米之孔隙深度及一般藉由「多孔」及不規則外觀表徵、不光滑壁及支化孔隙之孔隙形態。中孔材料之特性典型地在於10-50 nm之孔隙尺寸、10-50 nm之壁尺寸、1-100微米之孔隙深度及一般藉由在某種程度上輪廓分明或樹枝狀的孔隙之支化孔隙表徵之孔隙形態。大孔材料之特性典型地在於大於50 nm之孔隙尺寸、大於50 nm之壁尺寸、1-500微米之孔隙深度及可為不同直鏈、支化或樹枝狀且有光滑或粗糙壁之孔隙形態。另外，空隙體積可包含敞開或閉合的空隙或其組合。在一個實施例中，空隙體積包含敞開空隙，亦即，負電極活性材料含有在負電極活性材料之側表面處具有開口之空隙，鋰離子(或其他載體離子)可經由該等開口進入或離開陽極活性材料；例如，鋰離子可在離開陰極活性材料之後經由空隙開口進入陽極活性材料。在另一實施例中，空隙體積包含閉合的空隙，亦即，陽極活性材料含有陽極活性材料包圍之空隙。一般而言，敞開的空隙可提供載體離子之更大界面表面積，而閉合的空隙往往不易受固體電解質界面影響，同時各自為載體離子進入後陽極活性材料之膨脹提供空間。在某些實施例中，因此，較佳地，陽極活性材料包含敞開且閉合的空隙之組合。
在一個實施例中，陽極活性材料包含多孔鋁、錫或矽或其合金、氧化物或氮化物。多孔矽層可例如藉由陽極化，藉由蝕刻(例如藉由將諸如金、鉑、銀或金/鈀之貴重金屬沈積於單晶矽之表面上且用氫氟酸與過氧化氫之混合物蝕刻表面)或藉由諸如圖案化化學蝕刻之此項技術中已知之其他方法形成。另外，多孔陽極活性材料將一般具有至少約0.1，但小於0.8之孔隙度分數，且具有約1至約100微米之厚度。舉例而言，在一個實施例中，陽極活性材料包含多孔矽，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙度分數。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極活性材料包含多孔矽，具有約10至約80微米之厚度，且具有約0.15至約0.7之孔隙度分數。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陽極活性材料包含多孔矽，具有約20至約50微米之厚度，且具有約0.25至約0.6之孔隙度分數。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極活性材料包含多孔矽合金(諸如矽化鎳)，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙度分數。
在另一實施例中，陽極活性材料層包含鋁、錫或矽或其合金之纖維。個別纖維可具有約5 nm至約10,000 nm之直徑(厚度尺寸)及一般對應於陽極活性材料之厚度的長度。矽之纖維(奈米線)可例如藉由此項技術中已知之化學氣相沈積或其他技術，諸如蒸氣液體固體(VLS)生長及固體液體固體(SLS)生長形成。另外，陽極活性材料將一般具有至少約0.1，但小於0.8之孔隙度分數，且具有約1至約200微米之厚度。舉例而言，在一個實施例中，陽極活性材料包含矽奈米線，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙度分數。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極活性材料包含矽奈米線，具有約10至約80微米之厚度，且具有約0.15至約0.7之孔隙度分數。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陽極活性材料包含矽奈米線，具有約20至約50微米之厚度，且具有約0.25至約0.6之孔隙度分數。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極活性材料包含矽合金(諸如矽化鎳)之奈米線，具有約5至約100微米之厚度，且具有約0.15至約0.75之孔隙度分數。
一般而言，陽極集電器將具有至少約10 3西門子/cm之電導率。舉例而言，在一個此類實施例中，陽極集電器將具有至少約10 4西門子/cm之電導率。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陽極集電器將具有至少約10 5西門子/cm之電導率。適用作陽極集電器之例示性導電材料包括金屬，諸如銅、鎳、鈷、鈦及鎢，及其合金。
再次參看圖5，在另一合適實施例中，基底材料幅材104為陰極材料幅材504，其可包括陰極集電器層510及陰極活性材料層512。陰極材料之陰極集電器層510可包含鋁、鋁合金、鈦或適用作陰極集電器層之任何其他材料。陰極活性材料層512可形成為陰極集電器層510之第一表面上的第一層及陰極集電器層510之第二相對表面上的第二層。陰極活性材料層512可塗佈至陰極集電器層510之一側或兩側上。應注意，集電器與電流導體可在本文中互換使用。類似地，陰極活性材料層512可塗佈至陰極集電器層510之一或兩個主表面上。在另一實施例中，陰極集電器層510可與陰極活性材料層512互混。
一般而言，當基底材料幅材104為陰極材料幅材時，其陰極活性材料層將(各自)具有至少約20 um之厚度。舉例而言，在一個實施例中，陰極活性材料層將(各自)具有至少約40 um之厚度。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陰極活性材料層將(各自)具有至少約60 um之厚度。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陰極活性材料層將(各自)具有至少約100 um之厚度。然而，通常，陰極活性材料層將(各自)具有小於約90 um或甚至小於約70 um之厚度。
例示性陰極活性材料包括廣泛範圍的陰極活性材料中之任一者。舉例而言，對於鋰離子電池，陰極活性材料可包含選自過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氮化物、鋰-過渡金屬氧化物、鋰-過渡金屬硫化物之陰極活性材料，且可選擇性地使用鋰-過渡金屬氮化物。此等過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物及過渡金屬氮化物之過渡金屬元素可包括具有d-殼或f-殼之金屬元素。此類金屬元素之特定實例為Sc、Y、鑭系元素、錒系元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pb、Pt、Cu、Ag及Au。額外陰極活性材料包括LiCoO 2、LiNi 0.5Mn 1.5O 4、Li(Ni xCo yAl z)O 2、LiFePO 4、Li 2MnO 4、V 2O 5、氧硫化鉬、磷酸鹽、矽酸鹽、釩酸鹽、硫、含硫化合物、氧(空氣)、Li(Ni xMn yCo z)O 2及其組合。
一般而言，陰極集電器將具有至少約10 3西門子/cm之電導率。舉例而言，在一個此類實施例中，陰極集電器將具有至少約10 4西門子/cm之電導率。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陰極集電器將具有至少約10 5西門子/cm之電導率。例示性陰極集電器包括金屬，諸如鋁、鎳、鈷、鈦及鎢，及其合金。
再次參看圖5，在另一合適實施例中，基底材料幅材104為電絕緣但離子可滲透之隔板材料幅材。電絕緣隔板材料500經調適以使陽極群之各部件與二次電池之陰極群之各部件電隔離。電絕緣隔板材料500將通常包括可由非水性電解質滲透之微孔隔板材料；舉例而言，在一個實施例中，微孔隔板材料包括具有至少50 Å，更典型地在約2,500 Å範圍內之直徑的孔隙，及在約25%至約75%範圍內，更典型地在約35%至55%範圍內之孔隙度。
一般而言，當基底材料幅材104為電絕緣隔板材料幅材時，電絕緣隔板材料將具有至少約4 um之厚度。舉例而言，在一個實施例中，電絕緣隔板材料將具有至少約8 um之厚度。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，電絕緣隔板材料將具有至少約12 um之厚度。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，電絕緣隔板材料將具有至少約15 um之厚度。然而，通常，電絕緣隔板材料將具有小於約12 um或甚至小於約10 um之厚度。
在一個實施例中，微孔隔板材料包含顆粒材料及黏合劑，且具有至少約20 vol%之孔隙度(空隙分數)。微孔隔板材料之孔將具有至少50 Å且將通常在約250 Å至2,500 Å範圍內之直徑。微孔隔板材料將通常具有小於約75%之孔隙度。在一個實施例中，微孔隔板材料具有至少約25 vol%之孔隙度(空隙分數)。在一個實施例中，微孔隔板材料將具有約35%至55%之孔隙度。
微孔隔板材料之黏合劑可選自廣泛範圍的無機或聚合材料。舉例而言，在一個實施例中，黏合劑係選自由以下各者組成之群的有機材料：矽酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽、鋁矽酸鹽及氫氧化物，諸如氫氧化鎂、氫氧化鈣等。舉例而言，在一個實施例中，黏合劑為衍生自含有偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟丙烯及其類似者之單體之氟聚合物。在另一實施例中，黏合劑為具有不同分子量及密度範圍中之任一者之聚烯烴，諸如聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯。在另一實施例中，黏合劑係選自由以下各者組成之群：乙烯-二烯-丙烯三元共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚縮醛及聚乙二醇二丙烯酸酯。在另一實施例中，黏合劑係選自由以下各者組成之群：甲基纖維素、羧甲基纖維素、苯乙烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、聚丙烯醯胺、聚乙烯醚、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸及聚氧化乙烯。在另一實施例中，黏合劑係選自由以下各者組成之群：丙烯酸酯、苯乙烯、環氧樹脂及聚矽氧。在另一實施例中，黏合劑係前述聚合物中之兩者或更多者之共聚物或共混物。
微孔隔板材料所包含之顆粒材料亦可選自廣泛範圍的材料。一般而言，此類材料在操作溫度下具有相對較低電子及離子導電率且並不在接觸微孔隔板材料之電池電極或集電器之操作電壓下腐蝕。舉例而言，在一個實施例中，顆粒材料具有小於1×10 -4S/cm之載體離子(例如，鋰)之電導率。藉助於其他實例，在一個實施例中，顆粒材料具有小於1×10 -5S/cm之載體離子之電導率。藉助於其他實例，在一個實施例中，顆粒材料具有小於1×10 -6S/cm之載體離子之電導率。例示性顆粒材料包括顆粒聚乙烯、聚丙烯、TiO 2-聚合物複合物、二氧化矽氣凝膠、煙霧狀二氧化矽、矽膠、二氧化矽水凝膠、二氧化矽乾凝膠、二氧化矽溶膠、膠態二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、高嶺土、滑石、矽藻土、矽酸鈣、矽酸鋁、碳酸鈣、碳酸鎂，或其組合。舉例而言，在一個實施例中，顆粒材料包含顆粒氧化物或氮化物，諸如TiO 2、SiO 2、Al 2O 3、GeO 2、B 2O 3、Bi 2O 3、BaO、ZnO、ZrO 2、BN、Si 3N 4、Ge 3N 4。參見例如P. Arora及J. Zhang，「電池隔板」，化學綜述(Chemical Reviews) 2004，104, 4419-4462。在一個實施例中，顆粒材料將具有約20 nm至2微米，更典型地200 nm至1.5微米之平均粒徑。在一個實施例中，顆粒材料將具有約500 nm至1微米之平均粒徑。
在替代性實施例中，微孔隔板材料所包含之顆粒材料可能受諸如燒結、黏結、固化等技術束縛，同時維持電解質進入所需之空隙分數以提供電池功能之離子電導率。
在組裝的能量儲存設備中，微孔隔板材料由適用作二次電池電解質之非水性電解質滲透。通常，非水性電解質包含鋰鹽及/或溶解於有機溶劑及/或溶劑混合物中之鹽的混合物。例示性鋰鹽包括無機鋰鹽，諸如LiClO 4、LiBF 4、LiPF 6、LiAsF 6、LiCl及LiBr；及有機鋰鹽，諸如LiB(C 6H 5) 4、LiN(SO 2CF 3) 2、LiN(SO 2CF 3) 3、LiNSO 2CF 3、LiNSO 2CF 5、LiNSO 2C 4F 9、LiNSO 2C 5F 11、LiNSO 2C 6F 13及LiNSO 2C 7F 15。使鋰鹽溶解之例示性有機溶劑包括環酯、鏈酯、環醚及鏈醚。環酯之特定實例包括碳酸伸丙酯、碳酸伸丁酯、γ-丁內酯、碳酸伸乙烯酯、2-甲基-γ-丁內酯、乙醯基-γ-丁內酯及γ-戊內酯。鏈酯之特定實例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙酯、碳酸甲基丁酯、碳酸甲基丙酯、碳酸乙基丁酯、碳酸乙基丙酯、碳酸丁基丙酯、丙酸烷基酯、丙二酸二烷基酯，及乙酸烷基酯。環醚之特定實例包括四氫呋喃、烷基四氫呋喃、二烷基四氫呋喃、烷氧基四氫呋喃、二烷氧基四氫呋喃、1,3-二氧雜環戊烷、烷基-1,3-二氧雜環戊烷及1,4-二氧雜環戊烷。鏈醚之特定實例包括1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、二乙醚、乙二醇二烷基醚、二乙二醇二烷基醚、三乙二醇二烷基醚及四乙二醇二烷基醚。
在一個實施例中，基底材料幅材104可具有分別黏附至陽極活性材料層508或陰極活性材料層512之一個或兩個表面的膠帶層(未圖示)。接著可稍後在剝蝕部及切割(下文描述)之後移除黏接層以移除非所要材料或碎屑。
參考圖2至圖6進一步描述雷射系統120a-c之實施例。基底材料幅材104在幅材方向WD上進入雷射系統120。在一個實施例中，基底材料幅材104在尚未經剝蝕部或切割之第一條件400下進入雷射系統120a。因此，第一條件400下的基底材料幅材104應實質上不具有缺陷或自初始狀態更改。基底材料幅材104經過夾盤306，該夾盤包括複數個真空孔406。真空孔406與真空308流體連接，以在基底材料幅材104通過真空孔406時對其施加真空壓力。真空孔406可交錯及/或倒角以允許基底材料幅材104更易於通過彼處而無擦損。孔之橫截面積必須足夠小以防止基底材料幅材104在其中被抽出，但足夠大以允許適當氣流自真空穿過。真空壓力有助於使基底材料幅材104在其輸送穿過夾盤306時保持處於實質上平坦/平面狀態。在一些合適實施例中，雷射系統120對焦點敏感，且在此等實施例中，關鍵的是使基底材料幅材104與雷射輸出313保持實質上恆定的距離，以確保雷射光束302在切割或剝蝕部製程期間接觸基底材料幅材104時處於焦點。因此，可例如經由使用者介面116實時監測及調整經由真空孔406之真空壓力，以確保基底材料幅材104在夾盤306上保持實質上平坦且在被處理時不翹起或翹曲。真空孔之橫截面形狀可為圓形、正方形、矩形、橢圓形或允許夾盤306如本文中所描述一般起作用之任何其他形狀。
如圖4中所見，夾盤306包括由上游邊緣412及下游邊緣414界定之開口410。所繪示夾盤306包括在下游邊緣414上之斜面416。在此實施例中，斜面416促進基底材料幅材104通過下游邊緣414而不使下游邊緣414鉤住或擋住基底材料幅材104。斜面416之角度α可介於1度與90度之間，諸如5度、10度、15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度或允許斜面416如本文中所描述一般起作用的任何其他角度。舉例而言，在所說明之實施例中，角度α為大約25度。已發現，若斜面416之角度α大於通過斜面416之基底材料幅材104的偏轉，則效能得以改良。斜面416的上邊緣418可被切成圓角，以提供自斜面416至夾盤306的表面的平滑移轉。
在一個合適實施例中，夾盤306係由鋁形成。然而，夾盤306可由鋁合金、複合物、金屬或金屬合金或允許夾盤306如本文中所描述一般起作用之任何其他合適材料形成。
在一個合適實施例中，基底材料幅材104首先藉由雷射光束302 (圖3)剝蝕部以在基底材料幅材104中產生剝蝕部404 (圖4)。在一個實施例中，基底材料幅材104為陽極材料502，且剝蝕部404移除陽極活性材料層508以暴露陽極集電器層506 (圖5)。在另一實施例中，基底材料幅材104為陰極材料504，且剝蝕部404移除陰極活性材料層512以暴露陰極電流導體510。在一個實施例中，剝蝕部404經組態為電極凸片520 (經調適以將陰極集電器及陽極集電器分別電連接至二次電池之正極端子及負極端子)。當使用雷射系統120a以在基底材料幅材104中形成剝蝕部404時，雷射光束302之功率經設定至能夠實質上完全或徹底移除塗佈層但不會損壞或切斷集電器層之位準。在使用中，例如經由使用者介面116控制雷射光束302，以在基底材料幅材104處於運動中且在下幅材方向WD上輸送時產生剝蝕部404。在基底材料幅材104之每一側上產生剝蝕部404，如圖5中最佳地展示。在一個實施例中，在形成剝蝕部404之後，雷射系統120a形成基準特徵602 (諸如孔)，如本文中進一步描述。在另一實施例中，可使用多個雷射以各自剝蝕部基底材料幅材104之一部分以各自產生一或多個剝蝕部404，從而增加製造系統100之輸送量。
進一步參看圖2、圖3及圖4，在製造製程之另一階段中，基底材料幅材104在下幅材方向WD上朝向雷射系統120a之切割區域408輸送。切割區域408包括夾盤306之開口410。在一個實施例中，開口410與真空308流體連通，以在基底材料幅材104通過開口410時對其施加真空壓力。在一個合適實施例中，開口410在橫向幅材方向XWD上比基底材料幅材104更寬，使得基底材料幅材104在橫向幅材方向XWD上之整個寬度懸浮於開口410上方。在一個實施例中，可存在第二真空，其經組態以均衡基底材料幅材104相對於夾盤306的壓力。在此實施例中，壓力之均衡有助於在基底材料幅材104通過開口410時使其保持在實質上平坦/平面狀態下且處於一致高度，此有助於將雷射光束302之焦點維持在基底材料幅材104上。在一個實施例中，載體幅材可用於支撐基底材料幅材104。在一些實施例中，載體幅材使用低黏性黏合劑或靜電紡紗以可移除方式附接至基底材料幅材。在此類實施例中，附接具有足夠黏著性以在處理期間保持附接至基底材料幅材，但可移除而不會對基底材料幅材造成損壞。在一個實施例中，載體幅材係在基底材料幅材104處理期間不吸收正使用之雷射波長的材料，使得載體幅材將不被切斷、汽化或剝蝕部，且因此可再用於其他基底材料幅材。
雷射系統120a經組態以切割一或多個型樣(諸如個別電極型樣800 (圖8)，其亦可稱為電極撕裂型樣)，該等型樣各自為基底材料幅材104中的電極結構群之部件，同時基底材料幅材處於開口410上方。參看圖6，型樣可包括界定電極在橫向幅材方向XWD上之縱向邊緣的一或多個縱向邊緣切口600。當基底材料幅材在下幅材方向WD上輸送時，使用在橫向幅材方向XWD上切割基底材料幅材104的雷射光束302切割縱向邊緣切口600。橫向幅材方向XWD正交於下幅材方向WD。應注意，在一個實施例中，為了產生實質上垂直於下幅材方向WD之縱向邊緣切口600，雷射光束302必須經控制以相對於下幅材方向WD成角度地行進，以考慮基底材料幅材104在下幅材方向WD上之移動。舉例而言，當基底材料幅材104在下幅材方向WD上移動時，雷射光束302之路徑在初始切割位置604處投影至基底材料幅材104上，且接著與基底材料幅材104在幅材方向上之運動同步。因此，雷射光束302之路徑經控制以在橫向幅材方向XWD及下幅材方向WD兩者上行進，直至到達末端切割位置606以產生縱向邊緣切口600。在此實施例中，將補償因數應用於雷射光束302之路徑以允許在基底材料幅材在幅材方向WD上連續行進時在橫向幅材方向XWD上進行切割。應瞭解，雷射光束302行進之角度基於基底材料幅材104在下幅材方向WD上的速度而變化。在另一實施例中，基底材料幅材104在雷射處理操作期間暫時停止，且因此雷射光束302之路徑無需考慮基底材料幅材在下幅材方向WD上行進之運動。此類實施例可被稱作步驟製程或步驟及重複製程。在雷射處理期間，雷射系統120a-c中之一或多者使用重複對準特徵，諸如基準特徵602以在雷射處理操作期間調整/對準雷射光束302，例如以補償基底材料幅材104之定位的可能變化。
應瞭解，儘管如本文中所描述之雷射處理操作使得縱向邊緣切口600界定在橫向幅材方向XWD上，使得電極型樣之重複型樣在橫向幅材方向XWD上對準，但在其他實施例中，可控制本文中所描述之雷射處理操作使得縱向邊緣切口600及所有相關聯切口、穿孔及剝蝕部操作分別垂直地定向。舉例而言，縱向邊緣切口600可在下幅材方向WD上對準，使得電極型樣800群在下幅材方向WD而非橫向幅材方向XWD上對準。
在一個實施例中，雷射系統120a切割電極型樣中之一或多者之間的連接桿614。連接桿614可用於在電極型樣群之間劃定。舉例而言，在圖6中所展示之實施例中，在五個個別電極型樣群之間切割連接桿614。然而，在其他實施例中，連接桿614可包括於任何數目之個別電極型樣之後或根本不存在。連接桿分別由上游連接桿邊緣切口616及下游連接桿邊緣切口618界定。在一些實施例中，連接桿614大小經設定以在處理期間向幅材提供額外結構剛性。
另外，在一個合適實施例中，雷射系統120a在基底材料幅材104中切割一或多個重複對準特徵，諸如複數個基準特徵602。在一個實施例中，基準特徵602係基準通孔。在基底材料幅材104上的已知位置處切割基準特徵602。基準特徵602在圖6中示出為圓形，但可為如圖5中所示為矩形，或允許製造系統100如本文中所描述一般起作用之任何大小或形狀。基準特徵602由量測位置及行進速度的視覺檢測系統310、312中之一或多者追蹤。基準特徵602之量測接著用以精確地允許基底材料幅材104上的型樣在下幅材方向WD及橫向幅材方向XWD兩者上前後對準。雷射系統120a亦可切割複數個定軌器孔612，該等定軌器孔可用於對準基底材料幅材104，或可用作與齒輪1210 (圖12)接合以用於基底材料幅材104之輸送、定位及拉伸控制的孔。定軌器孔612可為圓形、正方形或允許製造系統100如本文中所描述一般起作用之任何其他形狀。在另一合適實施例中，基底材料幅材104在退繞且輸送通過製造系統100之前在其中預切割複數個定軌器孔612及/或基準特徵602。在一個實施例中，基準特徵602與電極型樣800之比率為一比一。在其他實施例中，基準特徵與電極型樣800之比率可為一比二或一比多。
參看圖2及圖6，在一個合適實施例中，雷射系統120a在基底材料幅材104中切割第一孔洞608及第二孔洞610作為電極型樣之部分。第一孔洞608亦可被稱作「外部孔洞」，此係因為其在橫向幅材方向XWD上位於電極型樣外部，且第二孔洞610亦可被稱作「內部孔洞」，此係因為其在橫向幅材方向XWD上位於外部孔洞內部。孔洞608、610最佳地展示於圖7中，其為基底材料幅材104之部分615 (圖6)的放大視圖。第一孔洞608係藉由使用雷射光束302進行雷射切割而形成，而基底材料幅材定位於夾盤306中之開口410上方。第一孔洞608在與下幅材方向WD對準之方向上形成為線性狹縫(例如，貫穿切口)。重要的是，第一孔洞608未延伸跨過電極之整個寬度W e。實際上，外部開封帶700保持在孔洞608之上游及下游邊緣兩者上，以確保電極型樣保持連接至基底材料幅材104。
類似地，進一步參考圖6及圖7，第二孔洞610形成在第一孔洞608內側(在橫向幅材方向XWD上)。在一個合適實施例中，第二孔洞610形成為在下幅材方向WD上由內部開封帶702分隔開之一條縫隙。在所展示實施例中，第二孔洞610與通孔704相交。在所說明之實施例中，內部開封帶702之長度為外部開封帶700的至少兩倍，使得分離外部開封帶所需之斷裂力大致為將內部開封帶702自基底材料幅材104分離所需之斷裂力的一半。在其他實施例中，第一開封帶與第二開封帶之斷裂強度之比率可變化，但較佳的是外部開封帶700具有低於內部開封帶702之斷裂強度，使得在對基底材料幅材104之邊緣施加拉力或剪應力之後，外部開封帶700將在內部開封帶702之前斷裂。
參看圖3、圖4及圖6，藉由針對縱向邊緣切口600、基準特徵602以及夾盤306之開口410上方之第一孔洞608及第二孔洞610執行雷射切割，其允許碎屑通過開口410且亦允許真空308收集在雷射切割製程期間形成之碎屑。
在一個合適實施例中，雷射系統120a經組態為第一剝蝕部台。在此實施例中，雷射系統120a在基底材料幅材104之第一表面上形成如上文所描述之剝蝕部404。在離開雷射系統120a後，基底材料幅材經過惰輪108d，該惰輪以一方式翻轉基底材料幅材104，其方式使得基底材料幅材之第二表面(與第一表面相對)經定位以供雷射系統120b處理，該雷射系統在此實施例中經組態為第二剝蝕部台。在此實施例中，雷射系統120b經組態以使用基準特徵602以確保在下幅材方向WD及橫向幅材方向XWD上對準。因此，雷射系統120b對基底材料幅材104之相對表面執行第二剝蝕部製程，使得基底材料幅材104之每一表面上的剝蝕部404在下幅材方向WD及橫向幅材方向XWD上對準。在一個實施例中，剝蝕部404經組態為電極之集電器凸片。
在一個實施例中，圖2中所見之雷射系統120c經組態為雷射切割台。在此實施例中，雷射系統120c執行雷射切割，諸如縱向邊緣切口600以及第一孔洞608及第二孔洞610。
在一個合適實施例中，雷射系統120a-c之雷射設備300中之一或多者為20瓦特之光纖雷射。在實施例中，雷射系統120a-c之合適雷射設備300具有10瓦特至5,000瓦特範圍內之雷射功率，諸如10 W至100 W、100 W至250 W、250 W至1 kW、1 kW至2.5 kW、2.5 kW至5 kW。合適雷射設備300將包括波長為150 nm至10.6 µm之雷射光束，該波長例如為150 nm至375 nm、375 nm至750 nm、750 nm至1,500 nm及1,500 nm至10.6 µm。在實施例中，雷射設備300將能夠具有連續波(cw)、微秒(µs)、奈秒(ns)、皮秒(ps)及飛秒(fs)脈衝類型中之一或多者的雷射脈衝寬度類型。此等雷射類型中之任一者可單獨或組合地用作雷射系統120a-c之雷射設備300。在其他合適實施例中，雷射設備300為能夠允許雷射系統120a-c如本文中所描述一般執行之任何其他雷射。
在一些實施例中，基底材料幅材104可包括在裝載至製造系統100中之前已經機器衝壓或雷射切割之基準特徵602。在另一合適實施例中，基準特徵602可隨後經機械衝壓以在基底材料幅材之第一表面上形成剝蝕部404。在其他合適實施例中，製造系統100可包括一或多個額外機械衝壓，其可用以形成縱向邊緣切口600及/或第一孔洞608及第二孔洞610中之一或多者。
在一個實施例中，輸送系統之輥中之一或多者可並非為完美的圓形，使得輥具有偏心率。在此情況下，尤其在偏心輥為軋輥之情況下，基底材料幅材可以一方式輸送，其方式使得基底材料幅材104之位置取決於偏心輥之哪一部分與幅材接觸而以不同方式前進。舉例而言，若偏心輥具有半徑超出該輥之預期半徑的部分，則當輥之較大半徑部分正推動/拉動幅材時，幅材相較於預期可在下幅材方向WD上進一步前進。同樣地，若偏心輥具有減小之半徑部分，則幅材可相較於預期在下幅材方向WD上前進更少距離。因此，在一個實施例中，一或多個偏心輥可經映射以判定半徑與徑向位置。接著可控制雷射系統120a-c以基於一或多個輥之映射來調整雷射光束302位置以靠考慮偏心率。在一個實施例中，輥之映射可儲存於使用者介面116之記憶體中。
在已離開雷射系統120a-c中之一或多者後，基底材料幅材可輸送至一或多個清潔台，諸如刷洗台124及氣刀126。在一個合適實施例中，刷洗台124包括在橫向幅材方向XWD上行進之刷子1000 (圖10及圖11)。刷子1000包括由刷毛固持器1004固持之一組刷毛1002。刷子1000經組態以允許刷毛1002密切接觸基底材料幅材104之表面且自其移除或去除任何碎屑。刷毛1002對基底材料幅材104之表面的接觸壓力必須足夠低以使得其不會破裂、斷裂或以其他方式造成電極型樣之缺陷，且保持電極型樣附接至基底材料幅材104。在一個實施例中，刷毛1002與基底材料幅材104之表面之間的法向力為0至2磅，諸如0.1磅、0.2磅、0.3磅、0.4磅、0.5磅、0.6磅、0.7磅、0.8磅、0.9磅、1.0磅、1.1磅、1.2磅、1.3磅、1.4磅、1.5磅、1.6磅、1.7磅、1.8磅、1.9磅或2.0磅。在其他實施例中，法向力可大於2.0磅。
在一個實施例中，刷毛1002之長度為¾吋(19.05 mm)。在一個實施例中，刷毛1002插入或夾持在刷毛固持器1004內大約1/8吋處。刷毛之直徑可為0.003吋(0.076 mm)至0.010吋(0.254 mm)，諸如0.003吋(0.076)、0.004吋(0.101 mm)、0.005吋(0.127 mm)、0.006吋(0.152 mm)、0.007吋(0.177 mm)、0.008吋(0.203 mm)、0.009吋(0.228 mm)及0.010吋(0.254 mm)。在一個合適實施例中，刷毛1002係尼龍刷毛。然而，在其他實施例中，刷毛1002可為允許刷子1000如本文中所描述一般起作用之任何其他天然或合成材料。
進一步參看圖10及圖11，在一個合適實施例中，為了實現刷子1000在橫向幅材方向XWD上之移動，刷子1000經由可旋轉耦接件1008，諸如軸承、襯套或類似者連接至曲柄臂1006。曲柄臂1006經由第二可旋轉耦接件1012可旋轉地耦接至驅動輪1010。可旋轉耦接件耦接至偏離驅動輪1010中心之位置，使得曲柄臂1006在橫向幅材方向XWD上以來回運動方式振盪刷子1000。驅動輪1010耦接至馬達1014以實現驅動輪之旋轉。位置感測器1016感測耦接至驅動輪1010之刷子位置標記1018之位置。因此，位置感測器1016可量測每驅動輪1010之時間之相位(例如，角度位置)及旋轉。在一個實施例中，驅動輪1010經控制在0至300轉/分鐘(「rpm」) (例如刷子1000每分鐘刷0至300次)之範圍內，諸如0 rpm、25 rpm、50 rpm、75 rpm、100 rpm、125 rpm、150 rpm、175 rpm、200 rpm、225 rpm、250 rpm、275 rpm以及300 rpm。在其他實施例中，驅動輪1010之rpm可大於300 rpm。應注意，歸因於曲柄臂1006與驅動輪1010連接，驅動輪1010之恆定rpm將引起刷子1000之正弦速度變化。
在一個合適實施例中，第二刷子(未圖示)位於接觸基底材料幅材104之相對表面的位置中。在此實施例中，可實質上與第一刷子1000相同的第二刷子經組態以在與第一刷子相對之方向上行進，且適當地與第一刷子成180度異相。可經由位置感測器1016及第二刷子之等效位置感測器判定第一刷子及第二刷子之相位。在此實施例中，第一刷子及第二刷子之刷毛共同的接觸壓力必須足夠低以使得其不會破裂、斷裂或以其他方式造成電極型樣之缺陷，且保持電極型樣附接至基底材料幅材104。
在一個實施例中，刷子1000具有刷毛寬度1022，該刷毛寬度在橫向幅材方向XWD上比基底材料幅材104在橫向幅材方向XWD上之寬度寬。舉例而言，在一個實施例中，刷毛寬度1022具有足夠寬度，使得當刷子1000在橫向幅材方向XWD上振盪時，刷毛1002在刷子1000之整個運動範圍中保持與基底材料幅材104之表面接觸。刷子1000之振盪速率及由刷毛1002抵靠基底材料幅材104之表面施加的壓力可藉由使用者使用使用者介面116來控制。
刷洗台124可裝配有真空系統，該真空系統經組態以產生真空通過刷台孔1020以抽空已自基底材料幅材104之一或多個表面刷去的碎屑。在此實施例中，碎屑可自基底材料幅材104刷去且下落，或通過刷台孔1020吸走。刷台孔1020示出為圓形，但可為允許刷洗台124如本文中所描述一般起作用之任何形狀。另外，刷台孔1020之上部邊緣可經倒角，及/或在適當位置交錯以允許基底材料幅材104更易於越過其而不使基底材料幅材之邊緣鉤在其上。在一個實施例中，可將真空度控制為0至140吋H 2O，諸如0 in H 2O、10 in H 2O、20 in H 2O、30 in H 2O、40 in H 2O、50 in H 2O、60 in H 2O、70 in H 2O、80 in H 2O、90 in H 2O、100 in H 2O、110 in H 2O、120 in H 2O、130 in H 2O及140 in H 2O。在一些實施例中，將真空之流動速率控制在約0至425立方呎/分鐘(「cfm」)，諸如0 cfm、25 cfm、50 cfm、75 cfm、100 cfm、125 cfm、150 cfm、175 cfm、200 cfm、225 cfm、250 cfm、275 cfm、300 cfm、325 cfm、350 cfm、375 cfm、400 cfm、425 cfm。在其他實施例中，真空度及流動速率可分別大於140 in H 2O及425 cfm。將真空度及流動速率控制在一範圍內，使得將碎屑自基底材料幅材104吸走，而基底材料幅材104與輸送系統組件之間不產生不必要摩擦。在一些實施例中，此類真空度及流動速率適用於使用真空之系統的所有其他組件。
在另一合適實施例中，第一刷子及第二刷子中之一或多者可包括量測或監測刷子施加於電極材料幅材802上的壓力的負荷感測器。如圖8中所示，在已如本文所描述處理之後，電極材料幅材802係指幅材，使得電極型樣群800已形成於其中。在此實施例中，第一刷子及第二刷子可經由使用者介面116控制以基於刷子刷毛磨損或電極厚度或表面粗糙度之變化維持對電極材料幅材802之均勻刷塗壓力。
在另一合適實施例中，第一刷子及第二刷子中之一或多者經組態以至少部分地在下幅材方向WD上以等效於電極材料幅材802之速度變化率的速度變化率移動，從而保持刷子與電極材料幅材802在下幅材方向WD上的速度差實質上為零。
在又一合適實施例中，刷洗台124可裝配有位置感測器，該位置感測器為用以判定第一刷子及第二刷子之相位的相位量測感測器1016。在一個此類實施例中，相位感測器可量測第一刷子及第二刷子之內部感測器旗標1018之位置。在此實施例中，相位量測感測器1016判定第一刷子及第二刷子是否在預定相位差範圍內，諸如180度異相、90度異相或零度異相或允許製造系統100如本文中所描述一般起作用之任何其他合適相位差。如本文中所使用，刷子之「相位」係指刷子之角度位置，使得兩個獨立刷子之刷毛將在「同相」時對準。
在再一實施例中，超音波換能器(未圖示)可經組態以將超音波振動施加至第一刷子及第二刷子中之一或多者以促進碎屑自電極材料幅材802移除。
進一步參看圖2，在一個合適實施例中，基底材料幅材104輸送通過氣刀126。如本文所使用，術語氣刀係指使用在基底材料幅材104處吹送之高壓空氣的設備。高壓空氣接觸基底材料幅材104之表面且自其移除碎屑。氣刀126經控制以一壓力/速度供應空氣，使得其不會破裂、斷裂或以其他方式造成電極型樣之缺陷，且保持電極型樣附接至基底材料幅材104。在另一實施例中，第二氣刀126經組態以在基底材料幅材104之相對表面處吹送空氣且自其移除碎屑。在此實施例中，第二氣刀可在與第一氣刀相同之方向上、或在與第一氣刀相對之方向上、或在允許氣刀126如本文中所描述一般起作用之任何其他方向上吹送空氣。在一個實施例中，氣刀126裝配有促進已藉由氣刀126移除之碎屑的移除之真空。
參看圖8，在藉由雷射系統120a-c處理且藉由刷洗台124及氣刀126清潔之後，基底材料幅材104作為含有基底材料幅材104內之電極型樣群800之幅材，統稱為電極材料幅材802離開清潔台。
進一步參看圖2、圖8及圖12，在一個實施例中，電極材料幅材802通過檢測設備128。檢測設備128為經組態以分析電極材料802且識別其上之缺陷的設備。舉例而言，在一個實施例中，檢測設備128為包括攝影機1200之視覺檢測設備，該攝影機可為數位攝影機，諸如經組態以分析電極材料幅材802上之電極型樣的數位3D攝影機。在一個實施例中，攝影機1200為包括具有48兆像素敏感性之CMOS的數位光攝影機。攝影機1200光學耦接至透鏡1202，該透鏡可為寬視場透鏡。在一個實施例中，透鏡1202為遠心透鏡。藉由透鏡安裝件1204將透鏡1202固持於適當位置，該透鏡安裝件在一個實施例中可在豎直方向V上調整以控制透鏡1202之焦點。透鏡1202旨在在其經過檢測板1206時聚焦於電極幅材802。在一個實施例中，檢測板1206包括允許來自容納在檢測板1206內之光源(未圖示)之光穿過其發亮以產生背光的透明或半透明頂部1208。在一個合適實施例中，光之強度及/或顏色可經由使用者介面116控制。在一個實施例中，一或多個額外照明源(諸如上游光及下游光)在檢測設備128內時照射電極材料幅材802。在一些實施例中，可獨立控制照明源中之每一者之強度及顏色。在一個實施例中，背光包括漫射低角度環形光。電極材料幅材802可藉由經組態以接合電極材料幅材802之定軌器孔612的齒輪1210固定且輸送通過檢測板1206。藉此，電極材料幅材802抵靠檢測板1206固持，以實質上消除電極材料幅材802之捲曲。檢測板前邊緣1214及檢測板後邊緣1216中之每一者可經倒角(例如，以類似於角度α之角度)以允許電極材料幅材平穩地通過其而無鉤扯。
繼續參看圖12，在一個實施例中，檢測設備128包括觸發感測器1212，該觸發感測器偵測電極材料幅材802之預定特徵，諸如基準特徵602、縱向邊緣切口600或允許檢測設備128如本文中所描述一般起作用之任何其他特徵。在偵測預定特徵之後，觸發感測器1212將信號直接發送或經由使用者介面116間接發送至攝影機1200，以觸發攝影機1200以使電極材料幅材802之電極成像。在電極成像後，攝影機1200可經組態以偵測一或多個度量值，諸如電極之高度、已由雷射設備120a-120c (圖2)中之一者切割之特徵的大小或形狀、電極之間的間距(距離)或允許檢測設備如本文中所描述一般起作用之任何其他特徵。舉例而言，在一個合適實施例中，檢測設備128偵測剝蝕部404 (圖4)、縱向邊緣切口600、基準特徵602、定軌器孔612、個別電極結構之間的間距、定軌器孔612之橫向幅材及幅材方向之偏移以及第一孔洞608及第二孔洞610 (圖6)在大小、形狀、置放及定向方面是否在預定義容限內。在一個合適實施例中，使用者可使用使用者介面116控制檢測哪些特徵。
在一個實施例中，電極材料幅材802在由檢測設備128分析期間保持實質上平坦，諸如藉由將平衡真空或流體(例如，空氣)流施加至電極材料幅材802之相對側上。在此實施例中，藉由使電極材料幅材802在檢測期間為平坦的，可對電極材料幅材802進行更精確成像及分析，且因此實現較高品質誤差及缺陷偵測。在一個實施例中，檢測系統可經組態以提供基底材料幅材104及/或電極材料幅材802之內嵌度量衡。舉例而言，檢測設備128可經組態以在幅材在下幅材方向WD上輸送時量測諸如電極型樣之幅材厚度、大小及形狀及類似者的度量值。此等度量值可傳輸至使用者介面116以供檢視或記憶體儲存，或以其他方式用以調整製造系統100之製造參數。
在一個實施例中，在檢測系統判定缺陷存在於電極材料幅材802 (圖8)上的情況下，標記設備130 (圖2)將標記電極材料幅材以識別此缺陷。標記設備130可為雷射蝕刻設備、印表機、打印記裝置或能夠置放指示缺陷存在於電極材料幅材802上之標記的任何其他標記設備。在另一合適實施例中，標記設備130可控制以用識別編號(ID)及已知良好電極(KCE)中之一或多者標記電極材料幅材802，從而允許用諸如等級A、等級B、等級C或類似者之等級進一步標記電極材料幅材802的可能性，籍此指示電極材料幅材802內之特定電極的質量量測結果(諸如缺陷之數目或類型)。
在將基底材料幅材104處理成電極材料幅材802後，與未經處理基底材料幅材104相比，電極材料幅材802在下幅材方向WD上之幅材強度減小25%至90%。參看圖8A，展示了電極材料幅材802之一部分。在此實施例中，電極材料幅材802包括電極簇EC，該電極簇包含由連接桿614分隔開之五個電極型樣800。然而，應理解，在其他實施例中，電極簇EC可包括任何數目個電極型樣，包括一或多個，諸如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20個或連接桿614之間的任何其他數目個電極型樣800。距離L EC經界定為下幅材方向WD上電極簇EC之第一電極型樣的中心點至第二電極簇EC中之第一電極的中心點之間的距離。
在例示性實施例中，幅材在橫向幅材方向上之橫向幅材跨度S W為3X mm，且每一電極型樣800在下幅材方向WD上之寬度W EP為X mm。在此實施例中，與未經處理基底材料幅材104相比，下幅材方向WD上之幅材強度減小33%。幅材強度之減小計算為寬度W EP除以橫向幅材跨度S W(亦即，X mm / 3X mm = 0.33)。
在另一例示性實施例中，幅材在橫向幅材方向上之橫向幅材跨度S W為1.5X mm，且每一電極型樣800在下幅材方向WD上之寬度W EP為1.3X mm。在此實施例中，與未經處理基底材料幅材104相比，下幅材方向WD上之幅材強度減小百分之87。幅材強度之減小計算為W EP/ S w(亦即，1.3X / 1.5X = 0.87)。使用具有至少力回饋且可包括位移回饋之機電或液壓材料測試器，諸如英斯特朗品牌測試機器將下幅材方向WD上之幅材強度驗證且量測為電極材料幅材802之斷裂強度。
在另一例示性實施例中，相較於基底材料幅材104，電極材料幅材802在橫向幅材方向XWD上之強度減小。在第一例示性實施例中，電極簇寬度W EC在下幅材方向WD上為6X mm，連接桿614在下幅材方向WD上之寬度W TB為X mm，且電極型樣在下幅材方向WD上之寬度W EP為X mm，且電極型樣在橫向幅材方向XWD上之長度L E為1.7X mm。在此實施例中，與未經處理基底材料幅材104相比，電極材料幅材802在橫向幅材方向XWD上之強度減小約百分之77。在另一例示性實施例中，電極簇長度L EC為10X mm，連接桿614之寬度W TB為0X mm (亦即，無連接桿)，且電極型樣之寬度W EP為2X mm，且電極型樣之長度L E為1.7X mm。在此實施例中，與未經處理基底材料幅材104相比，電極材料幅材802在橫向幅材方向XWD上之強度減小約百分之92。使用具有至少力回饋且可包括位移回饋之機電或液壓材料測試器，諸如英斯特朗品牌測試機器將橫向幅材方向XWD上之幅材強度驗證且量測為電極材料幅材802之斷裂強度。
進一步參看圖9，接著將電極材料幅材802輸送至重繞輥134，在該重繞輥處，電極材料幅材與間葉材料幅材138捲繞在一起以產生具有交替的電極材料幅材802及間葉材料幅材138層之線軸900。
在一個合適實施例中，使用者介面116可包括經組態以儲存及執行指令從而使製造系統100如本文所描述一般起作用之處理器及記憶體。使用者介面116可進一步包括諸如LCD或LED顯示器之顯示設備及一組控制件或虛擬控制件，其允許使用者控制及調整製造系統100之參數以及檢視度量值，諸如幅材輸送速度、張力、缺陷數目及允許製造系統100如本文中所描述一般起作用之任何其他參數。
在使用中，參看圖2，製造系統100之基底退繞輥102裝載有基底材料幅材104。基底材料幅材104穿過邊緣導引件106，以促進基底材料幅材104之退繞。在此實施例中，基底材料幅材104接著圍繞惰輪108a傳遞且進入拼接台110。惰輪108a用於促進保持基底材料幅材104之恰當定位及拉伸，以及改變基底材料幅材104之方向。惰輪108a在豎直方向上收納基底材料幅材104，且部分圍繞惰輪108a捲繞以使得基底材料幅材104在與輸入方向成實質上九十度之輸出方向上離開惰輪108a。然而，應瞭解，輸入及輸出方向可在不脫離本發明之範疇的情況下變化。在一些實施例中，製造系統100可使用多個惰輪108a至108x，以在基底材料幅材輸送通過製造系統100時改變基底材料幅材的方向一或多次。在此實施例中，使用者通過惰輪108a-108x退繞基底材料104，例如圖2中所示。
在一個實施例中，拼接台110用於將兩個單獨幅材拼接在一起。在此實施例中，第一基底材料幅材104退繞，使得基底材料幅材104之後邊緣(未圖示)停在拼接台110內，且第二基底材料幅材104之前邊緣(未圖示)退繞至拼接台110中，使得第一幅材之後邊緣及第二幅材之前邊緣彼此鄰近。使用者接著塗覆黏合劑(諸如膠帶)以將第二幅材之前邊緣接合至第一幅材之後邊緣以在兩個幅材之間形成接縫且產生連續的基底材料幅材。可針對基底材料104之眾多幅材重複此類製程，如由使用者所規定。
在一個合適實施例中，在離開拼接台110之後，基底材料幅材104在下幅材方向WD上輸送至軋輥112。軋輥112經由使用者介面116控制以調整/維持控制基底材料幅材104輸送通過製造系統100之速度。基底材料幅材104壓向軋輥112中之兩個相鄰輥114中之每一者，其中壓力足以允許輥摩擦以移動基底材料幅材104，但壓力足夠低以避免對基底材料幅材104造成任何顯著變形或損害。
在一個實施例中，在使用期間，藉由經由使用者介面116控制軋輥112之高摩擦輥之旋轉速率來控制基底材料幅材104之速度。在其他實施例中，製造系統100可包括一或多個額外軋輥122、132以便於控制基底材料幅材104之速度，且基底材料幅材輸送通過其中。在此實施例中，額外軋輥122、132之速度可經由使用者介面116控制。在使用中，當使用多個軋輥時，軋輥112、122、132中之每一者的速度中之每一者可經由使用者介面116設定成相同速度或視需要設定成不同速度，以使得基底材料幅材104平穩地輸送通過製造系統100。
在使用中，在一個實施例中，基底材料幅材經由浮輥118退繞。在此實施例中，浮輥118之一對輥可繞其中心軸線旋轉，以被動地調整基底材料幅材104上的張力。
進一步參看圖2，在使用時，基底材料幅材輸送通過一或多個雷射系統120a、120b、120c。圖2中所展示之實施例包括三個雷射系統120a-c，但應瞭解，任何數目之雷射系統均可用以允許製造系統100如本文中所描述一般起作用。
另外參看圖2至圖6進一步描述製造系統之使用。基底材料幅材104在下幅材方向WD上輸送通過雷射系統120a-c。在一個實施例中，基底材料幅材104在尚未經剝蝕部或切割之第一條件400中輸送至雷射系統120a。基底材料幅材104輸送經過夾盤306，且因此經過複數個真空孔406。真空孔406與真空308流體連接，且真空308經由使用者介面116控制，以在基底材料幅材104通過真空孔406時對其施加真空壓力。真空壓力經控制以在基底材料幅材104輸送穿過夾盤306時使其保持處於實質上平坦/平面狀態。在一個使用實施例中，通過真空孔406之真空壓力經由使用者介面116實時監測及調整，以確保基底材料幅材104在夾盤306上保持實質上平坦且在處理時不翹起或翹曲。
參看圖4，基底材料幅材104輸送通過夾盤306之開口410，且進一步通過下游邊緣414上之斜面416。在此實施例中，斜面416促進基底材料幅材104通過下游邊緣414而不使下游邊緣414鉤住或擋住基底材料幅材104。
進一步參看圖3至圖5，在一個使用實施例中，基底材料幅材104由雷射光束302 (圖3)剝蝕部以在基底材料幅材104中產生剝蝕部404 (圖4)。在一個實施例中，基底材料幅材104為陽極材料502，且剝蝕部404移除陽極活性材料層508以暴露陽極集電器層506 (圖5)。在另一實施例中，基底材料幅材104為陰極材料504，且剝蝕部404移除陰極活性材料層512以暴露陰極電流導體510。
在使用期間，當使用雷射系統120a以在基底材料幅材104中形成剝蝕部404時，雷射光束302之功率經由使用者介面116控制至能夠實質上完全或徹底移除塗佈層但不會損壞或切斷集電器層之位準。在使用中，例如經由使用者介面116控制雷射光束302，以在基底材料幅材104處於運動中且在下幅材方向WD上輸送時產生剝蝕部404。雷射光束302受控制，使得在基底材料幅材104之每一側上產生剝蝕部404，如圖5中最佳地展示。在一個使用實施例中，在形成剝蝕部404之後，雷射系統120a經控制以在基底材料幅材104中切割基準特徵602，如本文中進一步描述。在一些實施例中，使用多個雷射以各自剝蝕部基底材料幅材104之一部分以各自產生一或多個剝蝕部404，以增加製造系統100之輸送量。
進一步參看圖2、圖3及圖4，在使用製造製程之另一階段中，基底材料幅材104在下幅材方向WD上朝向雷射系統120a之切割區域408輸送。在此實施例中，開口410與真空308流體連通，且控制真空308以在基底材料幅材104通過開口410時對其施加真空壓力。在一個實施例中，控制第二真空以均衡基底材料幅材104相對於夾盤306的壓力。在此實施例中，壓力之均衡經監測及控制以在基底材料幅材104通過開口410時使其保持在實質上平坦/平面狀態下且處於一致高度，以有助於使雷射光束302聚焦於基底材料幅材104上。
在一個使用實施例中，當基底材料幅材在開口410上方時，雷射系統120a經控制以在基底材料幅材104中切割一或多個型樣。參看圖6，雷射系統經控制以切割一或多個縱向邊緣切口600以界定電極在橫向幅材方向XWD上之縱向邊緣。當基底材料幅材在下幅材方向WD上輸送時，使用雷射光束302藉由在橫向幅材方向XWD上切割基底材料幅材104來切割縱向邊緣切口600。舉例而言，在一個實施例中，雷射光束302之路徑運動經控制及/或與基底材料幅材104在下幅材方向WD上之運動同步。因此，雷射光束302之路徑相對於下幅材方向WD成角度地行進，以考慮基底材料幅材104在下幅材方向WD上之移動。在此實施例中，將補償因數應用於雷射光束302之路徑以允許在基底材料幅材在下幅材方向WD上連續行進時在橫向幅材方向XWD上進行切割。在此實施例中，當基底材料幅材104在幅材方向WD上移動時，雷射在初始切割位置604處投影至基底材料幅材104上，且接著經控制以在橫向幅材方向XWD及幅材方向WD兩者上行進直至到達末端切割位置606以產生縱向邊緣切口600。應瞭解，雷射光束302經控制以基於基底材料幅材104在下幅材方向WD上之速度而改變行進角度。在另一實施例中，基底材料幅材104在雷射處理操作期間暫時停止，且因此雷射光束302之路徑無需考慮基底材料幅材104之行進運動。此類實施例可被稱作步驟製程或步驟及重複製程。在雷射處理期間，雷射系統120a-c中之一或多者使用重複對準特徵，諸如基準特徵602以在雷射處理操作期間調整及/或對準雷射光束302，例如以補償基底材料幅材104之定位的可能變化。
進一步參看圖6，在一個使用實施例中，雷射系統120a經控制以切割重複對準特徵中之一或多者，諸如基底材料幅材104中的複數個基準特徵602。在基底材料幅材104上的預定/已知位置處切割基準特徵602。在一個使用實施例中，基準特徵602由視覺檢測系統310、312中之一或多者追蹤以量測基底材料幅材104之位置及行進速度。基準特徵602之量測接著用以精確地保持基底材料幅材104上的型樣在下幅材方向WD及橫向幅材方向XWD兩者上前後對準。在一些使用實施例中，雷射系統120a切割複數個定軌器孔612及/或基準特徵602。在其他實施例中，基準特徵602已預成型為基底材料幅材104，使得雷射系統120a-c中之一或多者將其用於定位/對準，如上文所描述。
參看圖2及圖6，在一個合適之使用實施例中，當基底材料幅材在下幅材方向WD上運動時，雷射系統120a經控制以在基底材料幅材104中切割第一孔洞608及第二孔洞610作為電極型樣之部分。第一孔洞608係藉由使用雷射光束302進行雷射切割而形成，而基底材料幅材定位於夾盤306中之開口410上方。第一孔洞608在與下幅材方向WD對準之方向上形成為線性狹縫(例如，貫穿切口)。重要的是，第一孔洞608經切割使其不延伸跨過電極之整個寬度W e。實情為，雷射系統120a經控制以切割型樣，使得外部開封帶700保持在孔洞608之上游及下游邊緣兩者上，以確保電極型樣保持連接至基底材料幅材104。
進一步參考圖6及圖7，在使用中時，第二孔洞610切割在第一孔洞608內側(在橫向幅材方向XWD上)。在此使用實施例中，第二孔洞610切割為在下幅材方向WD上由內部開封帶702分隔開之一條縫隙。在所展示實施例中，第二孔洞610經切割以與通孔704相交。在所說明之實施例中，將內部開封帶702之長度切割為外部開封帶700之長度的至少兩倍，但可以不同長度切割以便允許製造系統100如本文中所描述一般起作用。
在使用中，參看圖3、圖4及圖6，允許來自縱向邊緣切口600、基準特徵602以及夾盤306之開口410上方之第一孔洞608及第二孔洞610之雷射切割的碎屑通過開口410且控制真空308以收集在雷射切割製程期間形成之碎屑。
在一個合適的使用實施例中，雷射系統120a經組態為第一剝蝕部台。在此實施例中，雷射系統120a經控制以在基底材料幅材104之第一表面上形成如上文所描述之剝蝕部404。在離開雷射系統120a後，基底材料幅材輸送通過惰輪108d以使基底材料幅材104以一方式翻轉，其方式使得基底材料幅材104之第二表面(與第一表面相對)經定位以供雷射系統120b處理。在此實施例中，雷射系統120b經組態為第二剝蝕部台，且使用基準特徵602以確保剝蝕部404在下幅材方向WD及橫向幅材方向XWD上對準。因此，雷射系統120b經控制以對基底材料幅材104之相對表面執行第二剝蝕部製程，使得基底材料幅材104之每一表面上的剝蝕部404在幅材方向WD及橫向幅材方向XWD上對準。
在一個使用實施例中，圖2中所展示之雷射系統120c經組態為雷射切割台。在此實施例中，雷射系統120c經控制以執行用於縱向邊緣切口600以及第一孔洞608及第二孔洞610的雷射切割。
進一步參看圖2、圖10及圖11，在一個使用實施例中，在已離開雷射系統120a-c中之一或多者後，基底材料幅材接著輸送通過一或多個清潔台，諸如刷洗台124及氣刀126。在一個合適的使用實施例中，基底材料幅材104輸送通過刷洗台124，且控制刷毛1002以密切接觸基底材料幅材104之表面且自其移除或去除任何碎屑。刷毛1002對基底材料幅材104之表面的接觸壓力經控制足夠低以使得其不會破裂、斷裂或以其他方式在電極型樣中造成缺陷，且保持電極型樣附接至基底材料幅材104。
進一步參看圖10及圖11，在一個合適的使用實施例中，藉由控制馬達1014以使驅動輪1010旋轉來控制刷子1000以在橫向幅材方向XWD上移動。控制位置感測器1016以感測刷子位置標記1018之位置以量測每驅動輪1010之時間之相位(例如，角度位置)及旋轉。
在一個合適的使用實施例中，第二刷子(未圖示)經控制以接觸基底材料幅材104之相對表面。在此實施例中，可實質上與第一刷子1000相同的第二刷子經控制以在與第一刷子相對之方向上行進，且適當地與第一刷子成180度異相。可經由位置感測器1016及第二刷子之等效位置感測器監測第一刷子及第二刷子之相位。在此實施例中，第一刷子及第二刷子之刷毛共同的接觸壓力經控制以足夠低以使得其不會破裂、斷裂或以其他方式造成電極型樣之缺陷，且保持電極型樣附接至基底材料幅材104。
在使用中，刷子1000之振盪速率及由刷毛1002抵靠基底材料幅材104之表面施加的壓力可藉由使用者使用使用者介面116來控制。
在一個使用實施例中，刷洗台124裝配有真空系統且經控制以產生真空通過刷台孔1020以抽空已自基底材料幅材104之一或多個表面刷去的碎屑。在此實施例中，碎屑自基底材料幅材104刷去且下落，或通過刷台孔1020吸走。
在另一合適的使用實施例中，第一刷子及第二刷子中之一或多者包括經量測或經監測以判定刷子施加於電極材料幅材802上的壓力的負荷感測器。在此實施例中，第一刷子及第二刷子經由使用者介面116控制以基於刷子刷毛磨損或電極厚度或表面粗糙度之變化維持對電極材料幅材802之實質上均勻刷塗壓力。
在另一合適的使用實施例中，第一刷子及第二刷子中之一或多者經控制以至少部分地在下幅材方向WD上以等效於電極材料幅材802之速度變化率的速度變化率移動，以保持刷子與電極材料幅材802在下幅材方向WD上的速度差實質上為零。
在又一合適的使用實施例中，刷洗台124裝配有判定第一刷子及第二刷子之相位的相位量測感測器1016。在此實施例中，相位感測器量測第一刷子及第二刷子之刷子位置標記1018 (例如，內部感測器旗標)之位置。在此實施例中，相位量測感測器1016判定第一刷子及第二刷子是否在預定相位差範圍內，諸如180度異相、90度異相或零度異相或允許製造系統100如本文中所描述一般起作用之任何其他合適相位差，且允許其校正或經由使用者介面116或其他警示設備提供刷子相位不當之警示至使用者。
在再一使用實施例中，超音波換能器(未圖示)經啟動以將超音波振動施加至第一刷子及第二刷子中之一或多者以促進碎屑自電極材料幅材802移除。
進一步參看圖2，在一個合適的使用實施例中，基底材料幅材104輸送通過氣刀126。在此實施例中，高壓空氣經控制以接觸基底材料幅材104之表面以自其移除碎屑。例如經由使用者介面116控制氣刀126以一壓力/速度供應空氣，使得其不會破裂、斷裂或以其他方式在電極型樣中造成缺陷，且保持電極型樣附接至基底材料幅材104。在另一實施例中，第二氣刀126經控制以在基底材料幅材104之相對表面處吹送空氣以自其移除碎屑。在此實施例中，第二氣刀經控制以在與第一氣刀相同之方向上、或在與第一氣刀相對之方向上、或在允許氣刀126如本文中所描述一般起作用之任何其他方向上吹送空氣。在另一實施例中，氣刀126裝配有經控制以促進已藉由氣刀126移除之碎屑的移除之真空。
參看圖8，在藉由雷射系統120a-c處理且藉由刷洗台124及氣刀126清潔之後，基底材料幅材104作為含有基底材料幅材104內之複數個電極型樣800之幅材，統稱為電極材料幅材802離開清潔台。
進一步參看圖2、圖8及圖12，在一個使用實施例中，電極材料幅材802輸送通過檢測設備128。檢測設備128經控制以分析電極材料802且識別其上之缺陷。舉例而言，在一個實施例中，檢測設備128為包括攝影機1200之視覺檢測設備。透鏡1202旨在在其經過檢測板1206時聚焦於電極幅材802。在一個使用實施例中，檢測板1206包括允許來自容納在檢測板1206內之光源(未圖示)之光穿過其發亮的透明或半透明頂部1208。在一個合適實施例中，光之強度及/或顏色經由使用者介面116控制。在一個使用實施例中，電極材料幅材802藉由接合電極材料幅材802之定軌器孔612的齒輪1210輸送通過檢測板1206。藉此，電極材料幅材802抵靠檢測板1206固持，以實質上消除電極材料幅材802之捲曲。
另外參看圖12，在一個使用實施例中，檢測設備128包括觸發感測器1212，該觸發感測器經控制以偵測電極材料幅材802之預定特徵，諸如基準特徵602、縱向邊緣切口600或允許檢測設備128如本文中所描述一般起作用之任何其他特徵。在偵測預定特徵之後，觸發感測器1212將信號直接發送或經由使用者介面116間接發送至攝影機1200，以觸發攝影機1200以使電極材料幅材802之電極成像。在電極成像後，攝影機1200經控制以偵測一或多個度量值，諸如電極之高度、已由雷射設備120a-120c (圖2)中之一者切割之特徵的大小或形狀、電極之間的間距(距離)或允許檢測設備如本文中所描述一般起作用之任何其他特徵。舉例而言，在一個合適實施例中，檢測設備128經控制以偵測剝蝕部404 (圖4)、縱向邊緣切口600、基準特徵602以及第一孔洞608及第二孔洞610 (圖6)、個別電極結構橫向幅材方向XWD尺寸、個別電極結構下幅材方向WD尺寸、個別電極活性區域偏移及在大小、形狀、置放、橫向間距、縱向間距及定向之預定義容限內之電極材料幅材802的任何其他剝蝕部或切口，且經由使用者介面116將此資訊呈現給使用者。在一個合適實施例中，使用者可使用使用者介面116控制檢測哪些特徵。在又一實施例中，檢測設備128可偵測用於電極材料幅材802之一或多個電極結構的叢集識別碼。
在一個使用實施例中，檢測設備128用以提供基底材料幅材104及/或電極材料幅材802之內嵌度量衡。在此實施例中，檢測設備128經控制以在幅材在縱向方向上輸送時量測諸如電極型樣之幅材厚度、大小及形狀及類似者的度量值。此等度量值被傳輸至使用者介面116以供檢視或記憶體儲存，或以其他方式用以調整製造系統100之製造參數。
在一個使用實施例中，若檢測系統判定缺陷存在於電極材料幅材802 (圖8)上，則標記設備130 (圖2)經控制以標記電極材料幅材802，以使用雷射蝕刻設備、印表機、打印記裝置或能夠置放指示缺陷存在於電極材料幅材802上之標記的任何其他標記設備來識別此類缺陷。在另一合適的使用實施例中，標記設備130經控制以用識別編號(ID)及已知良好電極(KCE)中之一或多者標記電極材料幅材802，從而允許用諸如等級A、等級B、等級C或類似者之等級進一步標記電極材料幅材802的可能性，藉此指示電極材料幅材802內之特定電極的質量量測結果(諸如缺陷之數目或類型)。
進一步參看圖9，接著將電極材料幅材802輸送至重繞輥134，在該重繞輥處，電極材料幅材與間葉材料幅材138捲繞在一起以產生具有交替的電極材料幅材802及間葉材料幅材138層之線軸900。
在一個合適的使用實施例中，基底材料幅材104經由重繞輥134與間葉材料幅材138一起再捲繞，該間葉材料幅材經由間葉輥136退繞以產生具有由間葉材料138分隔開之電極層的一卷電極140。在一些實施例中，基底材料幅材104經由重繞輥134再捲繞，而無間葉材料幅材138。
在一個實施例中，基底材料幅材104具有分別黏附至陽極活性材料層508或陰極活性材料層512之一個或兩個表面的膠帶層(未圖示)。在此實施例中，在使用時，在剝蝕部及切割(上文所描述)之後移除黏接層以移除非所要材料或碎屑。
在一個使用實施例中，輸送系統之輥中之一或多者並非為完美的圓形，使得輥具有偏心率。在此類實施例中，一或多個偏心輥可經映射以判定半徑與徑向位置。接著控制雷射系統120a-c以基於輥之映射調整雷射光束302位置以考慮偏心率。
參看圖14至圖16，電極材料幅材802用以產生電池。在此實施例中，來自線軸1402、1404及1406A及1406B的電極材料幅材之個別線軸各自退繞且合併在合併區1408中並以一交替組態堆疊在衝壓及堆疊區1410中，該交替組態包括至少一層來自線軸1402之陰極材料幅材以及由來自線軸1406之隔板材料幅材分隔開的來自線軸1404之陽極材料幅材。應瞭解，來自線軸1402、1404及1406A及1406B的電極材料線軸已製造為如本文中所描述之電極材料幅材802。
參看圖14A及圖15A，描述了合併區1408及合併製程之額外細節。在合併區1408中，來自線軸1402、1404及1406A及1406B之電極材料幅材之線軸個別地在由箭頭U指示之方向上退繞。在一個實施例中，來自線軸1402、1404及1406A及1406B的電極材料線軸為上文所描述之電極輥140。在圖14A中所展示之實施例中，線軸1406為其中形成有各自由外部孔洞608及縱向邊緣切口600定界之個別電極隔板1506群的捲繞幅材隔板材料之線軸。線軸1402為其中形成有各自由外部孔洞608及縱向邊緣切口600定界之個別陰極電極1502群的捲繞陰極材料幅材之線軸。線軸1404為其中形成有各自由外部孔洞608及縱向邊緣切口600定界之個別陽極電極1504群的捲繞幅材陽極材料之線軸。
如圖15A中最佳地所見，來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸中之每一者係由具有連續外邊緣1508(其中已形成定軌器孔612)及界定幅材之外周界的幅材邊緣邊界1510的幅材形成。應瞭解，在其他實施例中，只要隔板材料置放於任何鄰近陽極材料層與陰極材料層之間，即可在合併製程期間改變來自線軸1402、1404及1406之電極材料線軸的次序及置放以防止短路。
在一個實施例中，當來自線軸1402、1404及1406之電極材料線軸中之每一者退繞時，線軸1402、1404及1406中之每一者之退繞幅材經控制在與合併鏈輪1414接合之前形成懸重曲線1412，例如圖14B中所示。在使用懸重曲線1412之實施例中，懸重曲線1412有助於在不使用導向輥或浮輥之情況下使來自線軸1402、1404及1406之幅材自對準及/或拉緊至合併鏈輪1414。在另一實施例中，作為懸重曲線1412之替代物或除該懸重曲線以外，幅材導向輥及浮輥(例如，類似於浮輥118)在退繞幅材接合合併鏈輪1414時精確地控制該退繞幅材之位置。在實施例中，合併鏈輪1414可之半徑R s(圖14H)可為19 mm或更大，諸如38 mm、51 mm、76 mm、114 mm、152 mm或允許系統如本文中所描述一般起作用之任何其他半徑。應注意，如本文中所描述之其他鏈輪、線軸及輥中之任一者或全部可具有允許系統如本文中所描述一般起作用的相同或類似半徑。自實際角度來看，在一些實施例中，需要減小合併鏈輪1414 (及任何其他鏈輪、線軸或輥)之大小，使得其佔據更少空間，且因此可使系統更小。另外，應注意，使用較小鏈輪、線軸及輥減少在幅材在系統中處理時行進的總路徑長度，此可有助於減少浪費及改良幅材之對準，如本文中所描述。合併鏈輪1414中之每一者包括大小、形狀及位置經設定以與幅材之定軌器孔612精確地接合或對準的輪齒1416 (例如，銷或突出部)群。舉例而言，若定軌器孔612具有正方形橫截面形狀，則輪齒1416將具有對應的正方形橫截面形狀。然而，定軌器孔612及輪齒1416之大小及形狀(包括任何楔形)可為允許系統如本文所描述一般起作用之任何大小及形狀，諸如以下橫截面形狀、正方形、矩形、圓形、橢圓形、三角形、多邊形或其組合。
參看圖14A、圖14B及圖14H，來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的幅材在圍繞各別合併鏈輪1414之圓形路徑中移動，直至其與倒齒鏈輪1418接合為止。在實施例中，倒齒鏈輪1418之半徑為19 mm或更大，諸如38 mm、51 mm、76 mm、114 mm、152 mm或允許系統如本文所描述一般起作用之任何其他半徑。倒齒鏈輪1418中之每一者包括經組態以與合併鏈輪1414之輪齒1416接合的倒置輪齒1420之群，而來自線軸1402、1404及1406之幅材中之各別幅材位於其間，以促進在退繞製程期間維持來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的幅材之恰當定位及拉伸。在一個合適實施例中，合併鏈輪1414係由馬達驅動，且其速度經控制以確保來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的幅材恰當拉緊。在另一實施例中，合併鏈輪1414自由旋轉，且來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸之速度經控制以確保來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的幅材恰當拉緊。在另一實施例中，合併鏈輪1414經控制以一以機械或電子方式鍵控之固定速度旋轉，以旋轉從而匹配銷板1424之速度。在此實施例中，銷板1424充當用於速度控制之主組件，且合併鏈輪1414經驅動為從屬組件以匹配銷板1424之速度。在此實施例中，來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸之速度亦可經控制以確保來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的幅材恰當拉緊。在一個此類實施例中，諸如光學感測器或物理感測器之迴路感測器1422判定懸重曲線1412之下垂量(曲率)，該懸重曲線隨後用於計算來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的幅材上之張力。舉例而言，若下垂程度經判定為太大(亦即，張力過低)，則合併鏈輪1414之速度增大，或來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的速度減小，以便使下垂程度減小(亦即，增大張力)至預定範圍內。替代地，若下垂程度經判定為太小(亦即，張力過高)，則合併鏈輪1414之速度減小，或來自線軸1402、1404、1406之電極材料線軸的速度增大，以便使下垂程度增大(亦即，減小張力)至預定範圍內。在一個實施例中，下垂以控制來自電極材料線軸1402、1404、1406之幅材接觸合併鏈輪1414之角度α CL為目標。在一個此類實施例中，自逆時銷方向至豎直方向量測，α CL為0°至90°，例如在實施例中，α CL為0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或90°。在另一實施例中，α CL經控制為距真空張力器1442 + / -5度內。在圖14H、視角(i)中所展示之實施例中，α CL可使用時脈位置指示，其中12: 00係指頂部豎直位置，且順時銷方向上之每一小時指30度之移動。因此，在圖14H、視角(i)中所展示之實施例中，來自線軸1402、1404、1406之幅材在合併鏈輪1414上之10: 30位置處接觸合併鏈輪1414，且刷子1440定位於11: 00位置處。
在來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材退繞至倒齒鏈輪1418之後，接著在傳送位置1426處導引每一幅材且將其傳送至銷板1424上。在一個實施例中，控制來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材上的張力，使得每一幅材在6點鐘位置處(例如，豎直向下地)傳送至銷板1424上。銷板1424包括一系列銷1428，該等銷之大小及形狀經設定以與來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材的定軌器孔612以及倒齒鏈輪1418之倒置輪齒1420精確接合。因此，當來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材中之每一者傳送至銷板1424上時，該每一電極材料幅材包夾於銷板1424與倒齒鏈輪1418之間，同時銷1428延伸穿過定軌器孔612且進入倒置輪齒1420中以促進來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材對準至銷板1424。
在一個實施例中，倒齒鏈輪1418在Z方向上定位在銷板1424上方的合適高度處，例如0 µm至3000 µm，以界定倒齒鏈輪1418與銷板1424之間的輥隙(即，間隙)，以允許幅材在傳送至銷板1424之前浮置在其上方例如0 µm、1 µm、5 µm、10 µm、20 µm、50 µm、100 µm、200 µm、300 µm、500 µm、1000 µm、1250 µm、1500 µm、2000 µm、2500 µm、3000 µm或允許系統如本文所描述一般操作之其他距離處。在一個實施例中，倒齒鏈輪1418基於幅材在銷板1424上方之高度而在Z方向上定位於銷板1424上方之合適高度處。舉例而言，在實施例中，倒齒鏈輪1418在Z方向上定位於銷板1424上方之合適高度處，該高度高達小於或等於幅材在銷板1424上方之高度的10倍。就此而言，「浮置」係指具有不與倒齒鏈輪1418或銷板1424接觸之部分的幅材，使得幅材部分鬆弛以促進定軌器孔612自對準至銷1428。在實施例中，倒齒鏈輪1418在銷板1424上方之高度可自動或手動地調整，以便確保定軌器孔612自對準至銷1428。
在另一實施例中，倒齒鏈輪1418在銷板1424上方之高度亦可取決於來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材中的哪些經傳送至銷板1424而變化。在此實施例中，藉由允許來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材具有充足的浮置量(亦即，不接觸倒齒鏈輪1418或銷板1424之幅材)以自對準且因此將各別定軌器孔612對準至銷板1424，減少或消除來自線軸1402、1404、1406之各別電極材料幅材的少量可能未對準。在一個合適實施例中，足夠鬆弛以使倒齒鏈輪1418與銷板1424之間的來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材成S形曲線。應瞭解，當來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材的每一層置放於銷板1424上時，形成於倒齒鏈輪1418與銷板1424之間的後起(亦即，下游)輥隙之大小將增大以考慮來自置放於其上之線軸1402、1404、1406之電極材料幅材的前一層。在一個合適實施例中，輥隙距離增加量等於置放於銷板1424上之線軸1402、1404、1406之電極材料幅材的前一層的厚度。
在一個實施例中，如圖14A中所示，存在來自線軸1402、1406、1404、1406之四個電極材料幅材線軸。在此實施例中，線軸1402、1406、1404、1406經定位，使得其可依序退繞且合併至銷板1424上。在此實施例中，銷板1424自位於第一傳送位置1426上游的預合併位置1430延伸。銷板1424延伸至超過最後傳送位置1426X (圖14A)之下游位置。在此實施例中，來自線軸1402、1406A、1404、1406B之四個電極材料幅材線軸中之每一者分別具有其自有傳送位置1426、1426A、1426B及1426X。應瞭解，在其他實施例中，額外電極材料線軸可退繞及合併，且因此可包括每一額外線軸之額外傳送位置。
參看圖14A至圖14C，合併來自線軸1402、1406A、1404、1406B之電極材料幅材之個別層(例如，依次分層)以形成合併材料幅材1432。合併來自線軸1402、1406A、1404、1406B之電極材料幅材之每一層，使得合併材料幅材之每一層豎直對準，例如使得每一電極型樣之縱向軸線A E(圖7)中之一或多者、每一層之每一電極型樣的定軌器孔612、基準特徵602及縱向邊緣切口600以及孔洞608、610 (圖6)在幅材方向及橫向幅材方向XWD兩者上對準。幅材對準之變化可在稍後操作中造成缺陷，諸如衝壓及堆疊，且因此在一些實施例中，在來自線軸1402、1406A、1404、1406B之幅材合併時維持對準係至關重要的。應注意，隔板材料線軸1406A及1406B可為相同或不同隔板材料。 如本文所用，當大體上描述隔板材料幅材線軸時，1406A及1406B可通常稱為來自線軸1406之隔板材料幅材線軸。
如以上將豎直對準之製程中所描述，合併材料幅材1432之每一層已逐層依序傳送。亦即，在此實施例中，由來自線軸1406之隔板材料幅材構成的初始層在傳送位置1426處傳送至銷板1424。隨後，在位於傳送位置1426下游之傳送位置1426A處，將來自線軸1402之陰極材料幅材自線軸1406傳送至隔板材料幅材頂上。接著，在傳送位置1426A下游之傳送位置1426B處，將來自線軸1406之第二隔板材料層(經由獨立線軸)自線軸1406傳送至隔板材料層頂上。在此實施例中，在傳送位置1426X處，將來自線軸1404之陽極材料幅材層自線軸1406傳送至第二隔板材料幅材層頂上。一旦已堆疊或合併所有四層，四層層壓幅材便稱為合併材料幅材1432。在每一層傳送至銷板1424期間，合併材料幅材1432之每一層上的目標下幅材張力為零。在一個實施例中，合併材料網1432之每一層上的下幅材張力分別由來自每一線軸1402、1404、1406之幅材的質量，及在合併鏈輪1414與銷板1424之銷1428之間的此幅材之下垂量判定。
在每一層之傳送期間，應瞭解，銷板1424之銷1428經大小設定以延伸穿過材料之每一層且進入倒齒鏈輪1418之倒置輪齒1420中以維持每一層相對於彼此對準。在傳送位置中之每一者處，輥隙(亦即，間隙)形成於各別倒齒鏈輪1418與銷板1424之間的傳送位置1426處，該銷板經設定在幅材上方之100 um至1000 um之固定間隙距離處。在一個實施例中，輥隙經設定約為幅材之厚度的3倍。舉例而言，若幅材在Z方向上之厚度為100微米，則輥隙間隙在Z方向上將為大約300微米。應瞭解，各別倒齒鏈輪1418與銷板1424之間的實際間隙距離在每一下游傳送位置1426處增大，以考慮已傳送至銷板1424上之每一前一層的所加厚度。在一個實施例中，間隙距離在每一後續傳送位置處之增加量大致等於添加層在Z方向上之高度。在一個實施例中，輥隙間隙約為各別傳送位置1426處之合併材料幅材之高度的三倍。如圖14E中所示，銷板1424之銷1428可在如圖14E之上部圖中所示之Z方向上具有恆定橫截面積，或可楔形化以在Z方向上具有接近於銷板1424之較大橫截面積。在其中銷1428具有此楔形之實施例中，合併材料幅材理想地置放於銷板1424上方，在Z方向上大致在銷1428的中部。亦應瞭解，在其他實施例中，層之次序可取決於所要結果而不同，且因此，線軸1402、1404、1406中之每一者的定位可置放於對應傳送位置以促進來自線軸1402、1404及1406之電極材料線軸的幅材恰當分層。亦應瞭解，可包括額外電極材料線軸，且對應數目個傳送位置可用以促進來自額外線軸之額外幅材分層。
合併材料幅材1432之一個實施例的截面視圖1500展示於圖15中，其亦可表示多層電極子堆疊之橫截面。在此實施例中，合併材料幅材1432包含呈堆疊形式的中心陽極集電器層506、陽極活性材料層508、電絕緣隔板材料500、陰極活性材料層512及陰極電流導體層510。額外層可藉由來自陽極1404、隔板1406及陰極1402之線軸的幅材之交替層合併以形成用於所要多層合併材料幅材1432。在一個實施例中，陽極1404、隔板1406及陰極1402之線軸可為電極輥140，如上文所描述。
在一些實施例中，銷板1424包括各自彼此對接及相聯以形成連續銷板流之個別單獨銷板(各自類似於銷板1424)之群體。在此實施例中，至關重要的是，個別銷板相對於彼此精準地定位，使得在每一層傳送至銷板上時維持合併材料幅材1432之層的恰當對齊。因此，在一些實施例中，可藉由夾具或諸如銷、磁體、突出部或類似者之其他對準設備固定每一銷板1424以維持銷板1424之恰當對齊。銷板1424經由輸送機構1436在幅材方向上輸送，該輸送機構經控制以與倒齒鏈輪1418以相同速度行進，使得合併材料幅材1432之層適當地對準至銷板1424之銷1428。在一個實施例中，銷1428與倒置輪齒1420之接合在下幅材方向WD上推動銷板1424。因此，在此類實施例中，維持銷板1424與倒齒鏈輪1418之間的恰當速度。
在一個實施例中，在傳送位置1426、1426A-X中之一或多者處，電極缺陷感測器1434經定位而使得來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材鄰近於缺陷感測器1434傳遞。應注意，如本文中所使用，1426X用以指如本文中所描述之任何數目個額外傳送位置。缺陷感測器1434經組態以偵測來自線軸1402、1404及1406的電極材料幅材中之缺陷。舉例而言，缺陷感測器1434可經組態以偵測幅材之缺失電極、未對準或缺失定軌器孔612、基準特徵602、剝蝕部、切口、孔洞或來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材中之其他弱化區域。在缺陷感測器1434偵測到來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材中之缺陷的情況下，可使用與缺陷感測器1434同置之標記設備標記幅材以指示缺陷。缺陷之標記可用於後續製程步驟中以確保來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材的缺陷部分未用於下文進一步描述之堆疊階段中，或在成為堆疊胞元1704之部分之前以其他方式安置。
參看圖14D，製造系統之一個實施例包括電極材料拉緊區段1438，其經組態以在進入傳送位置1426之前平坦化來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材。在一些情況下，來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材可傾向於捲曲或成杯狀，使得幅材具有U形。經推測，捲曲可由歸因於縱向邊緣切口600之幅材結構弱化引起，其引起幅材之中心部分下垂。此外，沿著來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材的縱向邊緣之電氣或靜態電荷堆積可使此等邊緣向內捲曲。若來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材具有此類捲曲，則定軌器孔612之位置及相對定軌器孔612之間的間距將不對準至合併鏈輪1414。
因此，為了修復捲曲，拉緊區段1438可包括反向旋轉刷1440 (圖14D、圖14F、圖14G、圖14H)及真空張力器1442中之至少一者。在一個實施例中，反向旋轉刷1440在橫向幅材方向XWD上藉由電動馬達(未展示)在相對方向W b上驅動。在一個實施例中，反向旋轉刷具有25 mm至150 mm之外徑D b及10 mm至50 mm之內徑D a。在一個實施例中，反向旋轉刷具有直徑為5 mm至25 mm之中心通孔1441，該中心通孔之中心界定軸線，反向旋轉刷1440圍繞該軸線旋轉。反向旋轉刷1440中之每一者具有2 mm至20 mm之厚度T B。反向旋轉刷包括複數個刷毛1443，其可由天然或合成材料製成，諸如動物毛髮、尼龍、碳纖維、高密度聚乙烯、高溫尼龍、PEEK、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、金屬、金屬合金、塑膠及類似物。在較佳實施例中，刷毛1443係由尼龍製得。刷毛材料應經適當選擇以允許刷子如本文所描述一般起作用而不對幅材造成磨損或其他損害。反向旋轉刷1440經可調整地定位以鄰近地平坦化來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材，使得反向旋轉刷1440帶著充分壓力以刷子俯仰角α bp(圖14G)接觸幅材，以在與合併鏈輪1414接合之前使來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材的縱向邊緣變直及平坦化。在一些實施例中，可監測且調整反向旋轉刷1440之旋轉速度及接觸壓力，以確保獲得來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材的足夠平坦度。在一個實施例中，例如圖14H、視圖(ii)中所示，刷子速度經參考為速度向量V bs，該速度向量具有在橫向幅材方向XWD上之速度分量V b及在下幅材方向WD上之速度分量V s。在實施例中，速度分量V b可經設定(諸如，藉由調整刷子之旋轉速度(例如，rpm))以介於50毫米/秒至250毫米/秒之間，諸如50毫米/秒、60毫米/秒、70毫米/秒、80毫米/秒、90毫米/秒、100毫米/秒、110毫米/秒、120毫米/秒、130毫米/秒、140毫米/秒、150毫米/秒、160毫米/秒、170毫米/秒、180毫米/秒、190毫米/秒、200毫米/秒、210毫米/秒、220毫米/秒、230毫米/秒、240毫米/秒或250毫米/秒或其中之任何速度。在實施例中，速度分量V s可經設定(諸如藉由調整幅材在幅材方向WD上之速度)為10毫米/秒至100毫米/秒，諸如10毫米/秒、20毫米/秒、30毫米/秒、40毫米/秒、50毫米/秒、60毫米/秒、70毫米/秒、80毫米/秒、90毫米/秒、100毫米/秒或其中之任何速度。因此，橫跨幅材之刷尖速度可計算為V bs= sqrt(V b 2+V s 2)。在一些實施例中，V bs可在51毫米/秒至270毫米/秒範圍內。
在一個實施例中，拉緊區段包括經組態以減小或消除來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材上的靜態電荷之去離子設備1447。在此類實施例中，去離子設備1447置放於上游，恰好在真空張力器1442及反向旋轉刷1440前。在一些實施例中，去離子設備1447經組態以中和組件(諸如真空張力器1442)之電荷，該組件可由諸如PVC之塑膠管材形成。舉例而言，若不使用去離子設備，則當來自線軸1406之隔板材料通過真空張力器時，或當小粒子由氣流攜載通過真空張力器時，其可在真空張力器1442上堆積靜態電荷。因此，去離子設備1447可用以中和真空張力器1442上之電荷，因此允許來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材通過而不會被電吸引至真空張力器1442。應注意，儘管已關於真空張力器1442描述去離子設備，但一或多個去離子設備1447可用於系統內受電荷影響及受益於電荷中和之任何組件上，諸如與來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材接觸或極為貼近之任何組件。在一些實施例中，去離子設備1447為DC電離棒。在一些實施例中，去離子設備1447能夠進行用於諸如20 mm至200 mm之短程應用之脈衝式DC電離。在一些實施例中，脈衝之頻率可自動或由使用者控制而設定為1 Hz至20 Hz，以便調整去離子設備1447對受影響組件之影響。在一些實施例中，去離子設備1447經組態有用作離子發生器發射器之金屬銷，諸如鈦銷或類似者。此類銷在脈衝式DC模式下可具有自-3kV至7.5kV之輸出，其有助於允許80:20至20:80之陰陽離子比。在其他實施例中，去離子設備1447、真空張力器1442及反向旋轉刷1440之次序可變化。在另一實施例中，可藉由使受影響組件接地來防止電荷堆積。在此實施例中，接地帶或接地導線(未展示)電連接至受影響設備，諸如真空張力器1442，以藉由提供電荷至地面之路徑來防止電荷堆積。在又一實施例中，可藉由用導電塗層塗佈受影響設備以防止電荷堆積來防止組件之電荷堆積。
在一個合適實施例中，反向旋轉刷1440之旋轉速度保持足夠低以減少或消除由反向旋轉刷1440與來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材接觸之摩擦引起的過度磨損或熱堆積。在一個實施例中，反向旋轉刷1440經組態以使來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材中存在之褶皺光滑或以其他方式減少。在一個實施例中，反向旋轉刷1440經組態以減少或消除來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材中的細微褶皺。在此類實施例中，細微褶皺為幅材中過小而無法藉由去離子設備1447或真空張力器1442消除之褶皺。在一個此類實施例中，細微褶皺經界定為大致為由去離子器1447或真空張力器1442消除之大型褶皺量值之百分之二十的褶皺。在一個適合實例中，若大型褶皺在Z方向上之量值為大致100 mm，則細微褶皺在Z方向上將具有20 mm或更小的量值。在其他實施例中，大型褶皺之量值可在1 mm至250 mm之間，而細微褶皺之量值可為0.2 mm至約50 mm。
在另一實施例中，除反向旋轉刷1440以外或替代該反向旋轉刷，材料拉緊區段1438包括真空張力器1442，其包括位於來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材附近的真空張力器1442之表面上的複數個真空孔口1444。在此實施例中，真空係經由真空張力器1442抽吸，其產生經由真空孔口1444的吸力。真空張力器1442相對於豎直方向成角度α vac(圖14G)定位。來自真空孔口1444之吸力產生跨過面向真空孔口1444之來自線軸1402之電極材料幅材的表面的流體流(通常為氣流)。因為流體流跨越面向真空孔口1444之來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材的表面的速度比在來自線軸1402、1404、1406之電極材料幅材的相對側上的素的更快，所以效應(亦即，柏努利效應)拉動來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材使其與真空張力器1442相抵，且促進定軌器孔612與合併鏈輪1414之輪齒1416的對準。
進一步參看圖14B，在一個合適實施例中，合併鏈輪1414之輪齒1416以一方式楔形化，該方式使得促進定軌器孔612之外邊緣隨著定軌器孔612經安放至輪齒1416上而在橫向幅材方向XWD上被拉開。舉例而言，輪齒1416可楔形化以在近端(接近合併鏈輪1414之中心)處具有較大橫截面且橫截面不斷變化而在遠側方向(亦即，合併鏈輪1414之中心遠側)上具有較小橫截面。因此，輪齒1416之楔形對來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材施加足夠橫向幅材張力，以消除幅材在橫向幅材方向XWD上之下垂及捲曲。在此實施例中，真空張力器1442之真空孔口1444僅位於來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材與合併鏈輪1414之輪齒1416的合併點處或附近，此係因為此後，來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材經由施加至來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材的張力而藉由輪齒1416之楔形抵靠合併鏈輪1414安放。
在一個實施例中，反向旋轉刷1440在真空張力器1442之幅材方向WD中之下游位置中定位。然而，在其他實施例中，反向旋轉刷與真空張力器1442共置或在其上游。在一個實施例中，傳送位置1426、1426A-X中之每一者包括反向旋轉刷1440及真空張力器。在另一實施例中，僅傳送隔板材料幅材之傳送台包括反向旋轉刷1440，但所有傳送台包括真空張力器1442。
參看圖19，在一個實施例中，對準特徵偵測系統1900位於合併區1408下游。在實施例中，當自幅材方向WD及橫向幅材方向XWD中之每一者中的層之中心點量測時，合併材料幅材之層對準在1 mm內。對準特徵偵測系統1900包括光學感測器1902及背光1904。光學感測器可為數位攝影機或能夠允許設備如本文中所描述一般起作用之其他光敏設備。在此實施例中，光學感測器1902經定位使得其在來自背光1904之光已穿過合併材料幅材1432之後捕獲此光，使得合併材料幅材1432之輪廓由光學感測器1902捕獲。藉由光學感測器1902分析合併材料幅材1432之輪廓以準確地定位基準特徵602。如由光學感測器1902定位之基準特徵602的位置可由使用者介面116 (圖1)儲存，且用於確保合併材料幅材1432經精確地定位以供後續處理。因此，精確定位意謂合併材料幅材之各層經豎直對準，例如以使得每一電極型樣、定軌器孔612、基準特徵602之縱向軸線A E(圖7)及每一層之電極型樣之邊緣(縱向邊緣切口600、孔洞608、610) (圖6)在幅材方向及橫向幅材方向XWD兩者上對準。在一個實施例中，如下文進一步描述，如由光學感測器1902定位之基準特徵602的位置用以控制一或多個收納單元2010及對準銷2012之位置與基準特徵602對準。因此，重要的是每一層之基準特徵對準。在一個實施例中，收納單元2010經控制以在幅材方向WD上將對準銷之中心對準至基準特徵602之中心的+/- 10 um至50 um內。在另一實施例中，收納單元2010為控制器，使得控制對準銷2012之中心在橫向幅材方向XWD上與基準特徵602對準至+/- 10 um至50 um內。
參看圖20及圖20A，在一個實施例中，使用大容量堆疊系統2000。在此實施例中，合併區1408類似於如上文所描述之彼合併區。然而，在此實施例中，利用齒形帶2002 (由虛線表示)。在一個實施例中，齒形帶2002包含不鏽鋼且包括輸送輪齒2038之群體(圖20A)，該等輸送輪齒之大小、形狀及位置經設定以接合來自線軸1402、1404及1406之電極材料幅材及隨後合併材料幅材1432的定軌器孔612或基準特徵602中之一或多者。齒形帶2002經組態以穿過合併區1408以及堆疊及衝壓區2004以環形組態操作。齒形帶2002使用一或多個同步鏈輪2006輸送，該等同步鏈輪與齒形帶2002之驅動部分接合以控制其速度，其與上文所描述之合併區1408內的製程同步。
進一步參看圖20，大容量堆疊系統包括在衝壓及堆疊區1410內之自動夾具裝載總成2008。自動夾具裝載總成包括一或多個收納單元2010。在圖20中所展示之實施例中，沿齒形帶2002之路徑存在依序對準的四個收納單元2010。在一個實施例中，收納單元2010中之每一者由同一致動設備(其可為驅動收納單元2010之運動的凸輪)驅動以使所有收納單元2010同時運動。在其他實施例中，收納單元2010中之每一者可經獨立控制或驅動。
參看圖21及圖22，每一收納單元2010包含自收納器基底2014延伸之一或多個對準銷2012。對準銷2012經組態以與基準特徵602或定軌器孔612中之一或多者接合。每一收納單元2010可耦接至2軸運動控制設備，諸如伺服器、馬達或類似者，其允許收納單元2010在橫向幅材方向XWD以及下幅材方向WD上移動。在一個實施例中，基於如由光學感測器1902定位之基準特徵602的位置而控制運動控制設備。在此實施例中，基準特徵602之位置用以控制運動控制設備以定位收納單元2010，使得其對準銷2012經適當地定位以通過合併材料幅材1432之對應基準特徵602。運動控制設備將經控制以針對在衝壓及堆疊區1410中執行之每一衝壓操作恰當地定位收納單元2010，如下文進一步描述。
另外參考圖23及圖26A-C，描述衝壓及堆疊操作。在此實施例中，合併材料幅材1432自合併區1408輸送至衝壓及堆疊區1410。合併材料幅材1432在其藉由齒形帶2002輸送時通過衝頭2016下方及收納單元2010上方，該齒形帶藉由同步鏈輪2006中之一或多者輸送。在一個實施例中，衝頭2016經控制以如雙箭頭指示在Z方向上(例如豎直地)以上下運動方式移動。在一個實施例中，收納單元2010經控制以如雙箭頭指示在Z方向上(例如豎直地)以上下運動方式移動。
參看圖24A-C，在一個實施例中，每一收納單元2010具有如上文所描述之經大小設定且間隔開以對應於每一電極子單元2018之基準特徵602的單對對準銷2012。在一個實施例中，對準銷2012經組態以僅接合基準特徵602之內周界的一部分。舉例而言，在一個實施例中，基準特徵602具有實質上矩形內周界，且對準銷2012經組態以僅接觸外邊緣2400、下幅材邊緣2402及上幅材邊緣2404，而不接觸基準特徵602之內邊緣2406 (圖24D)。在單一衝壓操作期間，單一電極子單元2018經衝壓且裝載至收納單元2010上。在另一實施例中，對準銷2012及基準特徵602經對應地設定大小及定位以使得在對準銷2012與基準特徵602之所有邊緣(外邊緣2400、下幅材邊緣2402、上幅材邊緣2404及內邊緣2406)之間存在間隙。在此實施例中，對準銷2012與外邊緣2400、下幅材邊緣2402、上幅材邊緣2404及內邊緣2406中之每一者之間可存在約50微米之間隙。在其他實施例中，對準銷2012與外邊緣2400、下幅材邊緣2402、上幅材邊緣2404及內邊緣2406中之每一者之間的間隙可處於0至2000微米之範圍內，諸如0微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、550微米、600微米、650微米、700微米、750微米、800微米、850微米、900微米、950微米、1000微米、1050微米、1100微米、1150微米、1200微米、1250微米、1300微米、1350微米、1400微米、1450微米、1500微米、1550微米、1600微米、1650微米、1700微米、1750微米、1800微米、1850微米、1900微米、1950微米及200微米。在一個實施例中，對準銷2012與下幅材邊緣2402及上幅材邊緣2404之間的間隙各自處於50微米至2000微米範圍內。在另外其他實施例中，對準銷2012與外邊緣2400、下幅材邊緣2402、上幅材邊緣2404及內邊緣2406中之每一者之間的間隙可為相同或不同間隙以允許系統如本文所描述一般起作用。
如圖24E中所示，收納單元2010可包括可移動平台2034，其在Z方向上移動且在朝向衝頭2016的方向上維持Z方向力。可移動平台2034在本文中亦可被稱作升降器。可移動平台2034經控制以在衝壓製程期間緊靠合併材料幅材1432移動以防止當電極子單元2018與合併材料幅材1432分離時電極子單元之不均勻移位，如2018'處所示。亦應瞭解，例如，若每一層之基準特徵602並未在幅材方向WD及橫向幅材方向XWD上精確對準(例如，使得橫截面積減小)，則電極子單元2018之層之任何未對準可對對準銷2012產生額外摩擦，從而引起電極子單元之不均勻移位，如2018'所示。在一個實施例中，可移動平台2034經控制以接觸合併材料幅材1432之電極子單元2018 (例如零間隙)。在其他實施例中，可移動平台2034經控制以處於合併材料幅材1432之0至1000微米之範圍內，例如0微米、50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、550微米、600微米、650微米、700微米、750微米、800微米、850微米、900微米、950微米或1000微米。在一個實施例中，可移動平台2034附接至滾珠軸承滑動機構，從而允許在Z方向上移動。在一個實施例中，可移動平台2034可耦接至由步進馬達驅動之齒輪驅動機構，該步進馬達經啟動以僅在每一衝壓操作之前及/或僅在每一衝壓操作之後移動。
在實施例中，衝頭2016由金屬或金屬合金製成，諸如不鏽鋼、鋁、鈦、鋼、其他金屬及其合金。在其他實施例中，衝頭2016可由允許系統如本文所描述一般起作用之任何材料製成，諸如塑膠、碳纖維、木材及類似物。衝頭應具有足夠強度及剛性以使得其不會在對電極子單元2018施加力時變形。參看圖26A-C，在一個實施例中，衝頭2016具有衝頭面2017，該衝頭面之大小及形狀經設定以實質上覆蓋面向衝頭面2017之電極子單元2018的全部表面。在一個實施例中，衝頭面2017包括大小及形狀經設定以與基準特徵602相同或實質上相同的基準孔2019。因此，對準銷2012可在衝壓操作期間穿過基準孔2019。在一個實施例中，衝頭2016具有衝頭面2017，該衝頭面大小經設定以在橫向幅材方向上略小於電極子單元2018。舉例而言，在一個實施例中，電極子單元2018可具有在橫向幅材方向XWD上延伸超過衝頭面2017之遠端2021 0至100微米的部分2023，如例如圖26C中所展示。在一個實施例中，衝頭面2017可在幅材方向WD上略大於電極子單元2018，使得衝頭面2017在幅材方向WD上延伸超過縱向邊緣2025進入縱向邊緣切口600 0至100微米。在一個實施例中，衝頭面2017並不包括用於切割電極子單元2018之任何尖銳切割邊緣，其在一些情況下可引起電極子單元2018之層的污染。實際上，衝頭面2017具有鈍邊緣且使用向下力使電極子單元2018與幅材分離以使孔洞破裂，如本文中所描述。
在一個實施例中，衝頭2016將Z方向力施加至電極子單元2018，該電極子單元將此力傳遞至可移動平台2034，該可移動平台向其施加相反力(例如藉由控制步進馬達產生保持轉矩)。在一個實施例中，此等相反力造成電極子單元中之輕微壓縮，該輕微壓縮促進克服對準銷與電極子單元2018之基準特徵602之間的靜態摩擦，其促進維持具有垂直於對準銷2012之理想平面的電極子單元2018之平行度。在一個實施例中，由衝頭2016施加至可移動平台2034之力使得可移動平台2034在Z方向上移動等於電極子單元2018之高度的距離，由此沿由縱向邊緣切口600及孔洞608形成之路徑使弱化區域破裂，且因此準備好接收下一電極子單元2018。在另一實施例中，可移動平台2034可經控制以在每個電極子單元2018已由衝頭2016衝壓之後，例如藉由使用步進馬達在Z方向上移動一預定距離遠離衝頭2016，該預定距離等於電極子單元2018之z方向尺寸。可移動平台2034因此有助於在衝壓操作期間維持電極子單元垂直於對準銷2012。
如圖24C中所示，舉例而言，合併材料幅材1432可隨後前進以將額外電極子單元2018置放在待衝壓及堆疊之位置中，且此過程可繼續進行直至預定數目個電極子單元2018裝載至收納單元2010上為止。在圖24C中所展示之實施例中，存在三個堆疊電極子單元2018，但應瞭解，任何數目個電極子單元可堆疊於收納單元2010上。在實施例中，經堆疊之電極子單元2018之數目可處於1至300之範圍內。在本實施例中，每一電極子單元包含四層，但可包含根據本發明之任何數目個層。
在一個實施例中，在開始衝壓操作之前，系統2000驗證電極子單元2018中不存在缺陷(如藉由電極缺陷感測器1434所判定)，在偵測到缺陷之情況下，控制系統以避免有缺陷的電極子單元2018之衝壓及堆疊。在使用多個收納單元2010及對應衝頭2016之一個實施例中，若在電極子單元2018中之一者上找到缺陷，則控制所有收納單元2010及對應衝頭2016跳過衝壓及堆疊操作，且將合併材料幅材1432向前輸送至一位置，該位置使得所有收納單元2010及對應衝頭2016在無缺陷電極子單元2018之情況下對準。
在一個實施例中，為了使電極子單元2018中之每一者與合併材料幅材1432分離，衝頭2016在Z方向上朝向合併材料幅材1432移動，例如距合併材料幅材之表面約0.15 mm至約0.50 mm範圍內。控制接收夾具之對準銷2012以在Z方向上朝向合併材料幅材1432之相對表面移動。對準銷2012與衝頭2016之對準可使用光學感測器1902驗證。若判定對準銷2012並未與衝頭2016恰當地對準，則衝頭2016、收納單元2010或合併材料幅材1432中之一或多者可在幅材方向WD上移動，直至達成令人滿意之對準。在此類實施例中，收納單元2010及衝頭2016中之一或多者可經組態以經由機動托架總成(未展示)在幅材方向上平移。一旦達成對準銷2012與衝頭2016之令人滿意之對準，收納單元便在Z方向上移動，使得對準銷2012移動通過基準特徵602且進入衝頭2016中之對應衝頭孔2020中。在一個實施例中，對準銷2012進入衝頭孔2020中至少2 mm處。在一個實施例中，衝頭孔2020之大小及形狀經設定以緊密地匹配對準銷2012之外徑，以最小化在衝壓及堆疊操作期間的任何移位或未對準。
接下來，控制衝頭2016在Z方向上朝向收納單元2010移動，例如超過合併材料幅材1432之相對表面至少5 mm。隨著衝頭2016移動，電極子單元2018沿形成電極子單元2018之外周界的弱化區域與合併材料幅材1432分隔開。舉例而言，弱化區域可包含沿每一層之電極型樣的縱向邊緣切口600及孔洞608 (圖6)之路徑。在此類實施例中，孔洞608破裂，由此自合併材料幅材1432釋放電極子單元2018。此類經衝壓電極子單元2018之幅材下游被稱作廢幅材2022。在一個實施例中，合併材料幅材1432之層已經置放以使得來自線軸1404之陽極材料幅材在頂部上(亦即，與衝頭2016接觸)。在另一實施例中，合併材料幅材1432之層已經置放以使得來自線軸1402之陰極材料幅材在頂部上(亦即，與衝頭2016接觸)。在另一實施例中，合併材料幅材1432之層已經置放使得來自線軸1406之隔板材料幅材在頂部上(亦即，與衝頭2016接觸)。在一些實施例中，較佳的是，來自線軸1404之陽極材料幅材或來自線軸1402之陰極材料幅材與衝頭2016接觸，此係因為其具有比來自線軸1406之隔板材料幅材更高的質量。因此，在此等實施例中，當衝頭2016在衝壓操作之後回縮時，來自線軸1404之陽極材料幅材及來自線軸1402之陰極材料幅材較不可能在Z方向上向上拉回合併材料幅材1432。舉例而言，在來自線軸1406之隔板材料幅材為低質量的實施例中，其可在某些條件下隨著衝頭2016由於真空效應回縮而經上拉。在此類實施例中，由此期望合併材料幅材1432使其頂層為來自線軸1404之陽極材料幅材或來自線軸1402之陰極材料幅材，以避免此效應。
在電極子單元已與合併材料幅材1432分隔開之後，衝頭2016在Z方向上遠離收納單元2010移動且收納單元在Z方向上遠離衝頭2016移動。在一個實施例中，衝頭2016及收納單元2010兩者同步移動。在其他實施例中，衝頭2016及收納單元2010中之每一者經控制以依序移動。在一個實施例中，衝頭2016及收納單元2010中之每一者在Z方向上遠離合併材料幅材1432之各別表面移動，以與其相距約0.5 mm。
應瞭解，儘管圖23僅繪示單個衝頭2016及收納單元2010，在其他實施例中，對應衝頭2016及收納單元2010之群體可同時使用以增加在單位時間期間與合併材料幅材1432分隔開之電極子單元的數目。舉例而言，在一個實施例中，諸如圖20中所示之實施例，使用一系列四個衝頭2016及收納單元2010。在另外其他實施例中，可存在1至100個其中每一者同時運行之衝頭2016及收納單元2010。應進一步注意，在一些實施例中，上述衝壓及堆疊操作間歇地執行(亦即，在合併材料幅材停止時)。然而，在其他實施例中，系統可經組態以使得衝壓及堆疊操作為連續的，使得合併材料幅材在衝壓及堆疊操作期間保持在幅材方向WD上運動。
在電極子單元已與合併材料幅材1432分隔開之後，下游其餘幅材被稱作廢幅材2022，其使用與廢幅材2022之定軌器孔612接合之拆分鏈輪2024 (圖25)在幅材方向WD上輸送。舉例而言，如圖25中所示，廢幅材2022包括具有定軌器孔612及連接桿614之幅材部分。廢幅材亦可包括任何未經衝壓電極子單元2027，其由於未經衝壓電極子單元2027中之一或多者中之未對準或其他缺陷而未經衝壓。在一個實施例中，廢幅材2022重新捲繞至廢幅材引出輥2026上。廢幅材2022因此乾淨地自齒形帶2002移除，其因此促進齒形帶2002以連續迴路方式在幅材方向WD上向前進以接收待處理之合併材料幅材1432。
在一個實施例中，大容量堆疊系統2000包括一或多個橫向幅材帶張力器2028。橫向幅材帶張力器2028經組態以與齒形帶2002之副輪齒組2032 (圖20A)接合。副輪齒組2032位於齒形帶2002之相對側上，其中鏈輪2006與齒形帶2002接合。橫向幅材帶張力器2028用以在橫向幅材方向上對合併材料幅材1432提供橫向幅材張力，以促進基準特徵602之對準及定位。在一個實施例中，橫向幅材帶張力器2028包括接合副輪齒組2032之一組倒置輪齒。橫向幅材帶張力器可附著至伺服器、馬達或其他運動控制設備以使橫向幅材帶張力器2028在橫向幅材方向XWD上移動。當橫向幅材帶張力器2028在橫向幅材方向XWD上向外移動(遠離幅材中心)時，合併材料幅材1432上之橫向幅材張力增大。同樣，當橫向幅材帶張力器2028在橫向幅材方向上向內(在朝向幅材中心之方向上)移動時，施加在合併材料幅材1432上之橫向幅材張力減小。可個別地控制橫向幅材帶張力器2028中之每一者以在沿合併材料幅材1432之行進路徑的不同點處對合併材料幅材1432施加不同量之橫向幅材張力。因此，橫向幅材帶張力器2028用以促進合併材料幅材1432之平坦化(例如，去褶皺、去捲曲、去下垂等)。在一些實施例中，外部孔洞608之破裂強度之0至百分之50範圍內的橫向幅材帶張力由橫向幅材帶張力器2028提供。在實施例中，橫向幅材帶張力器2028有益於藉由使合併材料幅材1432平坦化而防止基準特徵602歸因於由下垂、褶皺或捲曲引起之變形而未對準。
在一些實施例中，若藉由同步鏈輪2006將足夠的下幅材張力施加至合併材料幅材1432，則合併材料幅材1432可在下幅材方向上延伸，從而使基準特徵602在下幅材方向上比預期更遠地間隔開。在此類實施例中，控制齒形帶2002以減小其速度，此引起合併材料幅材1432在幅材方向WD上的下幅材張力相應減小，或替代地，可控制齒形帶2002增大速度，其引起合併材料幅材1432在幅材方向WD上的張力相應增大。
在衝壓操作期間，電極子單元2018經組態以藉由外部孔洞608及內部孔洞610之強度所界定的預定方式與合併材料幅材1432分隔開(圖15A)。在一個實施例中，外部孔洞相比於內部孔洞610具有較低破裂強度(亦即，更容易破裂)。在此實施例中，電極子單元2018將沿由外部孔洞608及縱向邊緣切口600界定之路徑與合併材料幅材分隔開。
在一個實施例中，預定數目個電極子單元2018堆疊於收納單元2010上以形成多單元電極堆疊2030 (圖24C)。應瞭解，堆疊電極子單元2018中之每一者經對準以使得各別基準特徵602、縱向邊緣切口600及孔洞608、610在幅材方向WD及橫向幅材方向XWD上對準。多單元電極堆疊2030接著置放於具有壓力板1604、1606之加壓限制件1602中，該壓力板在藉由壓力箭頭P展示之方向上將壓力施加至多單元電極堆疊2030。施加至多單元電極堆疊2030之壓力可使用使用者介面116調整以控制由壓力板1604、1606施加至多單元電極堆疊2030之壓力P。一旦足夠壓力P已施加至多單元電極堆疊2030，對準銷1600便可在移除方向R上移動，此使第二孔洞610沿其長度破裂，使得剝蝕部404 (例如電極凸片520)變為多單元電極堆疊2030之外邊緣，如圖16C中所示。
在孔洞610已破裂之後，多單元電極堆疊2030行進至凸片焊接台以將匯流條1700及1702焊接至剝蝕部404以形成堆疊胞元1704。在焊接之前，匯流條1700、1702穿過各別電極之匯流條開口1608置放。在一個實施例中，一旦匯流條1700、1702已穿過匯流條開口1608置放，則在焊接之前，剝蝕部404分別朝向匯流條1700、1702向下摺疊。在此實施例中，匯流條1700為銅匯流條且焊接至陽極集電器層506之剝蝕部404 (陽極凸片)，且匯流條1702為鋁匯流條且焊接至陰極電流導體510之剝蝕部404 (陰極凸片)。然而，在其他實施例中，匯流條1700及1702可為允許電池組1804如本文中所描述一般起作用的任何適合之導電材料。焊接可使用雷射焊機、摩擦焊接、超聲波焊接或用於將匯流條1700、1702焊接至電極凸片520的任何適合之焊接方法進行。在一個實施例中，匯流條1700及1702中之每一者分別與陽極及陰極的所有電極凸片520電接觸。
在堆疊胞元1704形成後，堆疊胞元繼續行進至封裝台1800。在封裝台1800處，堆疊胞元1704塗佈有諸如多層鋁聚合材料、塑膠或類似者之絕緣封裝材料以形成電池封裝1802。在一個實施例中，使用真空抽空電池封裝1802且用電解質材料填充開口(未展示)。可使用熱密封、雷射焊接、黏合劑或任何合適密封方法圍繞堆疊胞元1704密封絕緣封裝材料。匯流條1700及1702保持暴露，且未由電池封裝1802覆蓋以允許使用者將匯流條連接至待供電設備或連接至電池充電器。一旦電池封裝1802置放於堆疊胞元1704上，其便界定完整電池1804。在此實施例中，完整電池為3D鋰離子型電池。在其他實施例中，完整電池可為適用於使用本文所描述之設備及方法製造的任何電池類型。
在一個實施例中，陽極群之各部件具有底部、頂部及縱向軸線A E(圖7)。在一個實施例中，縱向軸線A E在橫向幅材方向XWD上自其底部延伸至頂部。在替代實施例中，縱向軸線A E在下幅材方向WD上自其底部延伸至頂部。在一個實施例中，陽極群之構件由為陽極材料502之基底材料幅材104形成。另外，陽極群之各部件具有沿電極之縱向軸線(A E)量測的長度(L E) (圖6A)，在負電極結構及正電極結構之交替序列前進之方向(亦即，幅材方向WD)上量測的寬度(W E)，以及在正交於長度(L E)及寬度(W E)之量測方向中之每一者的方向(「Z方向」)上量測的高度(H E) (圖6A)。陽極群之各部件亦具有對應於垂直於其縱向軸線之平面中的電極投影之側面之長度總和的周長(P E)。
陽極群部件之部件之長度(L E)將視能量儲存設備及其預期用途而變化。然而，一般而言，陽極群之部件將通常具有在約5 mm至約500 mm範圍內的長度(L E)。舉例而言，在一個此類實施例中，陽極群之部件具有約10 mm至約250 mm的長度(L E)。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陽極群之部件具有約25 mm至約100 mm之長度(L E)。
陽極群之部件之寬度(W E)將視能量儲存設備及其預期用途而變化。然而，一般而言，陽極群之各部件將通常具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之寬度(W E)。舉例而言，在一個實施例中，陽極群之各部件的寬度(W E)將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極群之各部件的寬度(W E)將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
陽極群之部件之高度(H E)將視能量儲存設備及其預期用途而變化。然而，一般而言，陽極群之部件將通常具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之高度(H E)。舉例而言，在一個實施例中，陽極群之各部件的高度(H E)將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。藉助於其他實例，在一個實施例中，陽極群之各部件的高度(H E)將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。根據一個實施例，陽極群之部件包括一或多個具有第一高度之第一電極部件及一或多個具有除第一高度以外之第二高度的第二電極部件。在又一實施例中，一或多個第一電極部件及一或多個第二電極部件之不同高度可經選擇以適應電極總成(例如，多層電極子堆疊1500 (圖15))之預定形狀，諸如沿縱向及/或橫向軸線中之一或多者具有不同高度之電極總成形狀，及/或以提供二次電池之預定效能特性。
一般而言，陽極群之部件具有實質上大於其寬度(W E)及其高度(H E)中之每一者之長度(L E)。舉例而言，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，L E與W E及H E中之每一者的比率分別為至少5:1 (亦即，L E與W E的比率分別為至少5:1，且L E與H E的比率分別為至少5:1)。藉助於其他實例，在一個實施例中，L E與W E及H E中之每一者的比率為至少10:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，L E與W E及H E中之每一者的比率為至少15:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，L E與W E及H E中之每一者之比率為至少20:1。
在一個實施例中，陽極群之部件之高度(H E)與寬度(W E)的比率分別為至少0.4:1。舉例而言，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，H E與W E之比率將分別為至少2:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，H E與W E的比率將分別為至少10:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，H E與W E的比率將分別為至少20:1。然而，通常，H E與W E的比率一般將分別低於1,000:1。舉例而言，在一個實施例中，H E與W E的比率將分別低於500:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，H E與W E的比率將分別低於100:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，H E與W E的比率將分別低於10:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陽極群之各部件，H E與W E之比率將分別在約2:1至約100:1範圍內。
在一個實施例中，陰極群之部件由為陰極材料504之基底材料幅材104形成。現參看圖6B，陰極群之各部件具有底部、頂部及在橫向幅材方向XWD上及在大體上垂直於負電極結構及正電極結構之交替序列前進之方向的方向上自其底部延伸至頂部的縱向軸線(A CE)。另外，陰極群之各部件具有沿平行於橫向幅材方向XWD之縱向軸線(A CE)量測的長度(L CE)、在負電極結構及正電極結構之交替序列前進之方向上量測的寬度(W CE)，及在垂直於長度(L CE)及寬度(W CE)之量測方向中之每一者的方向上量測的高度(H CE)。
陰極群之部件之長度(L CE)將視能量儲存設備及其預期用途而變化。然而，一般而言，陰極群之各部件將通常具有在約5 mm至約500 mm範圍內的長度(L CE)。舉例而言，在一個此類實施例中，陰極群之各部件具有約10 mm至約250 mm的長度(L CE)。藉助於其他實例，在一個此類實施例中，陰極群之各部件具有約25 mm至約100 mm之長度(L CE)。
陰極群之部件之寬度(W CE)亦將視能量儲存設備及其預期用途而變化。然而，一般而言，陰極群之部件將通常具有在約0.01 mm至2.5 mm範圍內之寬度(W CE)。舉例而言，在一個實施例中，陰極群之各部件的寬度(W CE)將在約0.025 mm至約2 mm範圍內。藉助於其他實例，在一個實施例中，陰極群之各部件的寬度(W CE)將在約0.05 mm至約1 mm範圍內。
陰極群之部件之高度(H CE)亦將視能量儲存設備及其預期用途而變化。然而，一般而言，陰極群之部件將通常具有在約0.05 mm至約10 mm範圍內之高度(H CE)。舉例而言，在一個實施例中，陰極群之各部件的高度(H CE)將在約0.05 mm至約5 mm範圍內。藉助於其他實例，在一個實施例中，陰極群之各部件的高度(H CE)將在約0.1 mm至約1 mm範圍內。根據一個實施例，陰極群之部件包括一或多個具有第一高度之第一陰極部件及一或多個除第一高度外具有第二高度之第二陰極部件。在又一實施例中，一或多個第一陰極部件及一或多個第二陰極部件之不同高度可經選擇以適應電極總成之預定形狀，諸如沿著縱向及/或橫向軸線中之一或多者具有不同高度之電極總成形狀，及/或以提供二次電池之預定效能特性。
一般而言，陰極群之各部件具有實質上大於寬度(W CE)且實質上大於其高度(H CE)之長度(L CE)。舉例而言，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，L CE與W CE及H CE中之每一者的比率分別為至少5:1 (亦即，L CE與W CE的比率分別為至少5:1，且L CE與H CE的比率分別為至少5:1)。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，L CE與W CE及H CE中之每一者之比率為至少10:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，L CE與W CE及H CE中之每一者之比率為至少15:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，L CE與W CE及H CE中之每一者之比率為至少20:1。
在一個實施例中，陰極群之部件之高度(H CE)與寬度(W CE)的比率分別為至少0.4:1。舉例而言，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，H CE與W CE的比率將分別為至少2:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，H CE與W CE的比率將分別為至少10:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，H CE與W CE的比率將分別為至少20:1。然而，通常，對於陽極群之各部件，H CE與W CE的比率一般將分別低於1,000:1。舉例而言，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，H CE與W CE的比率將分別低於500:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，H CE與W CE的比率將分別低於100:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，H CE與W CE的比率將分別低於10:1。藉助於其他實例，在一個實施例中，對於陰極群之各部件，H CE與W CE之比率將分別在約2:1至約100:1範圍內。
在一個實施例中，陽極集電器506之電導率亦實質上大於負電極活性材料層之電導率。舉例而言，在一個實施例中，當存在所施加之電流以儲存設備中之能量或所施加之負荷以使設備放電時，陽極集電器506之電導率與負電極活性材料層之電導率之比率為至少100:1。藉助於其他實例，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存設備中之能量或所施加之負荷以使設備放電時，陽極集電器506之電導率與負電極活性材料層之電導率之比率為至少500:1。藉助於其他實例，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存設備中之能量或所施加之負荷以使設備放電時，陽極集電器506之電導率與負電極活性材料層之電導率之比率為至少1000:1。藉助於其他實例，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存設備中之能量或所施加之負荷以使設備放電時，陽極集電器506之電導率與負電極活性材料層之電導率之比率為至少5000:1。藉助於其他實例，在一些實施例中，當存在所施加之電流以儲存設備中之能量或所施加之負荷以使設備放電時，陽極集電器506之電導率與負電極活性材料層之電導率之比率為至少10,000:1。
一般而言，陰極集電器510可包含金屬，諸如鋁、碳、鉻、金、鎳、NiP、鈀、鉑、銠、釕、矽與鎳之合金、鈦或其組合(參見A. H. Whitehead及M. Schreiber,電化學學會志,152(11) A2105-A2113 (2005)之「基於鋰之電池之正電極之集電器(Current collectors for positive electrodes of lithium-based batteries)」)。藉助於其他實例，在一個實施例中，陰極集電器510包含金或其合金，諸如矽化金。藉助於其他實例，在一個實施例中，陰極集電器510包含鎳或其合金，諸如矽化鎳。
儘管以下實施例提供以說明本發明之態樣，但實施例並不意欲為限制性的且亦可提供其他態樣及/或實施例。
實施例1.  一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的製程，該製程包含：沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定，以及(ii)第一輸送特徵群；沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含(iii)用於電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定，以及(iv)第二輸送特徵群；輸送在幅材合併方向上鄰近於第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑之收納部件，該收納部件包含經組態以與第一基底材料幅材之第一輸送特徵及第二基底材料幅材之第二輸送特徵接合的複數個突出部；在第一幅材合併位置處將第一基底材料幅材收納在收納部件上，使得該第一基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合；以及在第二幅材合併位置處將第二基底材料幅材覆蓋在收納部件上之第一基底材料幅材上，使得第一組件實質上與第二組件對準，且第二基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，第二幅材合併位置在下幅材方向上與第一幅材合併位置間隔開。
實施例2.如實施例1之製程，其中第一基底材料幅材包含電極材料幅材，且第二基底材料幅材包含隔板材料幅材。
實施例3.如實施例1之製程，其中第一基底材料幅材包含隔板材料幅材，且第二基底材料幅材包含電極材料幅材。
實施例4.一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的製程，該製程包含：沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第一電極組件群，該等第一電極組件由對應弱化型樣劃定，以及(ii)第一輸送特徵群，第一基底材料幅材包含電極材料幅材；沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含(iii)由對應弱化型樣劃定之隔板組件群，以及(iv)第二輸送特徵群，第二基底材料幅材包含隔板材料幅材；輸送在幅材合併方向上鄰近於第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑之收納部件，該收納部件包含經組態以與電極材料幅材之第一輸送特徵及隔板材料幅材之第二輸送特徵接合的複數個突出部；在第一幅材合併位置處將電極材料幅材及隔板材料幅材中之一者收納在帶上，使得電極材料幅材或隔板材料幅材之各別輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合；以及在第二幅材合併位置處將電極材料幅材及隔板材料幅材中之另一者覆蓋在電極材料幅材及隔板材料幅材中所收納的一者上，使得電極材料幅材或隔板材料幅材中之另一者的各別輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，且隔板結構實質上與第一電極結構對準，第二幅材合併位置在下幅材方向上與第一幅材合併位置間隔開。
實施例5.如實施例4之製程，其中在第一幅材位置處收納電極材料幅材，且在第二幅材位置處收納隔板材料幅材。
實施例6.如實施例4之製程，其中在第一幅材位置處收納隔板材料幅材，且在第二幅材位置處收納電極材料幅材。
實施例7.如前述實施例中任一項之製程，其中第一幅材合併路徑包含第一懸重曲線，且第二合併路徑包含第二懸重曲線。
實施例8.如實施例7之製程，其進一步包含分析第一懸重曲線且基於第一懸重曲線之分析調整第一基底材料幅材沿第一幅材合併路徑行進之速度，使得第一輸送特徵與收納部件上之複數個突出部中之鄰近突出部對準。
實施例9.如實施例8之製程，其進一步包含分析第二懸重曲線且基於第二懸重曲線之分析調整第二基底材料幅材沿第二幅材合併路徑行進之速度，使得第二輸送特徵與收納部件上之複數個突出部中之鄰近突出部對準。
實施例10.如前述實施例中任一項之製程，其中第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑中之至少一者包含經由具有與各別第一或第二輸送特徵對準之輪齒的合併鏈輪輸送各別第一基底材料幅材或第二基底材料幅材。
實施例11.如前述實施例中任一項之製程，其中沿各別第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑移動第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者包含在合併鏈輪與倒齒鏈輪之間輸送第一基底材料幅材及/或第二基底材料幅材。
實施例12.如實施例11之製程，其中合併鏈輪之輪齒通過第一基底材料幅材及/或第二基底材料幅材之各別第一或第二輸送特徵且進入倒齒鏈輪中的對應凹口中。
實施例13.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含在收納部件之突出部與倒齒鏈輪接合點處合併第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者。
實施例14.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含使用旋轉刷增大接近各別幅材與合併鏈輪之初始接觸點的第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者的平坦度。
實施例15.如實施例14之製程，其進一步包含使用在與旋轉刷相反之方向上旋轉的反向旋轉刷，該反向旋轉刷安置於與旋轉刷相隔之橫向幅材位置中。
實施例16.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含使用真空設備增大接近各別幅材與合併鏈輪之初始接觸點的第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者的平坦度。
實施例17.如實施例16之製程，真空設備包含基底，該基底具有用於抽吸空氣之複數個真空孔。
實施例18.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含藉由控制各別第一基底材料幅材或第二基底材料幅材之退繞速度，在各別第一基底材料幅材或第二基底材料幅材與合併鏈輪的初始接觸點處減少第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者上的幅材方向張力。
實施例19.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含使用去離子設備減少接近各別第一基底材料幅材或第二基底材料幅材與合併鏈輪之初始接觸點的第一基底材料幅材或第二基底材料幅材中之至少一者上的靜態電荷。
實施例20.如實施例17之製程，其中去離子器在幅材方向上定位於旋轉刷及真空張力器中之至少一者之前。
實施例21.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含將第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者與合併鏈輪的初始接觸點控制在豎直方向的0至90度內。
實施例22.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含使用橫向幅材帶張力器在橫向幅材方向上將張力施加至第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者。
實施例23.如前述實施例中任一項之製程，其中合併鏈輪之輪齒為楔形，使得輪齒之基底比突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
實施例24.如前述實施例中任一項之製程，其中收納部件之突出部為楔形，使得突出部之基底比突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
實施例25.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含控制收納部件之橫向幅材張力，使得收納部件之突出部僅接觸第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者的輸送特徵之一部分。
實施例26.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含使用感測器偵測第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者中的缺陷。
實施例27.如實施例26之製程，其中在將第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者合併至收納部件上之前，使用感測器偵測缺陷。
實施例28.如實施例26或27之製程，其進一步包含標記第一基底材料幅材或第二基底材料幅材中之至少一者上偵測到之缺陷。
實施例29.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含控制第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者的幅材方向張力在與合併鏈輪之初始接觸點處與至收納部件之傳送點處不同。
實施例30.如實施例中任一項之製程，其進一步包含將倒齒輥豎直地定位在帶附近足夠距離處，以允許第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者鬆弛，以用於使第一基底材料幅材及/或第二基底材料幅材與帶對齊。
實施例31.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含定位後續倒齒鏈輪以在倒齒鏈輪與收納部件之間具有比先前倒齒鏈輪至收納部件之輥隙距離更大的輥隙距離。
實施例32.如前述實施例中任一項之製程，其中合併鏈輪上之輪齒經組態以允許第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者定位在輪齒之基底上方。
實施例33.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含(a)沿第三幅材合併路徑移動第三基底材料幅材，該第三基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第三組件群，該等第三組件由對應弱化型樣劃定，及(ii)第三輸送特徵群；以及(b)在第三幅材合併位置處將第三基底材料幅材覆蓋在第二基底材料幅材上，使得第三基底材料幅材之輸送特徵由收納部件上之複數個突出部中的至少一些接合且第三組件實質上與第二組件對準，第三幅材合併位置在下幅材方向上與第一幅材合併位置及第二幅材合併位置間隔開。
實施例34.如實施例33之製程，其中第三基底材料幅材包含反電極材料幅材，且第二基底材料幅材包含隔板材料幅材。
實施例35.如實施例33之製程，其中第三基底材料幅材包含隔板材料幅材，且第二基底材料幅材包含電極材料幅材。
實施例36.如實施例33、34或35之製程，其進一步包含：沿第四幅材合併路徑移動第四基底材料幅材，該第四基底材料幅材包含：用於電極子單元之第四組件群，該等第四組件由對應弱化型樣劃定；及第四輸送特徵群；以及在第四幅材合併位置處將第四基底材料幅材覆蓋在第三基底材料幅材上，使得第四基底材料幅材之輸送特徵由收納部件上之複數個突出部中的至少一些接合且第四組件實質上與第三組件對準，第四幅材合併位置在下幅材方向上與第一幅材合併位置、第二幅材合併位置及第三幅材合併位置間隔開。
實施例37.如實施例36之製程，其中第四基底材料幅材包含反電極材料幅材，且第三基底材料幅材包含隔板材料幅材。
實施例38.如實施例36之製程，其中第四基底材料幅材包含隔板材料幅材，且第三基底材料幅材包含反電極材料幅材。
實施例39.如前述實施例中任一項之製程，其中收納部件包含連續帶。
實施例40.如前述實施例中任一項之製程，其中收納部件包含複數個銷板。
實施例41.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含在與倒齒鏈輪相反之方向上旋轉合併鏈輪。
實施例42.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含使用光學感測器分析第一或第二懸重曲線中之各別懸重曲線。
實施例43.如前述實施例中任一項之製程，其進一步包含在懸重曲線之垂度超出預定臨限值範圍的情況下增大第一基底材料幅材或第二基底材料幅材中之各別者上的幅材方向張力。
實施例44.如前述實施例中任一項之製程，其中第一基底材料幅材及第二基底材料幅材之退繞速度鍵結至收納部件之速度。
實施例45.如前述實施例中任一項之製程，其中各別第一或第二懸重曲線促進第一或第二基底材料幅材之輸送特徵與合併鏈輪之輪齒自對準。
實施例46.一種用於將電極子單元與堆疊幅材之分層佈置中之電極子單元群分隔開的製程，每一電極子單元藉由對應弱化型樣在堆疊幅材內劃定，製程包含：將堆疊幅材之分層佈置中之電極子單元定位在收納單元與衝頭之間的衝壓位置中，收納單元包含基底、對準銷以及可移動平台；通過電極子單元之基準特徵定位收納單元之對準銷；將可移動平台定位在電極子單元之下表面與收納單元之基底之間的預定位置處；使用衝頭對電極子單元施加力，該力之大小足以沿弱化型樣將電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開。
實施例47.如實施例46之製程，其進一步包含將分隔的電極子單元收納至可移動平台上。
實施例48.如實施例46之製程，其進一步包含保持收納單元處於靜止位置，同時將力施加至電極子單元。
實施例49.如實施例46至48之製程，其進一步包含在經由電極子單元之基準特徵定位收納單元之對準銷期間保持衝頭處於靜止位置。
實施例50.如實施例46至49之製程，其進一步包含保持衝頭處於靜止位置，同時將對準銷移動至形成於衝頭中之對應衝頭孔中。
實施例51.如實施例46至50之製程，其中將電極子單元與堆疊幅材之分層佈置分隔開包含使限定電極子單元之第一外邊緣的第一孔洞破裂及使限定電極子單元之第二外邊緣的第二孔洞破裂。
實施例52.如實施例51之製程，其中第一外邊緣及第二外邊緣位於電極子單元之相對側上。
實施例53.如實施例46至52之製程，其進一步包含使用對準銷將橫向幅材張力施加至電極子單元。
實施例54.如實施例46至53之製程，其進一步包含使電極子單元之每一基準特徵之僅一部分與對準銷接觸。
實施例55.如實施例46至54之製程，其進一步包含限定電極子單元群中之有缺陷的電極子單元，及控制衝頭不將有缺陷的電極子單元與堆疊幅材之分層佈置分隔開。
實施例56.如實施例46至55之製程，其進一步包含使用光學設備定位電極子單元之基準特徵。
實施例57.如實施例46至56之製程，其進一步包含標記堆疊幅材之分層佈置以指示有缺陷的電極子單元。
實施例58.如實施例46至57之製程，其進一步包含將壓縮力施加至衝頭與收納單元之間的電極子單元。
實施例59.如實施例58之製程，其中壓縮足以使電極子單元保持實質上平行於收納單元之表面。
實施例60.如實施例46至59之製程，其進一步使用真空設備平坦化堆疊幅材之分層佈置。
實施例61.如實施例46至60之製程，其進一步包含使用一或多個旋轉刷平坦化堆疊幅材陣列。
實施例62.如實施例46至61之製程，其中堆疊幅材之分層佈置包含陽極材料幅材、陰極材料幅材及安置於陽極材料幅材與陰極材料幅材之間的隔板材料幅材。
實施例63.如實施例46至62之製程，其進一步包含將橫向幅材張力施加至輸送帶，該輸送帶與該堆疊幅材陣列之輸送特徵接合以平坦化幅材。
實施例64.如實施例46至63之製程，其進一步包含使用2軸移動設備移動對準銷以與基準特徵對準。
實施例65.如實施例46至64之製程，其中製程進一步包含在將電極子單元與堆疊幅材之分層佈置分隔開之後，將可移動平台移動等於電極子單元之厚度的距離。
實施例66.如實施例46至65之製程，其中電極子單元包含陽極材料、陰極材料及隔板材料。
實施例67.如實施例46至66之製程，其中衝頭下游之堆疊幅材陣列為廢幅材陣列，且製程進一步包含將廢幅材陣列捲繞至輥上。
實施例68.如實施例46至67之製程，其中在一至三百個之間的電極子單元堆疊至收納單元上。
實施例69.一種電池總成，其包括藉由任何先前實施例之製程形成之電極子單元。
實施例70.如實施例46至68之製程，其進一步包含在施加力期間阻止堆疊幅材之分層佈置在幅材方向上運動。
實施例71.如實施例70之製程，其中在實質上垂直於橫向幅材及幅材方向兩者之方向上施加力。
實施例72.如實施例46至68之製程，其中衝頭接觸陽極材料，同時施加力。
實施例73.如實施例46至68之製程，其中衝頭接觸陰極材料，同時施加力。
實施例74.如實施例46至68之製程，其中衝頭接觸隔板材料，同時施加力。
實施例75.如實施例46至68之製程，其進一步包含在弱化型樣之外部孔洞之0至50%的破裂強度範圍內將橫向幅材張力施加至堆疊幅材之分層佈置。
實施例76.一種用於將電極子單元與堆疊幅材陣列中之電極子單元群分隔開的系統，電極子單元藉由對應弱化型樣劃定，系統包含：收納單元，其具有自其延伸之至少兩個對準銷，該等對準銷經定位以與電極子單元之對應基準特徵接合且面向電極子單元之第一表面；可移動衝頭，其包括至少兩個衝頭孔，該等衝頭孔之大小及位置經設定以接收對準銷中之對應一者，衝頭經定位以面向電極子單元之相對表面；以及控制器，其經組態以使衝頭對電極子單元之相對表面施加足夠大的力以沿弱化型樣將電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開。
實施例77.一種用於將電極子單元與堆疊幅材陣列中之電極子單元群分隔開的系統，電極子單元藉由對應弱化型樣劃定，系統包含：收納單元，其具有基底及可移動平台，該可移動平台可選擇性地定位在堆疊幅材陣列與基底之間的預定位置處；可移動衝頭，其經定位以面向電極子單元之相對表面；以及控制器，其經組態以使衝頭對電極子單元之相對表面施加足夠大的力以沿弱化型樣將電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開，收納單元之可移動平台可經選擇性地定位以收納與堆疊幅材陣列分隔開的電極子單元。
實施例78.如實施例76或77之系統，其中收納單元包含基底、對準銷及可移動平台。
實施例79.如實施例78之系統，其中可移動平台經組態以移動等於電極子單元之厚度的距離。
實施例80.如實施例76至79之系統，其中控制器經組態以移動可移動平台。
實施例81.如實施例76至80之系統，其中衝頭包含用於收納對準銷中之各別者的衝頭孔。
實施例82.如實施例76至81之系統，其中收納單元之對準銷經調適以將橫向幅材張力施加至電極子單元。
實施例83.如實施例76至82之系統，其中收納單元之對準銷經調適以收納電極子單元之各別基準特徵。
實施例84.如實施例76至83之系統，其進一步包含用於偵測電極子單元中之缺陷的缺陷偵測系統。
實施例85.如實施例76至84之系統，其中控制器經組態以操作衝頭不將有缺陷的電極子單元與堆疊幅材陣列分隔開。
實施例86.如實施例76至85之系統，其進一步包含用於定位電極子單元之基準特徵的光學設備。
實施例87.如實施例76至86之系統，其進一步包含用於標記堆疊幅材陣列以指示有缺陷的電極子單元之標記系統。
實施例88.如實施例76至87之系統，其進一步包含用以平坦化堆疊幅材陣列之真空設備。
實施例89.如實施例76至88之系統，其進一步包含一或多個旋轉刷以平坦化堆疊幅材陣列。
實施例90.如實施例76至89之系統，其中堆疊幅材陣列包含陽極材料幅材、陰極材料幅材及安置於陽極材料幅材與陰極材料幅材之間的隔板材料幅材。
實施例91.如實施例76至90之系統，其中電極子單元包含陽極材料、陰極材料及隔板材料。
實施例92.一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的系統，該系統包含：第一合併區，其經組態以沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含：用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定；以及第一輸送特徵群；第二合併區，其經組態以沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含：用於電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定；以及第二輸送特徵群；以及收納部件，其包含複數個突出部，收納部件安置在第一幅材合併路徑及第二幅材合併路徑附近，複數個突出部經組態以與第一基底材料幅材之第一輸送特徵及第二基底材料幅材之第二輸送特徵接合；第一合併區經調適以在第一幅材合併位置處將第一基底材料幅材傳送至收納部件上，使得第一基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合；且第二合併區經調適以在第二幅材合併位置處將第二基底材料幅材傳送至收納部件上，使得第二組件實質上與第一組件對準，且第二基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，第二合併區在下幅材方向上與第一合併區間隔開。
實施例93.如實施例92之製程，其中第一基底材料幅材包含電極材料幅材，且第二基底材料幅材包含隔板材料幅材。
實施例94.如實施例92之製程，其中第一基底材料幅材包含隔板材料幅材，且第二基底材料幅材包含電極材料幅材。
實施例95.如實施例92至94之系統，其中第一合併區包含具有用於與第一基底材料幅材上的輸送特徵對準之輪齒的第一合併鏈輪，且第二合併區包含具有用於與第二基底材料幅材上的輸送特徵對準之輪齒的第二合併鏈輪。
實施例96.如實施例95之系統，其中第一合併區包含第一倒齒鏈輪，且第二合併區包含第二倒齒鏈輪，第一及第二倒齒鏈輪中之每一者包含經組態以分別與第一及第二合併鏈輪之輪齒接合之複數個凹口。
實施例97.如實施例96之系統，其中第一倒齒鏈輪沿第一幅材合併路徑安置於第一合併鏈輪與收納部件之間，且第二倒齒鏈輪沿第二幅材合併路徑安置於第二合併鏈輪與收納部件之間。
實施例98.如實施例97之系統，其中第一合併鏈輪之輪齒經定位以穿過第一基底材料幅材之第一輸送特徵且進入第一倒齒鏈輪中之凹口，且第二合併鏈輪之輪齒經定位以穿過第二基底材料幅材之第二輸送特徵且進入第二倒齒鏈輪中之凹口。
實施例99.如實施例97之系統，其中第一倒齒鏈輪及收納部件界定第一輥隙，且第二倒齒鏈輪及收納部件界定第二輥隙，第二輥隙比第一輥隙具有更大間距。
實施例100.如實施例92至99之系統，其中第一合併鏈輪及第二合併鏈輪具有相同半徑。
實施例101.如實施例92至100之系統，其中第一倒齒鏈輪及第二倒齒鏈輪具有相同半徑。
實施例102.如實施例101之系統，其中第一及第二合併鏈輪之半徑大於第一及第二倒齒鏈輪之半徑。
實施例103.如實施例92至102之系統，其中第一合併區進一步包含用於退繞第一基底材料幅材線軸之第一退繞輥，且第二合併區進一步包含用於退繞第二基底材料幅材線軸之第二退繞輥。
實施例104.如實施例92至103之系統，其中第一幅材合併路徑包含第一懸重曲線，且第二合併路徑包含第二懸重曲線。
實施例105.如實施例104之系統，其進一步包含用於偵測第一懸重曲線之至少一個特性的感測器。
實施例106.如實施例105之系統，其進一步包含用於偵測第二懸重曲線之至少一個特性的感測器。
實施例107.如實施例92至106之系統，其進一步包含旋轉刷以增大第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者的平坦度。
實施例108.如實施例107之系統，其中旋轉刷在幅材方向上安置於第一合併鏈輪及第二合併鏈輪中之至少一者之前。
實施例109.如實施例107之系統，其進一步包含在與旋轉刷相反之方向上旋轉的反向旋轉刷，該反向旋轉刷安置於與旋轉刷相隔之橫向幅材位置中。
實施例110.如實施例92至109之系統，其進一步包含真空設備以增大第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者的平坦度。
實施例111.如實施例110之系統，其中真空設備包含基底，該基底具有用於抽吸空氣之複數個真空孔。
實施例112.如實施例90至107之系統，其進一步包含去離子器，該去離子器經組態以減小第一基底材料幅材或第二基底材料幅材中之至少一者上的靜態電荷。
實施例113.如實施例107至112之系統，其中去離子器在幅材方向上定位於旋轉刷及真空張力器中之至少一者之前。
實施例114.如實施例92至113之系統，其中第一合併鏈輪之輪齒及第二合併鏈輪之輪齒為楔形，使得輪齒之基底比突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
實施例115.如實施例92至114之系統，其中收納部件之突出部為楔形，使得突出部之基底比突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
實施例116.如實施例92至115之系統，其進一步包含感測器，該感測器用於偵測第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者中的缺陷。
實施例117.如實施例116之系統，其中感測器經定位以偵測缺陷，隨後將第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者合併至收納部件上。
實施例118.如實施例116或117之系統，其進一步包含用於標記第一基底材料幅材及第二基底材料幅材中之至少一者上偵測到之缺陷的標記設備。
實施例119.如實施例92至118之系統，其進一步包含第三合併區，該第三合併區經組態以沿第三幅材合併路徑移動第三基底材料幅材，該第三基底材料幅材包含：用於電極子單元之第三組件群，該等第三組件由對應弱化型樣劃定；以及第三輸送特徵群；且第三合併區經調適以在第三幅材合併位置處將第三基底材料幅材傳送至收納部件上，使得第三組件實質上與第一及第二組件對準，且第三基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，第三合併區在下幅材方向上與第一合併區及第二合併區間隔開。
實施例120.如實施例119之製程，其中第三基底材料幅材包含反電極材料幅材，且第二基底材料幅材包含隔板材料幅材。
實施例121.如實施例119之製程，其中第三基底材料幅材包含隔板材料幅材，且第二基底材料幅材包含電極材料幅材。
實施例122.如實施例119至121之系統，其進一步包含第四合併區，該第四合併區經組態以沿第四幅材合併路徑移動第四基底材料幅材，該第四基底材料幅材包含：用於電極子單元之第四組件群，該等第四組件由對應弱化型樣劃定；以及第四輸送特徵群；且第四合併區經調適以在第四幅材合併位置處將第四基底材料幅材傳送至收納部件上，使得第四組件實質上與第一、第二及第三組件對準，且第四基底材料幅材之輸送特徵由帶上之複數個突出部中的至少一些接合，第四合併區在下幅材方向上與第一合併區、第二合併區及第三合併區間隔開。
實施例123.如實施例122之製程，其中第四基底材料幅材包含反電極材料幅材，且第三基底材料幅材包含隔板材料幅材。
實施例124.如實施例122之製程，其中第四基底材料幅材包含隔板材料幅材，且第三基底材料幅材包含反電極材料幅材。
實施例125.如實施例92至124之系統，其中收納部件包含連續帶。
實施例126.如實施例92至124之系統，其中收納部件包含複數個銷板。
實施例127.一種電極子單元，其使用如實施例92至126或129至154中任一項之系統製造。
實施例128.如實施例119之電極子單元，其中電極子單元包含陽極材料、陰極材料及隔板材料。
實施例129.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極材料幅材包含電極活性材料。
實施例130.如實施例129之製程或系統，其中電極活性材料係陽極活性材料。
實施例131.如實施例129之製程或系統，其中電極活性材料係陰極活性材料。
實施例132.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中反電極材料幅材包含反電極活性材料。
實施例133.如實施例132之製程或系統，其中反電極活性材料係陽極活性材料。
實施例134.如實施例132之製程或系統，其中反電極活性材料係陰極活性材料。
實施例135.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自以下各者組成之群組的陽極活性材料：(a)矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈷(Co)及鎘(Cd)；(b) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd與其他元素之合金或金屬間化合物；  (c) Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V或Cd及其混合物、複合物或含鋰複合物之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物及碲化物；(d)Sn之鹽及氫氧化物；(e)鈦酸鋰、錳酸鋰、鋁酸鋰、含鋰氧化鈦、鋰過渡金屬氧化物、ZnCo 2O 4；(f)石墨及碳顆粒；(g)鋰金屬以及(h)其組合。
實施例136.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陽極活性材料：矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)、鋅(Zn)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈷(Co)及鎘(Cd)。
實施例137.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陽極活性材料：Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Ni、Co或Cd與其他元素之合金及金屬間化合物。
實施例138.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陽極活性材料：Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Zn、Al、Ti、Fe、Ni、Co、V及Cd之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硒化物、硒化物及碲化物。
實施例139.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陽極活性材料：Si之氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、磷化物、硒化物及碲化物。
實施例140.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陽極活性材料：矽及矽之氧化物及碳化物。
實施例141.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係包含鋰金屬之陽極活性材料。
實施例142.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陽極活性材料：石墨及碳。
實施例143.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含聚合物電解質。
實施例144.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含固體電解質。
實施例145.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含選自由硫基電解質組成之群組的固體電解質。
實施例146.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含選自由以下各者組成之群組的固體電解質：鋰錫磷硫化物(Li 10SnP 2S 12)、鋰磷硫化物(β-Li 3PS 4)及碘化鋰磷硫氯化物(Li 6PS 5Cl 0.9I 0.1)。
實施例147.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含具有頂表面及底表面及其間之塊體的電解質隔板，其中塊體具有厚度；其中頂表面或底表面長度或寬度比塊體之厚度大十倍或更多，且塊體之厚度為約10 nm至約100 µm； 其中塊體之特性在於化學式Li ALa BM' CM'' DZr EO F，其中4＜A＜8.5、1.5＜B＜4、0≤C≤2、0≤D≤2；0≤E＜2、10＜F＜13，M'為Al，且M''選自Al、Mo、W、Nb、Sb、Ca、Ba、Sr、Hf、Rb及Ta；其中頂表面或底表面包含碳酸鋰、氫氧化鋰、氧化鋰、過氧化鋰、其水合物、其氧化物或其組合。
實施例148.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含選自由以下各者組成之群組的聚合物電解質：PEO基聚合物電解質、聚合物-陶瓷複合物電解質(固體)、聚合物-陶瓷複合物電解質及聚合物-陶瓷複合物電解質。
實施例149.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含選自由基於氧化物的電解質組成之群組的固體電解質。
實施例150.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中隔板材料幅材包含選自由以下各者組成之群組的固體電解質：鈦酸鋰鑭(Li 0.34La 0.56TiO 3)、摻鋁鋯酸鑭鋰(Li 6.24La 3Zr 2Al 0.24O 11.98)、摻鉭鋯酸鑭鋰(Li 6.4La 3Zr 1.4Ta 0.6O 12)及磷酸鋁鈦鋰(Li 1.4Al 0.4Ti 1.6(PO 4) 3)。
實施例151.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陰極活性材料：插層化學正電極及轉化化學正電極。
實施例152.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係包含插層化學正電極材料之陰極活性材料。
實施例153.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係包含轉化化學正電極活性材料之陰極活性材料。
實施例154.如前述實施例中任一項之製程或系統，其中電極活性材料及反電極材料中之一者係選自由以下各者組成之群組的陰極活性材料：S (或鋰化狀態下之Li 2S)、LiF、Fe、Cu、Ni、FeF 2、FeO dF 3.2d、FeF 3、CoF 3、CoF 2、CuF 2、NiF 2，其中0 ≤ d ≤ 0.5。
此書面說明書使用實例來揭示本發明，包括最佳模式，且亦使得任何熟習此項技術者能夠實踐本發明，包括製造且使用任何設備或系統且執行任何所併入之方法。本發明之可獲專利範疇係藉由申請專利範圍界定，且可包括所屬領域中具有通常知識者所想到的其他實例。若此等其他實例具有並非不同於申請專利範圍字面語言之結構要素，或若該等其他實例包括與申請專利範圍字面語言無實質差異之等效結構要素，則該等實例意欲在申請專利範圍之範疇內。
100:電極製造系統/製造系統 102:基底退繞輥/退繞輥 104:基底材料幅材/第二基底材料幅材/基底材料 106:邊緣導引件 108a-108x:惰輪 110:拼接台 112,122,132:軋輥 114:相鄰輥/軋輥 116:使用者介面 118:浮輥 120,120a,120b,120c:雷射系統 124:刷洗台 126:氣刀/第二氣刀 128:檢測設備 130:缺陷標記設備/標記設備 134:重繞輥 136:間葉輥 138:間葉材料幅材/間葉材料 140:一卷電極/電極輥 300:雷射設備 302:雷射光束 304:切割充氣室 306:夾盤 308:真空 310,312:檢測系統 313:雷射輸出 400:第一條件 404:剝蝕部 406:真空孔 408:切割區域 410:開口 412:上游邊緣 414:下游邊緣 416:斜面 418:上邊緣 500:電絕緣隔板材料 502:陽極材料/陽極材料幅材 504:陰極材料/陰極材料幅材 506:陽極集電器層 508:陽極活性材料層 510:陰極集電器層/陰極電流導體 512:陰極活性材料層 520:電極凸片 600:縱向邊緣切口 602:基準特徵 604:初始切割位置 606:末端切割位置 608:第一孔洞/外部孔洞 610:第二孔洞 612:定軌器孔 614:連接桿 615:部分 616:上游連接桿邊緣切口 618:下游連接桿邊緣切口 700:外部開封帶 702:內部開封帶 704:通孔 800:電極型樣 802:電極材料幅材/電極幅材 900,1402,1404,1406:線軸 1000:刷子/第一刷子 1002:刷毛 1004:刷毛固持器 1006:曲柄臂 1008:可旋轉耦接件 1010:驅動輪 1012:第二可旋轉耦接件 1014:馬達 1016:位置感測器/相位量測感測器 1018:刷子位置標記/內部感測器旗標 1020:刷台孔 1022:刷毛寬度 1200:攝影機 1202:透鏡 1204:透鏡安裝件 1206:檢測板 1208:透明或半透明頂部 1210:齒輪 1212:觸發感測器 1214:檢測板前邊緣 1216:檢測板後邊緣 1402:陰極/線軸 1404:陽極/線軸 1406:隔板/線軸 1406A,1406B:隔板材料線軸/線軸 1408:合併區 1410:堆疊區/衝壓及堆疊區 1412:懸重曲線 1414:合併鏈輪 1416:輪齒 1418:倒齒鏈輪 1420:倒置輪齒 1422:迴路感測器 1424:銷板 1426,1426A-W:傳送位置 1426X:最後傳送位置/傳送位置 1428:銷 1430:預合併位置 1432:合併材料幅材 1434:電極缺陷感測器/缺陷感測器 1436:輸送機構 1438:電極材料拉緊區段/拉緊區段 1440:刷子/反向旋轉刷 1441:中心通孔 1442:真空張力器 1444:真空孔口 1447:去離子設備/去離子器 1500:截面視圖 1502:陰極電極 1504:陽極電極 1506:電極隔板 1508:連續外邊緣 1510:幅材邊緣邊界 1602:加壓限制件 1604,1606:壓力板 1608:匯流條開口 1700,1702:匯流條 1704:堆疊胞元 1800:封裝台 1802:電池封裝 1804:完整電池 1900:對準特徵偵測系統 1902:光學感測器 1904:背光 2000:大容量堆疊系統/系統 2002:齒形帶 2004:堆疊及衝壓區 2006:同步鏈輪 2008:自動夾具裝載總成 2010:收納單元 2012:對準銷 2014:收納器基底 2016:衝頭 2017:衝頭面 2018:電極子單元 2019:基準孔 2020:衝頭孔 2021:遠端 2022:廢幅材 2023:部分 2025:縱向邊緣 2026:廢幅材引出輥 2027:未經衝壓電極子單元 2028:橫向幅材帶張力器 2030:多單元電極堆疊 2032:副輪齒組 2034:可移動平台 2038:輸送齒狀物 2400:外邊緣 2402:下幅材邊緣 2404:上幅材邊緣 2406:內邊緣 A E,A CE:縱向軸線 D a:內徑 D b:外徑 H E,H CE:高度 L E:長度 L CE:距離/電極簇長度/長度 P:壓力箭頭/壓力 P E:周長 R:移除方向 R s:半徑 S W:跨幅材跨度 T B:厚度 U:箭頭 V:豎直方向 V b,V s:速度分量 V bs:速度向量 W b:相對方向 W EC:電極簇寬度 W CE,W e,W E,W EP,W TB:寬度 WD:下幅材方向/幅材方向 XWD:橫向幅材方向 Z:方向 α,α CL,α vac:角度 α bp:刷子俯仰角
圖1係現有(先前技術)層狀電池之橫截面。
圖2係根據本發明之電極製造系統之一個適合實施例的示意圖。
圖3係根據本發明之雷射系統之一個合適實施例的放大示意圖。
圖4係根據本發明之切割充氣室之一個合適實施例的等角視圖。
圖5係在已藉由本發明之電極製造系統處理之後形成為電極之例示性基底材料幅材的截斷俯視圖。
圖6係其上形成有電極型樣之例示性基底材料幅材的俯視圖。
圖6A係作為例示性負電極之基底材料幅材之一部分的透視圖。
圖6B係作為例示性正電極之基底材料幅材之一部分的透視圖。
圖7係其上形成有例示性電極型樣之基底材料幅材之一部分的放大俯視圖。
圖8係在已藉由本發明之電極製造系統處理之後形成為包括電極型樣之電極材料幅材的基底材料之等角視圖。
圖8A係圖8之電極材料幅材之一部分的俯視圖。
圖9係本發明之電極製造系統之重繞輥之一個合適實施例的等角視圖。
圖10係本發明之刷洗台之一個適合實施例的俯視圖。
圖11係圖10中所展示之例示性刷洗台之側視圖。
圖12係根據本發明之檢測台之一個合適實施例的等角視圖。
圖13係根據本發明之一個合適實施例的夾盤之俯視圖。
圖14係根據本發明之合併及堆疊佈置之部分示意圖。
圖14A係根據本發明之合併區之部分側視圖。
圖14B係繪示圖14A之堆疊設備的退繞區段之一部分的增強詳細視圖。
圖14C1繪示根據本發明之合併佈置的側視圖。
圖14C2繪示根據本發明之合併佈置的正視圖。
圖14C3繪示根據本發明之合併佈置的俯視圖。
圖14D係本發明之電極製造系統之電極材料拉緊區段的等角視圖。
圖14E1繪示根據本發明之實施例之非楔形突出部的側視圖。
圖14E2繪示根據本發明之實施例之楔形突出部的側視圖。
圖14E3繪示根據本發明之實施例之非楔形突出部的俯視圖。
圖14E4繪示根據本發明之實施例之楔形突出部的俯視圖。
圖14F1展示根據本發明之實施例之反向旋轉刷的等角視圖。
圖14F2展示根據本發明之實施例之反向旋轉刷沿著圖14F3中14F2-14F2線的俯視剖面圖。
圖14F3展示根據本發明之實施例之反向旋轉刷的側視圖。
圖14G展示根據本發明之實施例的圖14B中所展示之幅材與合併鏈輪之初始接觸點的放大視圖。
圖14H1展示根據本發明之實施例的與合併鏈輪相互作用之幅材的俯視圖(ii)。
圖14H2展示根據本發明之實施例的與合併鏈輪相互作用之幅材的側視圖(i)。
圖14H3展示根據本發明之實施例的與合併鏈輪相互作用之幅材的等角視圖(iii)。
圖15係根據本發明之電極之多層堆疊的橫截面。
圖15A係根據本發明之電極材料幅材之部分俯視圖。
圖16A係根據本發明之電極子單元之多層堆疊的側視圖。
圖16B係圖16A之電極子單元之多層堆疊的部分俯視圖。
圖16C係在第二孔洞破裂之後的圖16A之多層堆疊的部分俯視圖。
圖17係根據本發明之堆疊胞元的等角視圖。
圖18A及圖18B係其上置放有電池封裝之堆疊胞元的連續等角視圖。
圖19係本發明之系統之合併區段的側視圖。
圖20係本發明之大容量堆疊系統的側視圖。
圖20A係圖20之大容量堆疊系統之齒狀下方的部分近距視圖。
圖21係根據本發明之收納單元的透視圖。
圖22係圖21之收納單元的正視圖。
圖23係本發明之衝壓及堆疊系統之實施例的示意圖。
圖24A、圖24B及圖24C分別為突出顯示本發明之電極子單元、電極子單元及一系列堆疊電極子單元之合併材料幅材的俯視圖。
圖24D係包括電極子單元群之合併材料幅材之實施例的截斷視圖。
圖24E係本發明之收納單元的等角視圖。
圖24F係繪示其上堆疊有電極子單元群之收納單元的正視圖。
圖25係本發明之衝壓及堆疊系統之拆分鏈輪的等角視圖。
圖26A係在根據本發明之實施例之衝壓操作期間的衝頭之俯視圖。
圖26B係圖26A中所示之衝頭的等角視圖。
圖26C係圖26A之部分26C的詳細視圖。
100:電極製造系統/製造系統
102:基底退繞輥/退繞輥
104:基底材料幅材/第二基底材料幅材/基底材料
106:邊緣導引件
108a-1081,108x:惰輪
110:拼接台
112,122,132:軋輥
114:相鄰輥/軋輥
116:使用者介面
118:浮輥
120a,120b,120c:雷射系統
124:刷洗台
126:氣刀/第二氣刀
128:檢測設備
130:缺陷標記設備/標記設備
134:重繞輥
136:間葉輥
138:間葉材料幅材/間葉材料
140:一卷電極/電極輥

Claims (30)

  1. 一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的方法，該方法包含： 沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定，以及(ii)第一輸送特徵群； 沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含(iii)用於該等電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定，以及(iv)第二輸送特徵群； 輸送在幅材合併方向上鄰近於該第一幅材合併路徑及該第二幅材合併路徑之收納部件，該收納部件包含經組態以與該第一基底材料幅材之該等第一輸送特徵及該第二基底材料幅材之該等第二輸送特徵接合的複數個突出部； 在第一幅材合併位置處將該第一基底材料幅材收納在該收納部件上，使得該第一基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合；以及 在第二幅材合併位置處將該第二基底材料幅材覆蓋在該收納部件上之該第一基底材料幅材上，使得該等第一組件實質上與該等第二組件對準，且該第二基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合，該第二幅材合併位置在下幅材方向上與該第一幅材合併位置間隔開。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一基底材料幅材包含電極材料幅材，且該第二基底材料幅材包含隔板材料幅材。
  3. 如請求項1之方法，其中該第一基底材料幅材包含隔板材料幅材，且該第二基底材料幅材包含電極材料幅材。
  4. 如前述請求項中任一項之方法，其中該第一幅材合併路徑包含第一懸重曲線，且該第二合併路徑包含第二懸重曲線。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包含分析該第一懸重曲線且基於該第一懸重曲線之該分析而調整該第一基底材料幅材沿該第一幅材合併路徑行進之速度，使得該等第一輸送特徵與該收納部件上之該複數個突出部中之鄰近突出部對準。
  6. 如前述請求項中任一項之方法，其中沿該各別第一幅材合併路徑及該第二幅材合併路徑移動該第一基底材料幅材及該第二基底材料幅材中之至少一者包含在具有輪齒之合併鏈輪與具有凹口之倒齒鏈輪之間輸送該第一基底材料幅材及/或該第二基底材料幅材，其中該合併鏈輪之該等輪齒通過該第一基底材料幅材及/或該第二基底材料幅材之該各別第一或第二輸送特徵且進入該倒齒鏈輪中的對應凹口中。
  7. 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包含藉由控制該各別第一基底材料幅材或該第二基底材料幅材之退繞速度，在該各別第一基底材料幅材或該第二基底材料幅材與該合併鏈輪的初始接觸點處減少該第一基底材料幅材及該第二基底材料幅材中之至少一者上的幅材方向張力。
  8. 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包含將該第一基底材料幅材及該第二基底材料幅材中之至少一者與合併鏈輪的初始接觸點控制在豎直方向的0至90度內。
  9. 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包含使用橫向幅材張力器以在橫向幅材方向上將張力施加至該第一基底材料幅材及該第二基底材料幅材中之至少一者。
  10. 如前述請求項中任一項之方法，其中該收納部件之該等突出部為楔形，使得該等突出部之基底比該等突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
  11. 如請求項6至10中任一項之方法，其進一步包含將倒齒輥豎直地定位在該收納部件附近足夠距離處，以允許該第一基底材料幅材及該第二基底材料幅材中之至少一者鬆弛，以用於使該第一基底材料幅材及/或該第二基底材料幅材與該收納部件對齊。
  12. 如前述請求項中任一項之方法，其進一步包含(a)沿第三幅材合併路徑移動第三基底材料幅材，該第三基底材料幅材包含(i)用於電極子單元之第三組件群，該等第三組件由對應弱化型樣劃定，以及(ii)第三輸送特徵群；以及(b)在第三幅材合併位置處將該第三基底材料幅材覆蓋在該第二基底材料幅材上，使得該第三基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合且該等第三組件實質上與該等第二組件對準，該第三幅材合併位置在下幅材方向上與該第一幅材合併位置及該第二幅材合併位置間隔開。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包含：沿第四幅材合併路徑移動第四基底材料幅材，該第四基底材料幅材包含：用於電極子單元之第四組件群，該等第四組件由對應弱化型樣劃定；以及第四輸送特徵群；以及在第四幅材合併位置處將該第四基底材料幅材覆蓋在該第三基底材料幅材上，使得該第四基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合且該等第四組件實質上與該等第三組件對準，該第四幅材合併位置在下幅材方向上與該第一幅材合併位置、該第二幅材合併位置及該第三幅材合併位置間隔開。
  14. 如請求項13之方法，其中該第四基底材料幅材包含反電極材料幅材，且該第三基底材料幅材包含隔板材料幅材。
  15. 如請求項14之方法，其中該第四基底材料幅材包含隔板材料幅材，且該第三基底材料幅材包含反電極材料幅材。
  16. 一種合併幅材以用於製造二次電池之電極總成的系統，該系統包含： 第一合併區，其經組態以沿第一幅材合併路徑移動第一基底材料幅材，該第一基底材料幅材包含：用於電極子單元之第一組件群，該等第一組件由對應弱化型樣劃定；以及第一輸送特徵群； 第二合併區，其經組態以沿第二幅材合併路徑移動第二基底材料幅材，該第二基底材料幅材包含：用於該等電極子單元之第二組件群，該等第二組件由對應弱化型樣劃定；以及第二輸送特徵群；以及 收納部件，其包含複數個突出部，該收納部件安置在該第一幅材合併路徑及該第二幅材合併路徑附近，該複數個突出部經組態以與該第一基底材料幅材之該等第一輸送特徵及該第二基底材料幅材之該等第二輸送特徵接合； 該第一合併區經調適以在第一幅材合併位置處將該第一基底材料幅材傳送至該收納部件上，使得該第一基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合；且 該第二合併區經調適以在第二幅材合併位置處將該第二基底材料幅材傳送至該收納部件上，使得該等第二組件實質上與該等第一組件對準，且該第二基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合，該第二合併區在下幅材方向上與該第一合併區間隔開。
  17. 如請求項16之系統，其中該第一基底材料幅材包含電極材料幅材，且該第二基底材料幅材包含隔板材料幅材。
  18. 如請求項16之系統，其中該第一基底材料幅材包含隔板材料幅材，且該第二基底材料幅材包含電極材料幅材。
  19. 如請求項16至18中任一項之系統，其中該第一合併區包含具有輪齒之第一合併鏈輪，該等輪齒用於與該第一基底材料幅材上之該等輸送特徵對準，且該第二合併區包含具有輪齒之第二合併鏈輪，該等輪齒用於與該第二基底材料幅材上之該等輸送特徵對準。
  20. 如請求項19之系統，其中該第一合併區包含第一倒齒鏈輪，且該第二合併區包含第二倒齒鏈輪，該等第一及第二倒齒鏈輪中之每一者包含經組態以分別與該等第一及第二合併鏈輪之該等輪齒接合之複數個凹口。
  21. 如請求項20之系統，其中該第一倒齒鏈輪及該收納部件界定第一輥隙，且該第二倒齒鏈輪及該收納部件界定第二輥隙，該第二輥隙比該第一輥隙具有更大間距。
  22. 如請求項16至21中任一項之系統，其中該第一幅材合併路徑包含第一懸重曲線，且該第二合併路徑包含第二懸重曲線。
  23. 如請求項22之系統，其進一步包含用於偵測該第一懸重曲線之至少一個特性的第一感測器及用於偵測該第二懸重曲線之至少一個特性的第二感測器。
  24. 如請求項20至23中任一項之系統，其中該第一合併鏈輪之該等輪齒及該第二合併鏈輪之該等輪齒為楔形，使得該等輪齒之基底比該等突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
  25. 如請求項16至24中任一項之系統，其中該收納部件之該等突出部為楔形，使得該等突出部之基底比該等突出部之遠側部分具有更大橫截面積。
  26. 如請求項16至25中任一項之系統，其進一步包含缺陷感測器，該缺陷感測器用於偵測該第一基底材料幅材及該第二基底材料幅材中之至少一者中的缺陷。
  27. 如請求項16至26之系統，其進一步包含第三合併區，該第三合併區經組態以沿第三幅材合併路徑移動第三基底材料幅材，該第三基底材料幅材包含：用於該等電極子單元之第三組件群，該等第三組件由對應弱化型樣劃定；以及第三輸送特徵群；且該第三合併區經調適以在第三幅材合併位置處將該第三基底材料幅材傳送至該收納部件上，使得該等第三組件實質上與該等第一及第二組件對準，且該第三基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合，該第三合併區在下幅材方向上與該第一合併區及該第二合併區間隔開。
  28. 如請求項27之系統，其進一步包含第四合併區，該第四合併區經組態以沿第四幅材合併路徑移動第四基底材料幅材，該第四基底材料幅材包含：用於該等電極子單元之第四組件群，該等第四組件由對應弱化型樣劃定；以及第四輸送特徵群；且該第四合併區經調適以在第四幅材合併位置處將該第四基底材料幅材傳送至該收納部件上，使得該等第四組件實質上與該等第一、第二及第三組件對準，且該第四基底材料幅材之該等輸送特徵由該收納部件上之該複數個突出部中的至少一些接合，該第四合併區在下幅材方向上與該第一合併區、該第二合併區及該第三合併區間隔開。
  29. 如請求項28之系統，其中該第四基底材料幅材包含反電極材料幅材，且該第三基底材料幅材包含隔板材料幅材。
  30. 如請求項28之系統，其中該第四基底材料幅材包含隔板材料幅材，且該第三基底材料幅材包含反電極材料幅材。
TW110146049A 2020-12-09 2021-12-09 用於製造電極、電極堆疊及電池之裝置、系統及方法 TW202234743A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063123328P 2020-12-09 2020-12-09
US63/123,328 2020-12-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202234743A true TW202234743A (zh) 2022-09-01

Family

ID=78827548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110146049A TW202234743A (zh) 2020-12-09 2021-12-09 用於製造電極、電極堆疊及電池之裝置、系統及方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11411253B2 (zh)
EP (1) EP4012813B1 (zh)
JP (1) JP2023553115A (zh)
KR (1) KR20230122050A (zh)
CN (1) CN116783744A (zh)
TW (1) TW202234743A (zh)
WO (1) WO2022125529A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104662714B (zh) 2012-08-16 2017-09-29 艾诺维克斯公司 三维电池的电极结构
EP4113683A1 (en) 2015-05-14 2023-01-04 Enovix Corporation Longitudinal constraints for energy storage devices
CN108883407A (zh) 2015-12-16 2018-11-23 阿马斯坦技术有限责任公司 球状脱氢金属和金属合金颗粒
CN115425297A (zh) 2016-05-13 2022-12-02 艾诺维克斯公司 三维电池的尺寸约束
JP7086978B2 (ja) 2016-11-16 2022-06-20 エノビクス・コーポレイション 圧縮性カソードを備えた３次元電池
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
SG11202111576QA (en) 2019-04-30 2021-11-29 6K Inc Mechanically alloyed powder feedstock
WO2021118762A1 (en) 2019-11-18 2021-06-17 6K Inc. Unique feedstocks for spherical powders and methods of manufacturing
JP2023532457A (ja) 2020-06-25 2023-07-28 シックスケー インコーポレイテッド 微細複合合金構造体
JP2023547993A (ja) 2020-09-18 2023-11-15 エノビクス・コーポレイション 電池に使用する電極の製造のための装置、システム、及び方法
WO2022067303A1 (en) 2020-09-24 2022-03-31 6K Inc. Systems, devices, and methods for starting plasma
AU2021371051A1 (en) 2020-10-30 2023-03-30 6K Inc. Systems and methods for synthesis of spheroidized metal powders

Family Cites Families (157)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2455271A1 (de) * 1974-11-22 1976-05-26 Hauni Werke Koerber & Co Kg Verfahren und anordnung zum ueberwachen der herstellung eines filterstranges
US4539275A (en) * 1981-08-24 1985-09-03 Polaroid Corporation Laminar batteries and methods of making the same
US4614026A (en) * 1981-08-24 1986-09-30 Polaroid Corporation Process for making laminar batteries
US4587182A (en) 1984-12-11 1986-05-06 Moli Energy Limited Constant volume lithium battery cell and process
JPH0690934B2 (ja) 1987-08-07 1994-11-14 日本電信電話株式会社 二次電池およびその製造方法
US5294504A (en) 1988-08-30 1994-03-15 Osaka Gas Company, Ltd. Three-dimensional microstructure as a substrate for a battery electrode
US5709962A (en) 1991-01-31 1998-01-20 Eveready Battery Company, Inc. Cell tester device employing spaced apart electrochromic electrodes
US5238759A (en) 1992-04-01 1993-08-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Flexible solid electrolyte for use in solid state cells and solid state cell including said flexible solid electrolyte
JP3364264B2 (ja) 1993-02-09 2003-01-08 ティーディーケイ株式会社 積層型電池とその製造方法
FR2746934B1 (fr) 1996-03-27 1998-05-07 Saint Gobain Vitrage Dispositif electrochimique
EP0855752B1 (en) 1997-01-28 2006-11-29 Canon Kabushiki Kaisha Electrode structural body, rechargeable battery provided with said electrode structural body, and process for the production of said electrode structural body and said rechargeable battery
DE69814232T2 (de) 1997-06-03 2004-04-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Negative Elektrodenaktivmaterialen für nicht-wässerige Elektrolyt Sekundärbatterien und entsprechenden Batterien
EP1270765B1 (en) 1997-06-27 2007-01-10 Lynntech, Inc. Membrane electrolyser
US6235427B1 (en) 1998-05-13 2001-05-22 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery containing silicic material
JP2948205B1 (ja) 1998-05-25 1999-09-13 花王株式会社 二次電池用負極の製造方法
EP1113885A4 (en) 1998-08-21 2004-08-04 Stanford Res Inst Int PRINTING ELECTRONIC BOARDS AND COMPONENTS
EP1028476A4 (en) 1998-09-08 2007-11-28 Sumitomo Metal Ind NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL FOR NONAQUEOUS ELECTRODE SECONDARY ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF
US6083640A (en) 1998-09-22 2000-07-04 Samsung Display Device Co., Ltd. Secondary battery with electrode assembly fixing device
JP4116718B2 (ja) 1998-11-05 2008-07-09 日本リーロナール有限会社 無電解金めっき方法及びそれに使用する無電解金めっき液
JP4457429B2 (ja) 1999-03-31 2010-04-28 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池とその負極
KR100289542B1 (ko) 1999-04-09 2001-05-02 김순택 각형 리튬 2차 전지의 제조 방법
US7235330B1 (en) 1999-10-22 2007-06-26 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode for use in lithium battery and rechargeable lithium battery
US7464053B1 (en) 1999-10-26 2008-12-09 Pylant Jeffrey D Buyer-driven purchasing loyalty system and method using an electronic network
US6355369B1 (en) 1999-10-29 2002-03-12 Eontech Group, Inc. Ecologically clean mechanically rechargeable air-metal current source
JP4126715B2 (ja) 1999-11-22 2008-07-30 ソニー株式会社 負極材料の製造方法および二次電池の製造方法
US7066971B1 (en) 1999-11-23 2006-06-27 Sion Power Corporation Methods of preparing electrochemical cells
JP4461541B2 (ja) 1999-12-28 2010-05-12 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 非水電解質二次電池
KR100497147B1 (ko) 2000-02-08 2005-06-29 주식회사 엘지화학 다중 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조방법
US20020013986A1 (en) 2000-04-17 2002-02-07 Ahn Tae-Yong Apparatus and method of manufacturing current collector for secondary battery
NL1015956C2 (nl) 2000-08-18 2002-02-19 Univ Delft Tech Batterij en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke batterij.
EP1339115B1 (en) 2000-10-05 2010-12-15 Panasonic Corporation Flat battery and production method therefor
AU2002241629A1 (en) 2000-10-20 2002-06-03 Massachusetts Institute Of Technology Reticulated and controlled porosity battery structures
US6525391B1 (en) 2001-02-06 2003-02-25 Advanced Micro Devices, Inc. Nickel silicide process using starved silicon diffusion barrier
JP4236390B2 (ja) 2001-04-19 2009-03-11 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
WO2003028142A1 (fr) 2001-09-19 2003-04-03 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Cellule tridimensionnelle, sa structure d'electrodes, et procede de fabrication de matiere d'electrode de cellule tridimensionnelle
KR100403675B1 (ko) 2001-11-30 2003-10-30 학교법인 포항공과대학교 초소형 전지-축전기 하이브리드 소자 및 그 제조방법
JP4377565B2 (ja) 2002-05-07 2009-12-02 富士重工業株式会社 板状電池の接続構造
EP1512187A1 (en) 2002-06-08 2005-03-09 Joseph B. Kejha Lithium based electrochemical devices having a ceramic separator glued therein by an ion conductive adhesive
KR100472504B1 (ko) 2002-06-17 2005-03-10 삼성에스디아이 주식회사 보강구조가 개선된 파우치형 이차전지
GB2395059B (en) 2002-11-05 2005-03-16 Imp College Innovations Ltd Structured silicon anode
WO2004051768A1 (ja) 2002-11-29 2004-06-17 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. 非水電解液二次電池用負極及びその製造方法並びに非水電解液二次電池
US20040214085A1 (en) 2003-01-06 2004-10-28 Kyou-Yoon Sheem Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing same, and rechargeable lithium battery
US20040185336A1 (en) 2003-02-18 2004-09-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. All solid-state thin-film cell and application thereof
CN1768404B (zh) 2003-03-31 2013-01-09 富士重工业株式会社 有机电解质电容器
JP2004311141A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Sony Corp 電極およびそれを用いた電池
JP2004351500A (ja) 2003-05-30 2004-12-16 Toppan Forms Co Ltd 巻取りシートの横ミシン目形成方法
JP4186115B2 (ja) 2003-06-11 2008-11-26 ソニー株式会社 リチウムイオン二次電池
JP4238645B2 (ja) 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 バイポーラ電池
JP2005149891A (ja) 2003-11-14 2005-06-09 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池、及びそれを用いた組電池
US20050130383A1 (en) 2003-12-10 2005-06-16 International Business Machines Corporation Silicide resistor in beol layer of semiconductor device and method
US7282295B2 (en) 2004-02-06 2007-10-16 Polyplus Battery Company Protected active metal electrode and battery cell structures with non-aqueous interlayer architecture
JP2008505434A (ja) 2004-04-27 2008-02-21 テル アビブ ユニバーシティ フューチャー テクノロジー ディベロップメント リミティド パートナーシップ インターレース型のマイクロコンテナ構造に基づく３−ｄマイクロ電池
KR20070021192A (ko) 2004-04-27 2007-02-22 텔 아비브 유니버시티 퓨쳐 테크놀로지 디벨롭먼트 엘.피. 인터레이스식 마이크로컨테이너 구조 기반의 3차원마이크로배터리
US7638230B2 (en) 2004-09-03 2009-12-29 Panasonic Corporation Lithium ion secondary battery
US7662509B2 (en) 2004-10-29 2010-02-16 Medtronic, Inc. Lithium-ion battery
JP4734912B2 (ja) 2004-12-17 2011-07-27 日産自動車株式会社 リチウムイオン電池およびその製造方法
JP2006236768A (ja) 2005-02-24 2006-09-07 Seiko Epson Corp スリット形成方法、電子放出素子の製造方法、及び電子デバイス
JP5070680B2 (ja) 2005-03-31 2012-11-14 大日本印刷株式会社 非水電解液二次電池用電極板、その製造方法、および非水電解液二次電池
WO2008030215A2 (en) 2005-07-12 2008-03-13 The Regents Of The University Of California Method and apparatus for high surface area carbon structures with minimized resistance
US8080334B2 (en) 2005-08-02 2011-12-20 Panasonic Corporation Lithium secondary battery
MX2008002074A (es) 2005-08-09 2008-04-22 Polyplus Battery Co Inc Estructuras de sello flexible para anodos de metal activo protegidos.
US20110171518A1 (en) 2005-08-12 2011-07-14 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Three dimensional Battery Architectures and Methods of Making Same
US7593154B2 (en) 2005-10-11 2009-09-22 Sage Electrochromics, Inc. Electrochromic devices having improved ion conducting layers
KR100763892B1 (ko) 2006-01-20 2007-10-05 삼성에스디아이 주식회사 음극 활물질, 그 제조 방법, 및 이를 채용한 음극과 리튬전지
GB0601319D0 (en) 2006-01-23 2006-03-01 Imp Innovations Ltd A method of fabricating pillars composed of silicon-based material
JP5135822B2 (ja) 2006-02-21 2013-02-06 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池およびこれを用いた組電池
JPWO2007097172A1 (ja) 2006-02-21 2009-07-09 パナソニック株式会社 角形扁平二次電池の製造方法
US7843624B2 (en) 2006-03-08 2010-11-30 E Ink Corporation Electro-optic displays, and materials and methods for production thereof
KR100949331B1 (ko) 2006-06-09 2010-03-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈
US7726975B2 (en) 2006-06-28 2010-06-01 Robert Bosch Gmbh Lithium reservoir system and method for rechargeable lithium ion batteries
CN101495666B (zh) 2006-07-27 2012-09-26 Jx日矿日石金属株式会社 含锂过渡金属氧化物靶及其制造方法以及锂离子薄膜二次电池
WO2008019398A1 (en) 2006-08-10 2008-02-14 The Regents Of The University Of California Electrodeposition of a polymer film as a thin film polymer electrolyte for 3d lithium ion batteries
JP2008078119A (ja) 2006-08-25 2008-04-03 Ngk Insulators Ltd 全固体蓄電素子
JP2008171732A (ja) 2007-01-12 2008-07-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄型電池
US8999558B2 (en) 2007-01-12 2015-04-07 Enovix Corporation Three-dimensional batteries and methods of manufacturing the same
US8865345B1 (en) 2007-01-12 2014-10-21 Enovix Corporation Electrodes for three-dimensional lithium batteries and methods of manufacturing thereof
JP4460642B2 (ja) 2007-03-13 2010-05-12 パナソニック株式会社 リチウム二次電池用負極およびその製造方法、ならびにリチウム二次電池用負極を備えたリチウム二次電池
US20080233455A1 (en) 2007-03-21 2008-09-25 Valadoula Deimede Proton conductors based on aromatic polyethers and their use as electolytes in high temperature pem fuel cells
US8119269B2 (en) 2007-05-10 2012-02-21 Enovix Corporation Secondary battery with auxiliary electrode
KR20100017919A (ko) 2007-05-25 2010-02-16 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지 전지 및 그의 사용을 위한 전극
GB0713898D0 (en) 2007-07-17 2007-08-29 Nexeon Ltd A method of fabricating structured particles composed of silcon or a silicon-based material and their use in lithium rechargeable batteries
US8999585B2 (en) 2007-07-18 2015-04-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
US7816031B2 (en) 2007-08-10 2010-10-19 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Nanowire battery methods and arrangements
US20090068567A1 (en) 2007-09-12 2009-03-12 Sony Corporation Anode for secondary battery, method of manufacturing it, and secondary battery
US20090123847A1 (en) 2007-11-12 2009-05-14 Kyushu University All-solid-state cell
US20090159354A1 (en) 2007-12-25 2009-06-25 Wenfeng Jiang Battery system having interconnected battery packs each having multiple electrochemical storage cells
JP5334420B2 (ja) 2008-01-16 2013-11-06 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP4587055B2 (ja) 2008-03-06 2010-11-24 トヨタ自動車株式会社 組電池
JP4535157B2 (ja) 2008-03-28 2010-09-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US8367244B2 (en) 2008-04-17 2013-02-05 Enovix Corporation Anode material having a uniform metal-semiconductor alloy layer
US8475957B2 (en) 2008-04-17 2013-07-02 Enovix Corporation Negative electrode structure for non-aqueous lithium secondary battery
US8133613B2 (en) 2008-04-17 2012-03-13 Enovix Corporation Nonaqueous electrolyte secondary battery anode material with a uniform metal-semiconductor alloy layer
US8192788B1 (en) 2008-04-17 2012-06-05 Enovix Corporation Single step current collector deposition process for energy storage devices
CN102007625B (zh) 2008-04-17 2014-03-12 易诺维公司 具有均匀的金属-半导体合金层的阳极材料
WO2009152239A1 (en) 2008-06-10 2009-12-17 Nanotune Technologies Corp. Nanoporous electrodes and related devices and methods
US8722226B2 (en) 2008-06-12 2014-05-13 24M Technologies, Inc. High energy density redox flow device
KR101558537B1 (ko) 2008-08-26 2015-10-08 삼성전자주식회사 다공성 애노드 활물질, 그 제조방법, 이를 포함한 애노드 및 리튬 전지
US8580439B1 (en) 2008-09-22 2013-11-12 Greatbatch Ltd. Insulator component design for maintaining electrode assembly compression in prismatic medical cells
US20100266907A1 (en) 2008-11-04 2010-10-21 Rachid Yazami Metal air battery system
JP5400370B2 (ja) 2008-12-16 2014-01-29 公立大学法人首都大学東京 非水電解液系二次電池用負極およびそれを用いたリチウムイオン二次電池
JP2012516941A (ja) 2009-02-04 2012-07-26 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 電池およびウルトラキャパシタ用の銅、スズ、銅スズ、銅スズコバルト、および銅スズコバルトチタンの三次元多孔質電極
EP2396840A1 (de) 2009-02-10 2011-12-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Leistungs- und energiedichteoptimierte flächenelektroden für elektrochemische energiespeicher
US8940438B2 (en) 2009-02-16 2015-01-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative electrode including group 14 metal/metalloid nanotubes, lithium battery including the negative electrode, and method of manufacturing the negative electrode
JP5449814B2 (ja) 2009-03-25 2014-03-19 三洋電機株式会社 組電池
JP2010262752A (ja) 2009-04-30 2010-11-18 Furukawa Electric Co Ltd:The リチウムイオン二次電池用の負極、それを用いたリチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用の負極の製造方法
JP5313761B2 (ja) 2009-05-08 2013-10-09 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池
CA2763959C (en) 2009-05-26 2016-03-22 Steven Allen Carlson Batteries utilizing electrode coatings directly on nanoporous separators
US20110020701A1 (en) 2009-07-16 2011-01-27 Carbon Micro Battery Corporation Carbon electrode structures for batteries
US20110129732A1 (en) 2009-12-01 2011-06-02 Applied Materials, Inc. Compressed powder 3d battery electrode manufacturing
KR101040875B1 (ko) 2009-12-31 2011-06-16 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2011171029A (ja) 2010-02-17 2011-09-01 Sanyo Electric Co Ltd 電池モジュール
DE102010029282A1 (de) 2010-05-25 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Dünnschichtbatterie
US9123954B2 (en) 2010-06-06 2015-09-01 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Three-dimensional microbattery having a porous silicon anode
JP2013531871A (ja) 2010-06-22 2013-08-08 ケイ２ エナジー ソリューションズ，インコーポレイテッド リチウムイオンバッテリ
US20120052341A1 (en) 2010-09-01 2012-03-01 Duk-Jung Kim Rechargeable battery
KR101741666B1 (ko) 2010-09-14 2017-05-30 히다치 막셀 가부시키가이샤 비수 이차 전지
US9343772B2 (en) 2010-10-08 2016-05-17 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP5664114B2 (ja) 2010-10-20 2015-02-04 住友電気工業株式会社 溶融塩電池
WO2012054767A2 (en) 2010-10-22 2012-04-26 Amprius Inc. Battery electrode structures for high mass loadings of high capacity active materials
KR101858282B1 (ko) 2010-10-22 2018-05-15 암프리우스, 인코포레이티드 껍질에 제한된 고용량 활물질을 함유하는 복합 구조물
JP2012129098A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Toray Eng Co Ltd 二次電池の製造方法および製造装置
JP5561191B2 (ja) 2011-02-01 2014-07-30 株式会社Ｉｈｉ 電極積層体の製造装置および製造方法
TWI456817B (zh) 2011-09-27 2014-10-11 Au Optronics Corp 電池裝置
JP5433669B2 (ja) 2011-11-30 2014-03-05 三菱重工業株式会社 電池モジュール及び電池システム
DE102011120511A1 (de) 2011-12-07 2013-06-13 Daimler Ag Batterie und Zellblock für eine Batterie
CN107104243B (zh) 2012-01-24 2019-09-27 艾诺维克斯公司 用于能量存储装置的离子透过结构
US8841030B2 (en) 2012-01-24 2014-09-23 Enovix Corporation Microstructured electrode structures
US9300002B2 (en) 2012-03-03 2016-03-29 Illinois Institute Of Technology Three-dimensional supercapacitors and batteries with high energy densities
AT512601B1 (de) 2012-03-05 2014-06-15 Chemiefaser Lenzing Ag Verfahren zur Herstellung einer Cellulosesuspension
KR101561445B1 (ko) 2012-03-16 2015-10-21 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 전극 제조장치
EP2690689A1 (en) 2012-07-25 2014-01-29 Umicore Low cost Si-based negative electrodes with enhanced cycling performance
KR20130118716A (ko) 2012-04-20 2013-10-30 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
KR20130133640A (ko) 2012-05-29 2013-12-09 주식회사 엘지화학 코너부 형상이 다양한 단차를 갖는 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
JP2015172997A (ja) 2012-07-13 2015-10-01 三洋電機株式会社 バッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両並びに蓄電装置
WO2014024424A1 (ja) 2012-08-09 2014-02-13 三洋電機株式会社 電池パックの製造方法
CN104662714B (zh) 2012-08-16 2017-09-29 艾诺维克斯公司 三维电池的电极结构
US8993159B2 (en) 2012-12-13 2015-03-31 24M Technologies, Inc. Semi-solid electrodes having high rate capability
KR102659783B1 (ko) 2013-03-15 2024-04-22 에노빅스 코오퍼레이션 3차원 배터리들을 위한 분리기들
EP2866293B1 (en) 2013-06-28 2018-01-10 LG Chem, Ltd. Method for manufacturing electrode assembly including separator cutting process
KR101794265B1 (ko) 2013-07-18 2017-11-07 삼성에스디아이 주식회사 보강 비드부를 포함하는 배터리 팩
KR20150031861A (ko) 2013-09-17 2015-03-25 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
JP6166994B2 (ja) 2013-09-24 2017-07-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 組電池
KR101784739B1 (ko) 2013-12-10 2017-10-12 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 제조방법
JP6306431B2 (ja) 2014-05-21 2018-04-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池モジュール
CN104347856A (zh) 2014-10-14 2015-02-11 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池
US10390871B2 (en) 2015-02-20 2019-08-27 Galil Medical Inc. Cryoneedle
EP4113683A1 (en) 2015-05-14 2023-01-04 Enovix Corporation Longitudinal constraints for energy storage devices
EP3409409B1 (en) * 2016-01-06 2021-06-23 O.M.C. Co., Ltd. Tab forming apparatus
KR102114811B1 (ko) * 2016-04-04 2020-05-25 주식회사 엘지화학 제조 공정성이 향상된 전극조립체 제조 장치
CN115425297A (zh) 2016-05-13 2022-12-02 艾诺维克斯公司 三维电池的尺寸约束
JP7086978B2 (ja) 2016-11-16 2022-06-20 エノビクス・コーポレイション 圧縮性カソードを備えた３次元電池
US10784477B2 (en) 2016-11-28 2020-09-22 Viking Power Systems Pte. Ltd. Rechargeable battery with elastically compliant housing
TW202347848A (zh) 2017-11-15 2023-12-01 美商易諾維公司 電極總成、蓄電池組、及製造方法
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
DE102018203033A1 (de) 2018-03-01 2019-09-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Fließfertigen von Elektroden für eine Batterie
US11211639B2 (en) 2018-08-06 2021-12-28 Enovix Corporation Electrode assembly manufacture and device
JP2022130757A (ja) 2019-07-31 2022-09-07 京セラ株式会社 電子素子搭載用パッケージ及び電子装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4012813B1 (en) 2024-03-13
EP4012813A1 (en) 2022-06-15
US20230268556A9 (en) 2023-08-24
WO2022125529A1 (en) 2022-06-16
CN116783744A (zh) 2023-09-19
JP2023553115A (ja) 2023-12-20
US20220181702A1 (en) 2022-06-09
KR20230122050A (ko) 2023-08-22
US20220352554A1 (en) 2022-11-03
US11411253B2 (en) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202234743A (zh) 用於製造電極、電極堆疊及電池之裝置、系統及方法
US20230411792A1 (en) Spacers for electrodes, electrode stacks and batteries and systems and methods therefor
TW202228319A (zh) 生產用於電池之電極的裝置、系統及方法
US11235426B2 (en) Method for forming tab and apparatus therfor
US11811047B2 (en) Apparatus, systems and methods for the production of electrodes for use in batteries
KR101660203B1 (ko) 이차 전지의 제조 방법 및 전극 시트의 절단 장치
US7055570B2 (en) Automated manufacturing system of lithium secondary battery
TWI466765B (zh) 切口用之新穎裝置及使用其所製備之二次電池
WO2016063612A1 (ja) 二次電池用電極の製造方法および製造装置と、二次電池用電極および二次電池
JP2014503105A (ja) 切込み加工のための新規装置およびそれを使用することによって作製される二次電池
US20230155101A1 (en) Method for Manufacturing Secondary Battery and Apparatus for Manufacturing Secondary Battery
KR102465777B1 (ko) 전극조립체의 제조방법 및 제조장치
KR101874281B1 (ko) 2차 전지용 전극 생산 시스템
EP1261063B1 (en) Automated manufacturing system for manufacturing a secondary lithium battery
CN116762198A (zh) 用于电极的间隔物、电极堆叠及电池与其系统及方法
CN116648324A (zh) 用激光在幅材中刻划电极结构群组的方法
US20230002183A1 (en) Apparatus for manufacturing electrode assembly, electrode assembly manufactured therethrough, and secondary battery
JP2000315518A (ja) シート状電池要素の製造装置
CN218783050U (zh) 一种固态电池锂金属负极制片装置