本公開涉及將薄金屬箔層接合到一起形成接合堆的方法，該接合堆是導(dǎo)電性的，例如用于電化電池的電極的導(dǎo)電接片的堆。

堆疊板電化電池包含彼此上下堆疊的金屬箔層或涂覆的金屬箔層。典型地，這種堆疊的金屬箔具有接片，這些接片在一共同的位置處接合在一起以形成電接觸點(diǎn)。利用貫穿或邊緣焊接工藝將金屬箔接片的堆焊接在一起是困難的，因?yàn)殡y以在任意層之間無間隙的情況下將各層緊密地夾持在一起。層間的間隙會(huì)導(dǎo)致單獨(dú)的層燃燒或沒有完全熔化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開揭示了將金屬箔層的堆焊接在一起的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括堆疊多個(gè)金屬箔層以形成金屬箔層堆，該金屬箔層堆具有寬度、長度和金屬箔層堆邊緣；將金屬箔層堆夾置在頂端板與底端板之間；將頂端板和底端板的邊緣與金屬箔層堆的邊緣對(duì)齊并將頂端板和底端板之間的金屬箔層擠壓或壓縮在一起；以及將金屬箔層堆、頂端板和底端板焊接在一起。

在特定實(shí)施例中，端板的厚度至少為20微米。在特定的實(shí)施例中，將金屬箔層堆、頂端板和底端板接在一起的焊接是貫穿焊接。在特定的實(shí)施例中，貫穿焊接是激光貫穿焊接。

附圖說明

圖1是電極的堆的圖示。

圖2是電極的堆的圖示，其中電極的接片被聚集。

圖3是端板的平面圖。

圖4是端板的透視圖。

圖5是電極的堆的圖示，其中電極的接片被聚集并且金屬箔堆邊緣與端板的邊緣對(duì)齊。

圖6是自激光接觸側(cè)的焊接的金屬箔層堆的圖示。

圖7是自圖6所示相對(duì)側(cè)的焊接的金屬箔層堆的圖示。

圖8是在已疊置和焊接后形成的單獨(dú)電極的堆的使用的圖示。

圖9是夾具組件的實(shí)施例的部件的圖示。

圖10是包含金屬箔層的堆的部分組裝夾具組件的實(shí)施例的圖示。

具體實(shí)施方式

圖1是能夠用于電化電池中的堆疊電極的圖示的側(cè)視圖。電極堆10包括組合成堆的單獨(dú)電極12。每個(gè)電極12包括涂覆在金屬箔層16上的電極材料14。每個(gè)金屬箔層16具有未涂覆電極材料的接片部分或接片18。典型地，電極堆中的每個(gè)電極12具有一接片18，該接片18預(yù)期在位置、長度、寬度和厚度上是相同的，使得當(dāng)將單獨(dú)的電極堆疊以形成金屬箔層堆19時(shí)，所述單獨(dú)的接片對(duì)齊。電極堆還可以具有隔離層或隔離物(未示出)以及第二(相反)極性(未示出)的電極，所述第二極性的電極適當(dāng)?shù)刂糜陔姌O層之間，例如圍繞陰極材料。隔離層可以是板、包裹物或袋子等的形式。

如圖2所示，一旦電極12被堆疊，金屬箔層的接片18通過將金屬箔層的接片擠壓或壓縮到一起而聚集在一起，然后夾置在頂或第一端板20與底或第二端板22之間。圖3是端板24的實(shí)施例的頂視圖或平面圖。如圖3所示，每個(gè)端板24可具有圓邊26或直角邊28。參照圖3和圖4，每個(gè)端板具有長度30、寬度32和由端板的邊緣36限定的厚度34。

參照圖5，金屬箔堆邊緣38與端板的邊緣36對(duì)齊。典型地，通過將延伸超過端板的對(duì)齊邊緣的任何多余金屬箔層剪掉或切掉來使端板的邊緣36與箔層堆垛的邊緣38對(duì)齊。將端板擠壓或壓縮在一起以形成壓縮的金屬箔層堆23，然后將端板焊接至該壓縮的金屬箔層堆并彼此焊接。一旦焊接，堆就成為導(dǎo)電性的。

圖6和圖7是焊接在一起并焊接到金屬箔層堆23的端板20，22的圖示。從圖6和圖7中能夠看出，如由焊接標(biāo)記42所顯示的，貫穿焊接40(從底側(cè)焊接)穿過底端板20、壓縮的金屬箔層堆和頂端板22。典型地，端板的長度30大約等于金屬箔層堆23的寬度。

金屬箔層能夠由任意的導(dǎo)電性和可焊接材料制成。這些材料的示例是銅、 鋁、鎳、鈦或者它們中的任一種或包含它們中的任一種的合金。金屬箔層的厚度范圍從5微米至40微米，在其它實(shí)施例中，從10微米至20微米。從5微米至40微米的范圍旨在包括5至40微米的范圍內(nèi)的任意范圍或值。

在一些實(shí)施例中，金屬箔層可以局部涂覆涂層，例如用于電極的活性涂層。涂層厚度范圍可以從25微米至大約250微米。在其它實(shí)施例中，涂層厚度范圍可以從50微米至125微米。從25微米至250微米的范圍旨在包括25至250微米的范圍內(nèi)的任意范圍或值。

涂覆的金屬箔片的堆能夠如所期望的包含許多層或片，只要壓縮的箔層片堆和端板能夠充分地焊接在一起。在特定實(shí)施例中，涂覆的鋁和銅金屬箔片能各自包含多達(dá)20層、多達(dá)16層或多達(dá)14層，并且范圍可各自從1至20，包括1至20之間的任意范圍或數(shù)量。涂覆的金屬箔層的總數(shù)量范圍從多達(dá)40層、多達(dá)32層或多達(dá)28層。

端板也能夠由任意的導(dǎo)電性和可焊接材料制成。這些材料的示例是包括鈦、釩、鋁、鎳的金屬或者它們中的任一種或包含它們中的任一種的合金。在此組中，端板應(yīng)當(dāng)由與金屬箔層和堆的金屬在冶金學(xué)上相容的金屬制成。典型地，端板具有至少20微米的厚度。在其它實(shí)施例中，端板具有至少20微米的厚度或者壓縮金屬箔層堆兩倍的厚度，兩者中取較小值。端板還應(yīng)當(dāng)確保其足夠厚以便具有足夠的剛性來傳遞夾緊或壓縮力，從而在焊接前消除單獨(dú)的金屬箔層之間的間隙。

采用貫穿焊接將端板和壓縮的金屬箔層堆焊接在一起。貫穿焊接定義為“熔融通過焊接部件的整個(gè)厚度的焊接”。典型地，使用激光貫穿焊接工藝。理想的是，頂端板具有低電阻率以便提供激光能的充分耦合。例如，由鎳制成或包含鎳的頂端板能夠用于焊接由銅金屬箔層形成的金屬箔層堆。底板也可以具有低電阻率，但對(duì)底端板而言不是必需的。在其他方面，底端板的要求與頂端板的要求相同。

圖8是如上所述在已堆疊和焊接之后形成的單獨(dú)電極的堆的典型用途的圖示。電化電池組件50包括位于絕熱器54內(nèi)的電極堆52。該電極堆通過絕緣擋板51，例如涂覆有粘合劑的柔性襯底材料包裹或固定。在此圖示中，包含電極堆的絕熱器在箱蓋56之上定向。電極堆具有兩組端板58，59，其中每組端板都接至壓縮的金屬箔層堆60，62以形成焊接的金屬箔層堆和端板組件61，63。饋 通銷64，66通過附接到端板20的附接件附接到每個(gè)焊接金屬箔層堆和端板組件。每個(gè)饋通銷64，66從各自的焊接端板20延伸穿過饋通孔68，70并延伸到蓋的外部。如圖8所示，每對(duì)焊接端板的位置對(duì)準(zhǔn)，使得饋通銷在被焊接至焊接端板時(shí)與每個(gè)饋通孔中的孔對(duì)準(zhǔn)。

圖9是用于組裝金屬箔層堆的夾具的部件的示例。夾具組件80包括金屬箔層堆推頂組件81、帶有定位銷89(圖10中示出)的堆疊槽88、接片收集器90、堆柱塞92和夾板94。堆推頂組件包括推頂基板82、小推頂桿84和大推頂桿86。

使用過程中，將一端板套在定位銷89上，并將金屬箔層堆疊在堆疊槽88中，接片通過堆疊槽中的通道83伸出。將另一端板套在定位銷89上，并且置于接片堆之上。接片收集器90和堆柱塞92分別固定在定位銷上、堆疊的金屬箔層之上以及堆疊槽88內(nèi)。

夾板94置于堆柱塞92上并緊固，這向堆柱塞和接片收集器施加載荷。在焊接前將多余的金屬箔層接片材料剪掉。該帶有堆疊金屬箔層的夾具組件可以置于一焊接夾具上，該焊接夾具將壓縮的端板和金屬箔層接片與激光焊頭對(duì)準(zhǔn)。在該實(shí)施例中，將金屬箔層具有圖10所示定向的完全組裝的夾具組件在置于焊接夾具中并然后使用激光焊接機(jī)焊接之前翻轉(zhuǎn)。用于焊接的有用激光包括具有紅外光譜(CO₂，ND：YAG)中的波長至可見光譜(綠色激光器)中的波長的激光。激光焊接機(jī)可以是脈沖波或連續(xù)波的，只要相比于燒蝕或鉆孔，能量和脈沖持續(xù)時(shí)間適于熔化金屬即可。

焊接后，堆推頂組件81用于施加均勻的載荷以將焊接的堆疊金屬箔層從堆疊槽中頂出。圖10顯示了部分組裝的夾具組件，其中來自接片18的多余的接片材料從堆疊槽88的通道83延伸。