低阻抗分層電池設備及其製造方法
2023-05-09 09:02:56
專利名稱:低阻抗分層電池設備及其製造方法
技術領域：
本發明涉及電化學存儲單元(電池)的結構及其用途。具體地說，本發明涉及低阻抗電池設備及其製造方法和使用。
背景技術：
人們長期使用存儲和提供電功率的裝置。一般地說，在敘詞「電池」的範圍內，這種裝置包括電化學電池單元和至少在一組端子之間提供電勢的電池單元集合。這些端子可以連接到電(例如，直流電DC)負荷以激勵或給該負荷供電。電池包括乾電池，溼電池(例如，鉛酸電池)，和通常把化學電動勢轉變成電流的其他類型單元。
有時，把電池分類成「原電池」和「二次電池」類型。原電池是製造商製造的一次性使用單元，它有有限的電化學容量和在使用之後被耗盡並丟棄。二次電池在使用之後可以被「重新充電」，雖然它們的容量不是無限大，但是在逆向操作放電過程到一定程度之後，可以重複地使用相同的電池單元。
為了增加電池的容量，電池單元配置成在該電池的陽極(正)與陰極(負)單元之間有較大的表面積。一種這樣設計的電池涉及在電解質溶液中放置多個平行板，它允許離子在陽極與陰極之間轉移。另一種設計的電池是利用多孔薄膜分隔開平面層陽極和陰極材料薄片，然後，這些薄層被捲成一個捲筒，稱之為「凝膠捲筒」，它可以形成緊緻和機械穩定的電池。在捲筒狀電池設計中，電池的空間允許使用多個交替的陽極材料片，分隔材料片和陰極材料片，這些陽極片集合地連接到陽極端子，而這些陰極片集合地連接到陰極端子。該裝置可以捲成圓柱形，或其他的幾何形狀，例如，稜柱形結構。
整個裝置被封裝在堅實的外殼中，它通常是圓柱形外殼。除了通過電路連接負荷的端子以外，應當防止陽極和陰極材料與端子之間形成電接觸，從而避免電池的短路或放電。
在傳統電池設計中遇到的一個問題是電池本身的電阻抗，它造成電池內部的電功率損耗和熱耗散。現有電池設計的另一個問題是，通常在圓柱形電池的任何一個末端，電池的兩端沒有很好地集成到陽極和陰極端子。現有電池設計的另一個缺陷是，它們不能提供良好的熱響應和熱庫能力，特別是在高功率的應用中。此外，利用收集片的現有電池設計不能成功地提供一種連接多個陽極或陰極收集片的方法。
發明內容本發明的一個特徵涉及一種包含卷狀電池組件的電化學存儲裝置，包括負電極片，正電極片，在負電極片與正電極片之間設置的分隔膜片，負電極片和正電極片中至少一個電極片有這樣的邊緣，該邊緣基本沒有電極活性材料。導電引導線設置在沿基本沒有電極活性材料的邊緣，從而形成適合於連接電化學存儲裝置電極端子的電極端帽。
本發明的另一個特徵涉及一種製作電化學存儲裝置的方法，包括以下步驟同軸纏繞負電極片，分隔膜片和正電極片以形成卷狀電池組件，該電池組件有設置在負電極片與正電極片之間的分隔膜片，其中負電極片和正電極片中至少一個電極片有這樣的邊緣，該邊緣基本沒有電極活性材料。導電引導線是沿邊緣設置的，並大致接觸基本沒有電極活性材料的至少部分邊緣。一旦組裝之後，引導線和基本沒有電極活性材料的邊緣形成電極端帽，該電極端帽適合於連接電化學存儲裝置的電極端子。
本發明的另一個特徵涉及一種包含組件的電化學存儲裝置，包括至少兩個電互補電極片，和設置在兩個電互補電極片之間的分隔膜片，至少一個所述電極片有基本沒有電極活性材料的邊緣和在沿基本沒有電極活性材料邊緣設置的導電引導線，從而形成適合於連接電極端子的端帽。該裝置可以組裝成卷狀組件，或疊層組件，或夾層組件。
本發明的另一個特徵涉及一種至少包含一個組件的電池封裝，包括至少兩個電互補電極片，和設置在兩個電互補電極片之間的分隔膜片(separator sheet)，至少一個所述電極片有基本沒有電極活性材料的邊緣。該組件還包含沿該邊緣設置的導電引導線(conductive guidewire)，該邊緣基本沒有該至少一個電極片的電極活性材料和基本接觸至少部分的邊緣，從而形成適合於連接電極端子的端帽。
參照以下結合附圖的詳細描述，可以更充分地理解本發明的各個目的，特徵和優點，其中相同的參考數字代表相同的元件。以下的附圖僅僅是為了便於說明，而不是對本發明的限制，本發明的範圍是由以下的權利要求
書所限定。
圖1是按照現有技術的卷狀電化學存儲裝置；圖2是圖1所示卷狀裝置的一個末端，它有多個由此延伸的接頭片；圖3是按照現有技術共同纏繞圖1和2所示裝置的方法示意圖，它畫出插入在卷狀裝置中的接頭片；圖4是按照本發明實施例裝置的分解圖，其中各個電極片，分隔膜片，和引導線共同纏繞成一個捲筒；圖5是按照本發明實施例捲筒狀電化學存儲裝置的另一個視圖；圖6是按照本發明實施例電池的部分陽極端部的剖面圖，它畫出膜片材料和共同纏繞引導線的排列；圖7是按照本發明實施例的電池裝置分解圖，它畫出端帽和固定端帽部分的焊接接頭，以及罐和蓋設備；圖8是製作在其中的端帽和焊接接頭，以及絕緣帶和插入捲筒狀裝置到罐中的方法；圖9是按照本發明實施例組裝和製作捲筒狀電化學存儲裝置的設備和方法典型例子；圖10是基本平坦的疊層或夾層型裝置；和圖11是疊層裝置中摺疊型或手風琴型的分隔膜片部分。
具體實施方式以下詳細描述一個或多個實施例，這些實施例適合於此處描述的方法和設備，但是不應當把它們看成是詳盡的，包羅萬象，或限制性的。
如上所述，電池的製作是通過共同纏繞多層活性材料(陽極，陰極)和分隔膜片成各種與應用有關的幾何形狀。一些電池被捲成圓柱形，而另一些電池有矩形或其他形狀的剖面，我們稱之為「稜柱形」結構。
圖1表示按照現有技術的部分電池裝置100。帶狀或片狀陽極104和陰極108被分隔膜片106隔開。陽極104和陰極108的成分取決於電池的具體類型，並在導電基片上包含一層電活性材料，例如，石墨，金屬，和其他材料。該基片可以作為電流收集片。在Li離子電池中，LiCoO2，LiMn2O4，Li(Fe，Mn)PO4，或(Li，Nb)(Fe，Mn)PO4是典型的電活性陰極材料。分隔膜片106是多孔膜，並允許離子在陽極104與陰極108之間傳輸，但它又是電絕緣膜，其作用是使兩個電極互相絕緣。
裝置100的製作是通過共同纏繞帶狀材料102成「凝膠捲筒」110。為了提供與電池端子的電連接，在纏繞成捲筒之前，利用焊接或其他的連接方法，在該結構內以仔細選取的間隔中插入多個接頭片112，114。使第一組接頭片112接觸陽極材料104，並從捲筒狀部分110的一端向外延伸，從而製成電池裝置的陽極端子。使第二組接頭片114接觸陰極材料108，並從捲筒狀部分110的另一端向外延伸，從而製成電池裝置的陰極端子。多個延伸的陽極片112和陰極片114互相連接並連接到電池的其他部分，這是一種設計的方法。現有技術設計的這種捲筒狀電池有許多缺點，我們在以上已討論了其中的一些缺點。這些缺點包括，但不限於，不良的電性質(例如，高阻抗)，不良的熱性質(例如，不良的熱耗散)，和不良的機械和製造性質。
圖2是按照現有技術裝置的陽極部分，它畫出一組從電池裝置的捲筒部分110延伸的收集片112。「罐」120包裝整個凝膠捲筒組件，並給該組件提供機械保護，防止汙染，作為熱庫，和提供陰極端子(未畫出)。此外，現有技術採用幾種連接陽極延伸部分112的方法，但它是一個不能提供良好的電，熱和機械性質的滿意方法。
圖3是一種共同纏繞帶狀材料以製成圖1所示結構的方法。一般地說，每個組成材料的捲筒是以合適的進給速度纏繞，並共同纏繞成上述的捲筒狀電池結構。陽極，陰極，和分隔膜片材料可以分別來自不同的卷盤404，406，和402。例如，利用設備408插入陽極片和陰極片，該設備以合適的間隔把接頭片焊接成捲筒組件110。
圖4是按照本發明實施例的捲筒狀電池設備200。為了便於說明，捲筒部分210被分解開。捲筒部分210是由片狀或帶狀元件202製成。交替的陰極片204和陽極片208是由分隔膜片206隔開。圖4的設備200包含單個陰極204和單個陽極208。然而，在其他的實施例中，設備200可以包含幾個陰極204和幾個陽極208。陽極208是由一層設置在導電基片上的電活性材料製成，例如，電流收集片。製成Li離子電池中陽極層的常用材料可以在本設計中使用。每個陽極208包含陽極延伸部分214，它是從陽極208的活性部分延伸的。陽極延伸部分214可以與陽極208集成整體或粘接到陽極208上。陽極延伸部分214是導電的，並形成與陽極208的電和熱耦合。每個陰極204也類似地包含陰極延伸部分212，它是從陰極204的活性部分延伸的。陰極延伸部分212可以與陰極204集成整體或粘接到陰極204上。陰極204是由一層設置在導電基片上的電活性材料製成。製成Li離子電池中陰極層的常用材料可以在本設計中使用。陽極延伸部分214和陰極延伸部分212是在電池設備200的相對著的兩端。分隔膜片206是離子導電的，但它防止電子導電，如以上所討論的。
在電池設備200的一端，第一導電引導線226設置成與部分的導電陽極延伸部分214相鄰。引導線226有這樣的尺寸，捲筒狀結構210形成基本緊密和緊緻的陽極界面222(即，陽極端帽222)，它是由卷狀引導線226和陽極延伸部分214構成。第二導電引導線220類似地設置成與部分的導電陰極延伸部分212相鄰。在組裝之後，引導線220和陰極延伸部分212形成陰極界面228，即，陰極端帽228。
包含陽極延伸部分214，陰極延伸部分212，和引導線220，226的陽極208，陰極204，和分隔膜片206圍繞中心軸224纏繞在一起以形成捲筒狀結構210。為了構造電池單元，可以採用任何的纏繞，疊層或分層方法或設計。以下更詳細地討論圖9中畫出的一種典型纏繞方法和設備。然而，按照此處公開的內容，也可以構造基本平坦的層(夾層)，或手風琴型樣或摺疊形或扇形結構形成的層。圖4中的卷狀結構210是圍繞中心軸224纏繞的。所以，每個片狀材料形成一個圍繞相同中心軸224的螺旋形結構(從它的剖面圖觀看)。
一旦纏繞成捲筒之後，陽極延伸部分214固定到第一引導線226。例如，利用雷射焊接線或接縫，用於機械，熱和電連接陽極延伸部分214和第一引導線226。對陰極延伸部分的處理也是類似的。在一個實施例中，選取的第一引導線226材料是與製成陽極延伸部分214的材料相同。利用相同材料製成的引導線和極延伸部分，可以提供良好和穩定的性質和焊接能力。陽極延伸部分214和陽極引導線226可以由鋁，銅，鈦，碳或鎳製成，而陰極延伸部分212和陰極引導線220可以由鋁或其他合適的材料製成。然而，本發明不局限於這種選取的材料，還可以根據需要利用其他的催化劑或輔助劑層和材料，用於改進延伸部分212，214與引導線220，226之間的熱，機械和電性質。
此外，根據設計選取引導線220，226的形狀和尺寸。例如，引導線220，226可以有矩形或其他剖面的形狀，其厚度足以形成捲筒狀結構210中的端帽，因此，該引導線提供與周圍電池單元延伸部分足夠的機電接觸。此外，引導線220，226沿任何合適的方向可以有凹槽，變形或缺口，其外形允許液體在引導線的某些部分與毗連的電池單元延伸部分之間流動。在一個具體的實施例中，引導線220，226在其中包含凹槽或缺口，或圍繞它的外表面有螺旋形槽。凹槽或缺口允許氣體在某項工作條件下從電池單元中逸出，而且，凹槽或缺口(未畫出)允許填充或壓迫電解質液體進入電池裝置體內。
引導線220，226可以在電池200的端子與它連接的外電路之間形成低阻抗電路連接。
圖5是部分電化學存儲裝置(電池)200的另一個視圖。為了清晰起見，該裝置僅展示部分捲曲210和部分未捲曲202的。陽極208有延伸的導電收集器延伸部分214，如以上所討論的，延伸部分214是基本沒有電極活性材料，並沿陽極208的下邊緣延伸。陰極204有類似的結構(但它是由與陽極208不同的材料製成)，並有沿陰極204的上邊緣延伸的導電收集器延伸部分214。在一些實施例中，從陽極收集器延伸部分214突出的陽極208邊緣和從陰極收集器延伸部分212突出的陰極204邊緣是在電池裝置的相對著的兩端。
包含陽極208，陰極204，和分隔膜片206的各個片層是圍繞中心軸224共同纏繞的。陽極引導線226和陽極延伸部分214是與其他片材料共同纏繞，從而在卷狀結構210的一端230形成陽極導電端帽222，而陰極引導線220和陰極延伸部分212是類似地與其他片材料共同纏繞，從而在卷狀結構210的另一端232形成陰極導電端帽228。
請注意，共同纏繞薄片的概念應當有廣泛的含義。即，一層或多層片狀材料以及引導線220和226是纏繞到卷盤上或互相纏繞以形成每種材料的螺旋形結構，在該結構內散布其他的材料。最終的準確結果不必是圓柱形，也可以有其他的稜形剖面結構。此外，圍繞軸224的纏繞並不意味著各層形成圍繞軸224的精確圓形層。可以設想其他的捲筒或疊層結構。在一些實施例中，捲筒是半徑逐漸增大的螺旋形，而不是恆定半徑的圓形環。
圖6是捲筒狀電化學存儲裝置(電池)的部分剖面圖，它說明按照本發明構造的陽極延伸部分214和陽極引導線226。為了清楚起見，我們已省略陰極引導線220和部分的陰極延伸部分212。展示的圖6僅僅是為了便於說明，它不是按比例畫出的。參照圖6，石墨陽極活性材料208b是圍繞銅陽極收集器208a。活性陽極材料208b和陽極基片208a統稱為陽極208。陽極延伸部分214連接到陽極基片208a(或與陽極基片208a集成)，並延伸到塗敷的活性陽極材料208b之外。陽極延伸部分214延伸到塗敷的活性陽極單元204之外的距離足以在收集器延伸部分214的相繼繞組之間安裝引導線226，而在引導線226與其他層的活性材料電極或分隔膜片206之間沒有電路連接。在圖6中，高度距離「z」是指在引導線226與其他片材料之間的距離。
引導線226是由銅製成，它的矩形截面是尺寸「x」和「y」。尺寸「x」和「y」取決於幾個因素，但是在一個或多個實施例中，「x」約為300微米和「y」約為1.5mm。在一些實施例中，需要減小尺寸「y」，減小尺寸「z」，或二者都減小。
如上所述，引導線226的厚度(尺寸「x」)通常約等於陽極銅收集器延伸部分214的相繼繞組之間的距離。按照這種方式，在收集器延伸部分214與引導線226之間形成電路和機械接觸。在一些實施例中，需要減小尺寸「y」以增大電池內電極的總體積。或者，尺寸「y」是足夠地大，在快速纏繞時可以提供機械穩定性，並在工作時防止凝膠捲筒的損壞，其中引導線226連接到電流收集器延伸部分214。在需要增強熱保護的實施例中，可以增大尺寸「y」以增加熱容量，從而滿足所需的熱容量以保護電池免遭過熱。
陰極活性材料204b是圍繞鋁陰極收集器204a。活性陰極材料204b和陰極基片204a統稱為陰極204。陰極延伸部分212是由鋁製成，它連接到陰極基片204a(或與陰極基片204a集成)，並延伸到塗敷的活性陰極材料204b之外。陰極延伸部分212延伸到塗敷的活性陰極材料204b之外的距離足以在收集器延伸部分212的相繼繞組之間安裝引導線220，而在引導線220與其他層的活性材料電極或分隔膜片206之間沒有電路連接。雖然在圖6中沒有畫出，引導線220的構造以及相對於陰極延伸部分212和陰極204的安排類似於以上討論的引導線226。引導線220是由鋁製成，它與製成陰極延伸部分212的材料是相同的。
為了有助於分別在電極收集器延伸部分212，214與引導線220，226之間建立所需的電路，熱和機械連接，在陰極延伸部分212的相繼部分和引導線220上形成焊接接頭以製成陰極端帽228，而在陽極延伸部分214的相繼部分和引導線226上形成其他的焊接接頭以製成陽極端帽222。
圖7表示如何形成焊接接頭(weld)以保持捲筒狀電池設備200中的陰極端帽228。如上所述，在通過捲曲元件202製成陰極端帽228之後，兩個徑向焊接接頭302限定端帽228的等間隔區域，該焊接接頭加到陰極延伸部分212的相繼部分和引導線220上(沒有分別地畫出)。雖然圖7僅展示用於形成端帽228的兩個焊接接頭302，任何數目的焊接接頭可用於正確地固定端帽228。利用類似的焊接接頭302可以固定陽極端帽222(未畫出)。
在加上焊接接頭302之後，陰極端帽228連接到蓋310。蓋310有導電的中心端子304，它用於連接電池到外電路。最好是，導電的中心端子304是由與製成電極端帽引導線相同的材料製成，例如，與它連接的陰極端帽228的引導線220。蓋310還包含設置在中心端子304周圍的絕緣環308和外導電環306。一旦組裝之後，在捲筒狀組件210的陰極端帽228與蓋310的中心端子304之間建立導電通道。然後，把捲筒狀組件210插入到導電罐120中，例如，通過焊接部分的陽極端帽222到罐120的內側面，使陽極端帽222連接到罐120。然後，通過焊接，使蓋310連接到罐120。一旦蓋310連接到罐120，可以通過埠(未畫出)引入電解液到罐120和蓋310限定的內部體積中。在充分地填充該體積之後，可以封閉該埠。該埠可以設置在蓋310或罐120上。或者，在固定蓋310之前，可以引入電解液到罐120的內部體積。在組裝之後，在捲筒狀組件210的陽極端帽222與罐120之間建立導電通道。與此對比，陰極端帽228是與罐120絕緣的。罐120，蓋310的結構和其他的細節取決於所設計電池的應用。
在圖8所示的一些實施例中，絕緣帶320用於進一步確保陰極端帽228是與罐120絕緣的。圖8還畫出陰極端帽228的最終外觀，它包含按照螺旋方式纏繞的陰極收集器延伸部分212和引導線220，它們是由端帽228表面上製作的焊接接頭302固定的。
應當理解，焊接接頭302可以利用任何合適的方法製成，該方法適合於當前的應用。例如，可以利用雷射焊接，點焊接，超聲焊接，或其他類型的固定方法。此外，還應當理解，焊接接頭302不必一直延伸到端帽228的整個表面，而可以是基本實現相同效應的多個離散焊接接頭，例如，較小的焊接接頭，它交錯地分布在端帽228的徑向跨度上。
圖9表示製作上述捲筒狀電池裝置的典型設備和方法。卷盤403和407固定分隔膜片材料206。卷盤405固定陽電極片材料208，而卷盤409固定陰電極片材料204。卷盤411固定引導線226，而盤413夾持引導線220。
電極片和引導線材料是共同纏繞到卷盤415上，根據需要，還可以增加其他的處理設備和步驟，用於完成電池中捲筒部分210的製造。
一旦製成捲筒210，如以上所討論的，可以焊接它的端帽222和228，並把卷狀結構210插入到金屬罐中，例如，鋁罐120。端帽222和228還可以焊接或適當地固定到罐120或蓋310上。若鋁罐用於Li離子化學，則陰極端帽228可以固定到罐120，而陽極端帽222固定到蓋310的中心端子304。然而，若使用鋼罐，則陽極端帽222可以連接到鋼罐，而陰極端帽228可以連接到蓋的端子。
一旦利用已知技術製成，例如，真空回填技術，電解質填充液體和凝膠可以插入到電池捲筒中。填充電池捲筒210的一種方法還允許在電池的充電和放電時進行氣體交換。這樣做是可能的，它是使引導線或收集器延伸部分中有內置的凹槽或缺口，可以防止形成氣密密封，並允許液體和氣體傳輸通過凹槽或缺口。
為了形成附加的電路，熱，和機械設施，柔性導電元件可以插入在端帽222和228與各自的電池外殼單元之間，例如，罐120和蓋310。例如，可以利用彈簧負荷的分隔器，通過焊接或壓力定位。在某些情況下，波浪形墊圈型設備可以在端帽與外電池外殼單元之間形成所需的連接。在其他的情況下，寬的導電和柔性帶可以焊接到端帽和電池罐或端子，並通過自身彎曲，從而提供電連接器和彈簧(動態力)的功能。
雖然傳統的電池設計當前試圖提供有所需結果的高功率應用，但此處描述的實施例允許有減小阻抗的設計，它在高功率和高電流應用中有改進的電特性。電池內部和端帽的較低電阻也可以降低電池的熱產生和耗散。我們描述的端帽以及它們連接到收集器延伸部分的方法可以給外電池元件提供良好的熱庫並防止在該電池內產生多餘的熱積累。
在利用LiFePO4石墨化學製作高功率的Li離子電池中，利用常規的方法製作電極，並利用電活性材料塗敷電流收集器的兩個側面。在一個或多個實施例中，雙側面陰極和陽極的厚度分別是200微米和100微米。陽極和陰極電流收集器的厚度約為12微米。分隔膜片的厚度約為25微米。尺寸約為0.16mm×0.32mm(橫截面)的鋁引導線和銅引導線同心地纏繞成捲筒狀電池配置，例如，「18650」配置。
陰極和陽極的長度分別是約為55cm和61cm。雷射焊接用於連接引導線到陽極和陰極延伸的電流收集器。銅帶和鋁帶(8mm×0.1mm×2.0cm)分別用於連接凝膠捲筒到鋼罐和頂端。在激活電池之後，18650基配置的1000Hz阻抗約為10.5毫歐姆。在大電流脈衝或連續的大電流放電時，該電池單元展示低的自發熱現象。這個阻抗是與該電池中使用的電極長度有關，而有類似結構的「26650」配置電池單元的1000Hz阻抗約為8.5毫歐姆。
圖10是按照本發明構造的電化學存儲裝置的疊層結構實施例。兩個分隔膜片206a放置在電極204a與208a之間。引導線220a和226a分別放置在延伸部分212a和214a的鄰近。最終的產品包含相對平坦疊層的分隔膜片和電極材料片，而引導線也是直的，它可以與平坦疊層片的直線外形保持一致。
圖11是本發明的另一個實施例，其中分隔膜片2006被摺疊成手風琴式樣，它包含摺疊部分2006a和2006b。其他的電極材料片2004和2008放置在摺疊分隔膜片2006的兩個相對側面上。然後，添加端帽和端子連接到該組件上以製成電池裝置。這種結構類似於圖10所示的疊層結構，它可以延伸到(未畫出)包含根據設計所需的許多薄層。
在閱讀了以上的描述和實施例之後，在偏離本發明範圍的條件下，專業人員可以對此處公開的內容作各種有用的改動和等效的替換。因此，本發明的範圍不局限於以上討論的具體實施例。
權利要求
1.一種電化學存儲裝置，包括包含負電極片，正電極片和設置在負電極片與正電極片之間的分隔膜片的卷狀組件，負電極片和正電極片中至少一個電極片有這樣的邊緣，該邊緣基本沒有電極活性材料；和設置成與電極片邊緣相鄰的導電引導線，該邊緣基本沒有電極活性材料，其中導電引導線和基本沒有電極活性材料的邊緣限定一個電極端帽。
2.按照權利要求
1的裝置，其中引導線的厚度基本上是電極片邊緣的相鄰部分之間存在的徑向間隔，該邊緣基本沒有電極活性材料。
3.按照權利要求
1的裝置，其中選取引導線的實際尺寸以提供選取的熱容量。
4.按照權利要求
1的裝置，其中一個電極片包括有活性材料層的電流收集片，該活性材料層設置在電流收集片的部分相對著的表面上。
5.按照權利要求
1的裝置，還包括有邊緣的負電極片，該邊緣基本沒有電極活性材料；有邊緣的正電極片，該邊緣基本沒有電極活性材料；設置成與負電極片邊緣相鄰的第一導電引導線，該邊緣基本沒有電極活性材料，其中第一導電引導線和基本沒有電極活性材料的負電極片邊緣限定第一電極端帽；和設置成與正電極片邊緣相鄰的第二導電引導線，該邊緣基本沒有電極活性材料，其中第二導電引導線和基本沒有電極活性材料的正電極片邊緣限定第二電極端帽。
6.按照權利要求
5的裝置，其中第一電極端帽和第二電極端帽設置在卷狀組件的相對著的兩端。
7.按照權利要求
5的裝置，其中第一電極端帽限定一個陰極端帽，而第二電極端帽限定一個陽極端帽。
8.按照權利要求
7的裝置，還包括外殼和蓋，該外殼有導電部分，而蓋有導電端子；和其中陰極端帽電路連接到蓋的導電端子，而陽極端帽電路連接到外殼的導電部分。
9.按照權利要求
8的裝置，還包括電路連接陰極端帽到蓋的柔性導電元件。
10.按照權利要求
7的裝置，還包括外殼和蓋，該外殼有導電部分，而蓋有導電端子；和其中陽極端帽電路連接到外殼的導電端子，而陰極端帽電路連接到外殼的導電部分。
11.按照權利要求
10的裝置，還包括電路連接陽極端帽到外殼的柔性導電元件。
12.按照權利要求
5的裝置，其中負電極片和第一導電引導線都是由鋁製成，而正電極片和第二導電引導線都是由銅製成。
13.按照權利要求
1的裝置，還包括在部分電極端帽的表面上設置的焊接接頭。
14.按照權利要求
13的裝置，其中焊接接頭是利用雷射焊接製成的。
15.按照權利要求
13的裝置，其中焊接接頭形成電路連接，該電路連接通過導電引導線的相繼繞組和限定電極端帽的電極片邊緣。
16.按照權利要求
13的裝置，其中焊接接頭是沿徑向設置在電極端帽的表面上。
17.按照權利要求
1的裝置，其中負電極片，正電極片，分隔膜片和導電引導線纏繞在一個共同的軸上，它們大致形成有基本圓柱形外形的同心繞組。
18.按照權利要求
1的裝置，其中負電極片，正電極片，分隔膜片和導電引導線纏繞在一個共同的軸上，它們大致形成有基本稜柱形外形的同心繞組。
19.按照權利要求
1的裝置，其中電極端帽還包含流體通道。
20.一種製造電化學存儲裝置的方法，包括以下步驟在負電極片與正電極片之間安排分隔膜片，其中正電極片和負電極片中至少一個電極片有基本沒有電極活性材料的區域；和導電引導線放置成與基本沒有電極活性材料的電極片的區域相鄰，其中導電引導線和基本沒有電極活性材料的電極片的該區域形成電極端帽。
21.按照權利要求
20的方法，還包括把負電極片，分隔膜片，正電極片和導電引導線纏繞在一個共同的軸上以製成卷狀組件。
22.按照權利要求
20的方法，其中在負電極片與正電極片之間安排分隔膜片的步驟還包括重疊負電極片與正電極片之間的分隔膜片以製成疊層組件。
23.按照權利要求
20的方法，還包括在至少部分的電極端帽表面上提供焊接接頭，用於固定引導線到基本沒有電極活性材料的電極片的所述區域。
24.按照權利要求
23的方法，其中焊接接頭是沿徑向設置在部分的電極端帽表面上。
25.按照權利要求
20的方法，還包括電路連接電極端帽到電化學存儲裝置的端子，其中電化學存儲裝置的端子能夠連接到外電路的端子。
26.一種製造電化學存儲裝置的方法，包括以下步驟提供一個負電極片，該負電極片有基本沒有電極活性材料的區域；提供一個正電極片，該正電極片有基本沒有電極活性材料的區域；在負電極片與正電極片之間安排分隔膜片；和第一導電引導線放置成與基本沒有電極活性材料的負電極片的所述區域相鄰，其中第一導電引導線和基本沒有電極活性材料的負電極片的所述區域限定第一電極端帽；和第二導電引導線放置成與基本沒有電極活性材料的正電極片的所述區域相鄰，其中第二導電引導線和基本沒有電極活性材料的正電極片的所述區域限定第二電極端帽。
27.按照權利要求
26的方法，還包括在至少部分的第一電極端帽表面上提供焊接接頭，用於固定第一引導線到基本沒有電極活性材料的負電極片的所述區域；和在至少部分的第二電極端帽表面上提供焊接接頭，用於固定第二引導線到基本沒有電極活性材料的正電極片的所述區域。
28.按照權利要求
26的方法，還包括電路連接第一電極端帽到電化學存儲裝置的第一端子；和電路連接第二電極端帽到電化學存儲裝置的第二端子，其中電化學存儲裝置的第一端子和第二端子能夠連接到外電路的端子。
29.一種電池封裝裝置，包括至少包含兩個電互補電極片的至少一個組件，該組件有設置在兩個電互補電極片之間的分隔膜片，其中至少一個電極片有基本沒有電極活性材料的邊緣；和該至少一個組件還包含設置在電極片邊緣鄰近的導電引導線，該邊緣基本沒有電極活性材料，其中導電引導線和基本沒有電極活性材料的邊緣限定電極端子。
30.按照權利要求
29的裝置，其中第一組件和第二組件在電路上是串聯連接的。
31.按照權利要求
29的裝置，其中第一組件和第二組件在電路上是並聯連接的。
專利摘要
我們描述一種電化學存儲裝置及其製造方法。在一些特徵中，引導線是與片狀或帶狀電極材料共同纏繞的，因此，在引導線與電極材料的收集器延伸部分之間形成接觸，從而製成有低阻抗和高熱庫能力的端帽。在一個實施例中，該存儲裝置包括其邊緣基本沒有電極活性材料的負電極片，其邊緣基本沒有電極活性材料的正電極片，在負電極片邊緣鄰近設置的第一導電引導線，和在正電極片邊緣鄰近設置的第二導電引導線，其中在電極片邊緣基本沒有電極活性材料。第一導電引導線和基本沒有電極活性材料的負電極片邊緣限定第一電極端帽，而第二導電引導線和基本沒有電極活性材料的正電極片邊緣限定第二電極端帽。電極端帽連接到存儲裝置的端子，該端子能夠連接到外電路的端子。
文檔編號H01M2/36GK1998101SQ20058001848
公開日2007年7月11日 申請日期2005年4月28日
發明者吉爾伯特·N·賴利, 詹姆斯·瑞伯迪 申請人:A123系統公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan