背景技術(shù)：

二次或可充電鋰基蓄電池通常用于固定式和便攜式設(shè)備中，比如客戶電子設(shè)備、汽車以及航空業(yè)中遇到的那些設(shè)備。鋰類蓄電池已經(jīng)得到普及，其原因眾多，包括相對(duì)較高的能量密度、當(dāng)與其它類型的可充電蓄電池相比時(shí)不顯現(xiàn)任何記憶效應(yīng)、不使用時(shí)的低自放電速率、以及可以成形為廣泛的多種形狀(比如棱形)和尺寸，以便有效地填充電動(dòng)車輛、移動(dòng)手機(jī)和其它電子設(shè)備的可用空間。另外，鋰基蓄電池在其使用壽命期限內(nèi)經(jīng)受重復(fù)電能循環(huán)的能力使得它們成為頗具吸引力和可靠的電源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文公開(kāi)了制造袋式電池(pouchformatcell)的方法的實(shí)例，以及極片(tab)的附接方法的實(shí)例。

在制造袋式電池的方法的實(shí)例中，形成最外側(cè)堆棧，所述最外側(cè)堆棧包括負(fù)極以及布置在負(fù)極的相對(duì)表面上的隔膜。還形成內(nèi)堆棧，所述內(nèi)堆棧包括正極，以及另一負(fù)極、另一正極以及布置在其它負(fù)極的相對(duì)表面上的其它隔膜的至少一個(gè)子堆棧。內(nèi)堆棧被布置在最外側(cè)堆棧上，使得i)內(nèi)堆棧的一端大體上對(duì)準(zhǔn)最外側(cè)堆棧的一端，ii)最外側(cè)堆棧的另一端和一部分依然暴露，以及iii)內(nèi)堆棧的正極毗鄰最外側(cè)堆棧的其中一個(gè)隔膜。這樣形成了芯堆棧。最外側(cè)堆棧的暴露部分圍繞內(nèi)堆棧的另一端折疊，并覆蓋內(nèi)堆棧的外層的一部分，以形成初始覆蓋層。芯堆棧圍繞初始覆蓋層的至少一部分折疊預(yù)定次數(shù)。

在極片附接方法的實(shí)例中，形成夾層結(jié)構(gòu)，所述夾層結(jié)構(gòu)包括毗鄰電極布置的第一片箔，所述電極毗鄰電極極片布置，所述電極極片毗鄰第二片箔布置。焊接夾層結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參照以下具體實(shí)施方式和附圖，本發(fā)明的實(shí)例的特征將變得顯而易見(jiàn)，其中相同的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)著類似的、盡管可能不相同的部件。為了簡(jiǎn)潔的目的，具有前述功能的附圖標(biāo)記或特征可以或無(wú)需結(jié)合它們出現(xiàn)的其它附圖進(jìn)行描述。

圖1a和圖1b是本文公開(kāi)的極片附接方法的一個(gè)實(shí)例的示意圖和透視圖；

圖2a和圖2b是用于制造袋式電池的方法的一個(gè)實(shí)例的一部分的示意性透視圖，其導(dǎo)致初始覆蓋層的形成；

圖3是被布置在最外側(cè)堆棧上的內(nèi)堆棧的示意性透視圖，其中內(nèi)堆棧的一端大體上對(duì)準(zhǔn)最外側(cè)堆棧；

圖4示出了制造袋式電池的方法的實(shí)例的另一部分，其中初始覆蓋層和袋式電池示出為示意性截面圖；以及

圖5是袋式電池的一個(gè)實(shí)例的示意透視圖。

具體實(shí)施方式

鋰基蓄電池通常通過(guò)可逆地在負(fù)極(有時(shí)稱為陽(yáng)極)和正極(有時(shí)稱為陰極)之間傳遞鋰離子來(lái)工作。負(fù)極和正極被布置在適于傳導(dǎo)鋰離子的電解質(zhì)溶液所浸泡的高分子多孔隔膜的相對(duì)兩側(cè)上。在充電過(guò)程中，鋰離子被嵌入/插入到負(fù)極中，在放電過(guò)程中，鋰離子從負(fù)極逸出。每個(gè)電極還與相應(yīng)的集電器相關(guān)聯(lián)，其通過(guò)使電流在負(fù)極和正極之間流過(guò)的可中斷外部電路相連。鋰基蓄電池的實(shí)例包括鋰硫蓄電池(例如，鋰負(fù)極與硫基正極配對(duì))、硅硫蓄電池(例如，硅基負(fù)極與硫基正極配對(duì))、鋰離子蓄電池(例如，非鋰基負(fù)極與鋰基正極配對(duì))、以及鋰-鋰蓄電池(例如，鋰基正極和鋰基負(fù)極配對(duì)在一起)。

鋰基蓄電池可以具有不同的配置結(jié)構(gòu)，包括袋式電池。本文公開(kāi)的方法的一些實(shí)例形成初始覆蓋層，然后利用折疊或纏繞處理來(lái)形成袋式電池。袋式電池具有n層正極和負(fù)極，以及2n層隔膜。這與傳統(tǒng)袋式電池的一個(gè)實(shí)例形成對(duì)比，其包括n層正極、n+1層負(fù)極和2n+2層隔膜。這還與傳統(tǒng)袋式電池的另一個(gè)實(shí)例形成對(duì)比，其包括n層正極、n+1層負(fù)極、以及一個(gè)連續(xù)隔膜，連續(xù)隔膜纏繞在電極之間，因?yàn)檫B續(xù)隔膜通常具有的長(zhǎng)度大于2n+2層隔膜。為此，本文公開(kāi)的方法采用更少的材料，其可以增加體積能量密度。

通過(guò)采用特定的電極材料(比如鋰負(fù)極、硫基正極)，可以不使用集電器來(lái)形成本文公開(kāi)的袋式電池中的電極。這樣可以增加袋式電池的重量和體積能量密度。對(duì)于鋰負(fù)極，這樣還消除了對(duì)集電器的兩側(cè)進(jìn)行涂覆的必要。

袋式電池還包括能對(duì)袋內(nèi)的電極進(jìn)行處理的極片。本文公開(kāi)的極片附接方法提供了將極片附接到各個(gè)電極上的相對(duì)有效的方式。該方法消除了采用特殊模具以在電極上制造極片附接空間的必要。該方法還可以提高附接的機(jī)械性能。該方法還可以提高極片和電極之間的接觸，比如當(dāng)與通過(guò)壓接工藝獲得的接觸相比時(shí)。

圖1a和圖1b中示出了極片附接工藝的一個(gè)實(shí)例。在圖1a中，形成了夾層結(jié)構(gòu)10，在圖1b中，對(duì)夾層結(jié)構(gòu)10進(jìn)行了焊接。

夾層結(jié)構(gòu)10包括第一片箔12、電極14、電極極片16、以及第二片箔18。如圖所示，第一片箔12被布置成毗鄰電極14，電極14被布置成毗鄰電極極片16，電極極片16被布置成毗鄰第二片箔18。在該特定實(shí)例中，夾層結(jié)構(gòu)10的各部件12、14、16、18被布置成使得當(dāng)它們被焊接時(shí)(圖1b)，各部件12、14、16、18均與毗鄰的部件相接觸(比如，12接觸14、14接觸16、16接觸18)，以及與電極12和電極極片16相接觸，并被夾在第一和第二片箔18之間。

第一片箔12、電極極片16和第二片箔18可以沿電極14的長(zhǎng)度l和寬度w的任何位置布置(圖1b中所示)，在此處可用于將電極極片16附接到電極14。盡管圖1b示出了焊接之后從電極14的一側(cè)20b延伸的電極極片16，應(yīng)當(dāng)理解，電極極片16可以替代地從電極14的另一側(cè)20a或從其任一端22a、22b延伸。其中，電極極片16從電極14向外延伸至少部分地取決于最終單元的結(jié)構(gòu)。

電極14可以是負(fù)極14ne或正極14pe。根據(jù)電極14的材料，電極14可以包括或不包括在其上布置活性材料(以及在一些情況下的粘合劑和導(dǎo)電填充物)的集電器。

負(fù)極14ne的實(shí)例包括鋰金屬(比如，鋰箔片)和碳。鋰金屬和碳負(fù)電極14ne的一些實(shí)例無(wú)需集電器。負(fù)極14ne的其它實(shí)例包括石墨、鋰鈦、硅、硅氧化物siox(0<x≤2))、硅合金(比如，硅錫)、硅碳復(fù)合物、錫、或氧化錫。這些材料均是可與粘合劑和/或?qū)щ娦蕴盍舷嘟Y(jié)合的活性材料，并被布置在鎳或銅集電器上，以形成負(fù)極14ne。負(fù)極14ne的又一個(gè)實(shí)例是帶有鋰的銅集電器。

正極14pe的一個(gè)實(shí)例包括硫碳復(fù)合物(比如，硫與碳的重量百分比范圍為1:9到9:1)。硫碳復(fù)合正極14pe無(wú)需集電器。在一些情況下，硫碳復(fù)合物可以與與粘合劑和導(dǎo)電填充物結(jié)合，以形成正極14pe。正極14pe活性材料的其它實(shí)例可以與粘合劑和/或?qū)щ娞畛湮锵嘟Y(jié)合，并布置在鋁集電器上，以形成正極14pe。正極活性材料的實(shí)例包括尖晶石氧化錳鋰(limn2o4)、鋰鈷氧化物(lco、licoo2)、錳-鎳氧化物尖晶石[li(mn1.5ni0.5)o2]、層狀鎳錳鈷氧化物(具有的通式為xli2mno3·(1-x)limo2，其中，m是鎳、錳和/或鈷的任何比率)。層狀鎳錳鈷氧化物的特定實(shí)例包括(xli2mno3·(1-x)li(ni1/3mn1/3co1/3)o2)。

其它合適的正極活性材料包括li(ni1/3mn1/3co1/3)o2，lix+ymn2-yo4(lmo，0<x<1和0<y<0.1)，鋰鐵聚陰離子氧化物(比如磷酸鋰鐵(lifepo4)或氟磷鋰鐵(li2fepo4f))、lini1-xco1-ymx+yo2或limn1.5-xni0.5-ymx+yo4(其中，m是由al、ti、cr和/或mg的任何比率組成)、鋰鎳鈷鋁氧化物(比如，lini0.8co0.15al0.05o2或nca)、鋁穩(wěn)定鋰錳氧化物尖晶石(比如，lixal0.05mn0.95o2)、鋰釩氧化物(liv2o5)、li2msio4(其中，m是由co、fe和/或mn的任何比率組成)，以及任何其它高能鎳錳鈷材料(he-nmc、nmc或linimncoo2)。對(duì)于“任何比率”，是指可按任何量存在的任何元素。因此，在一些實(shí)例中，m可以是al，含有或不含有cr、ti和/或mg，或所列元素的任何其它組合。在其它實(shí)例中，陰離子取代基可以由鋰過(guò)渡金屬基活性材料的任何實(shí)例的晶格形式制成，以使晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。例如，任何氧原子可以由氟原子取代。

粘合劑材料可以用于將活性材料結(jié)構(gòu)性地保持在一起。粘合劑材料的實(shí)例包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚環(huán)氧乙烷(peo)、三元乙丙(epdm)橡膠、羧甲基纖維素(cmc)、丁苯橡膠(sbr)、丁苯橡膠羧甲基纖維素(sbr-cmc)、聚丙烯酸(paa)、交聯(lián)聚丙烯酸聚氮丙啶、聚酰亞胺、或任何其它合適的粘合劑材料。其它合適的粘合劑包括聚乙烯醇(pva)、藻酸鈉、或其它水溶性粘合劑。

導(dǎo)電填充材料可以是導(dǎo)電碳材料。導(dǎo)電碳材料可以是高表面積碳，例如乙炔黑(比如來(lái)自timcal公司的超導(dǎo)電炭黑)。包括導(dǎo)電填充材料，以確保硫基活性材料和集電器和/或電極極片16之間的電子傳導(dǎo)。

第一片箔12和第二片箔18可以由相同的材料形成。對(duì)于負(fù)極14ne，箔片12、18可以由鎳箔或銅箔形成。對(duì)于正極14pe，箔片12、18可以是鋁箔。這些箔片12、18可以提高極片附接的機(jī)械性能。

電極極片16的材料還可以取決于電極14是正極14pe還是負(fù)極14ne。正極14pe的電極極片16的合適材料的一個(gè)實(shí)例是鋁，負(fù)極14ne的電極極片16的合適材料的實(shí)例是銅或鎳。

如上所述，一旦形成夾層結(jié)構(gòu)10，則將部件12、14、16、18焊接在一起。可以使用任何合適的焊接工藝，其實(shí)例包括超聲波焊接或點(diǎn)焊等。

圖1a和圖1b中所示和所述的極片附接方法可以用于將電極極片16固定到電極14。電極14然后可以用于鋰基蓄電池的實(shí)例，包括鋰離子蓄電池、鋰或硅硫蓄電池、鋰-鋰蓄電池等。采用電極14的鋰基蓄電池的類型取決于電極14中的活性材料。

電極14還可以用于制造袋式電池的方法的實(shí)例中。圖2a-圖2b和圖4中示出了該方法的一個(gè)實(shí)例。圖2a和圖2b示出了芯堆棧24和初始覆蓋層26的形成，圖4示出了導(dǎo)致袋式電池30形成的纏繞/折疊工藝。

制造袋式電池30的方法(圖4)包括形成最外側(cè)堆棧28和內(nèi)堆棧32。

最外側(cè)堆棧28包括負(fù)極14ne(比如，圖2a中的最底部負(fù)極14ne)和布置在負(fù)極14ne的相對(duì)表面上的隔膜34。

內(nèi)堆棧32包括正極14pe和至少一個(gè)子堆棧36。子堆棧36包括另一個(gè)負(fù)極14ne、另一個(gè)正極14pe以及布置在其它負(fù)極14ne的相對(duì)表面上的其它隔膜34。盡管未示出，應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)堆棧32可以包括布置在正極14pe上的任何數(shù)目的子堆棧36。

每個(gè)隔膜34可以由例如聚烯烴形成。聚烯烴可以是均聚物(衍生自單體構(gòu)成)或雜聚物(衍生自多于一種單體構(gòu)成)，且可以是線性或支鏈。如果采用衍生自兩種單體構(gòu)成的雜聚物，聚烯烴可以假設(shè)任何共聚物鏈結(jié)構(gòu)包括那些嵌段共聚物或無(wú)規(guī)共聚物。如果聚烯烴是衍生自兩種以上的單體構(gòu)成，同樣適用于此。作為實(shí)例，聚烯烴可以是聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚乙烯和聚丙烯的混合物，或者多層結(jié)構(gòu)的多孔聚乙烯/聚丙烯薄膜。商用多孔隔膜34包括單層聚丙烯膜，比如來(lái)自celgard公司(北卡羅萊納州夏洛特市)的celgard2400和celgard2500。應(yīng)當(dāng)理解，隔膜34可以被涂覆或處理，或者不進(jìn)行涂覆或處理。例如，多孔隔膜34可以被涂覆或不涂覆，或者包括在其上的任何表面活性劑處理。

在其它實(shí)例中，多孔隔膜34可以由選自聚乙烯對(duì)苯二酸酯(pet)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚酰胺(尼龍)、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚酯聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚酰亞胺(pi)、聚酰胺-酰亞胺、聚酯、聚甲醛(比如，縮醛)、聚對(duì)苯二酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇、聚丁烯、聚烯烴共聚物、丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物(abs)、聚苯乙烯共聚物、共聚物(比如聚二甲基硅氧烷(pdms))、聚苯并咪唑(pbi)、聚苯并唑(pbo)、聚苯(比如，parmax^tm(密西西比州圣路易斯灣的密西西比聚合物科技公司))、聚芳聚醚醚酮、聚酯八氟環(huán)丁烷、聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏氟乙烯共聚物和三元聚合物、聚偏氯乙烯、聚氟乙烯、液晶聚合物(例如，vectran^tm(德國(guó)hoechstag公司)和(特拉華州威爾明頓市杜邦公司))、芳族聚酸胺、聚苯醚和/或其組合的另一種聚合物形成。通常認(rèn)為，可以用于多孔隔膜34的液晶聚合物的另一個(gè)實(shí)例是聚羥基(對(duì)-羥基苯甲酸)。在又一個(gè)實(shí)例中，多孔隔膜34可以選自聚烯烴(比如聚乙烯和/或聚丙烯)和以上所列其它聚合物的一種或多種的組合。

多孔隔膜34可以是由干法或濕法工藝制造而成的單層或者可以是多層(比如雙層、三層等)疊層。

多孔隔膜34作為電絕緣體(防止短路發(fā)生)、機(jī)械支撐體以及阻擋件使用，以防毗鄰電極14ne、14pe之間的物理接觸。多孔隔膜34還確保鋰離子通過(guò)電解質(zhì)溶液填充其孔隙。

該方法進(jìn)一步包括將內(nèi)堆棧32布置在最外側(cè)堆棧28上，以形成芯堆棧24，其由內(nèi)堆棧32和最外側(cè)堆棧28的所有部件組成。將內(nèi)堆棧32布置在最外側(cè)堆棧28上，使得i)內(nèi)堆棧32的一端大體上對(duì)準(zhǔn)最外側(cè)堆棧28的一端，ii)最外側(cè)堆棧28的另一端和最外側(cè)堆棧28的一部分42依然暴露，以及iii)內(nèi)堆棧32的正極14pe(其不是子堆棧36的一部分)毗鄰最外側(cè)堆棧28的其中一個(gè)隔膜34(其不是最外側(cè)隔膜34,o)。將內(nèi)堆棧32布置在最外側(cè)堆棧28上的這些條件中的每一個(gè)將進(jìn)一步進(jìn)行描述。

內(nèi)堆棧32被布置在最外側(cè)堆棧28上，使得內(nèi)堆棧32的一端大體上對(duì)準(zhǔn)最外側(cè)堆棧28的一端。對(duì)于“大體上對(duì)準(zhǔn)”和“大體上對(duì)齊”，是指每個(gè)電極14ne、14pe的一端22a或22b(圖1a和圖1b所示)以及每個(gè)隔膜34的對(duì)應(yīng)一端38a或38b彼此對(duì)齊，或者離電極14ne、14pe的端部22a或22b或38a或38b在適當(dāng)?shù)木嚯x之內(nèi)，或者隔膜34具有所有芯堆棧24部件的最短長(zhǎng)度l。端部22a或22b以及端部38a或38b可以在纏繞/折疊工藝之前大體上對(duì)齊(比如，如圖2a和圖3所示)，和/或可以在纏繞折疊工藝之后大體上對(duì)齊(比如，如圖4中所示)。圖2a中示出了大體上對(duì)齊的端部22a或22b和38a或38b的一個(gè)實(shí)例，其中所有端部22a和38a均彼此對(duì)齊(比如，在端部22a和38a處形成假想豎直平面)。圖3中示出了大體上對(duì)齊的端部22a或22b和38a或38b的另一個(gè)實(shí)例，其中所有端部22a和38a均從具有所有芯堆棧24部件的最短長(zhǎng)度的最頂部電極14pe的端部22a處延伸出適當(dāng)距離。在圖3中，具有最短長(zhǎng)度的正極14pe是內(nèi)堆棧32內(nèi)的頂部或最外側(cè)電極14pe，每個(gè)電極14ne、14pe的端部22a和38a以及其它隔膜34均從最頂部電極14pe的端部22a延伸適當(dāng)距離。作為實(shí)例，大體上對(duì)齊的適當(dāng)距離可以是至少1mm。例如，將芯堆棧24從最頂部電極14pe上移下，那么每個(gè)隔膜34的端部38a和電極14ne、14pe的端部22a要比電極14ne、14pe或其正上方的隔膜34多延伸1mm。

返回參照?qǐng)D2a，內(nèi)堆棧32還被布置在最外側(cè)堆棧28上，使得最外側(cè)堆棧28的另一端依然暴露(即沒(méi)有被內(nèi)堆棧32覆蓋)。應(yīng)當(dāng)理解，圖2a中所示的最外側(cè)堆棧28的其它端包括堆棧28內(nèi)的兩個(gè)隔膜34的端部38b以及堆棧28內(nèi)的負(fù)極14ne的端部22b。

另外，如圖2a中所示，內(nèi)堆棧32還被布置在最外側(cè)堆棧28上，使得最外側(cè)堆棧28的一部分42依然暴露(即沒(méi)有被內(nèi)堆棧32覆蓋)。暴露部分42足夠長(zhǎng)，使得其能夠部分地圍繞內(nèi)堆棧32的另一端折疊。應(yīng)當(dāng)理解，圖2a中所示的內(nèi)堆棧32的其它端包括堆棧32內(nèi)的兩個(gè)隔膜34的端部38b以及堆棧32內(nèi)的正極14pe和負(fù)極14ne的端部22b。圖2b中示出了部分折疊的暴露部分42的一個(gè)實(shí)例。暴露部分42足夠長(zhǎng)，使得當(dāng)折疊時(shí)，部分42可以覆蓋內(nèi)堆棧32的電極14pe、14ne的端部22b、38b和隔膜34，并可以覆蓋內(nèi)堆棧32的外層的一部分44。在圖2a所示的實(shí)例中，內(nèi)堆棧32的外層是正極14pe,o。

對(duì)于在內(nèi)堆棧被布置在最外側(cè)堆棧28上之后依然暴露的部分42，最外側(cè)堆棧28的負(fù)極14ne和隔膜34比內(nèi)堆棧28的負(fù)極14ne、正極14pe和其它隔膜34更長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)例中，最外側(cè)堆棧28的部件可以比內(nèi)堆棧32的部件長(zhǎng)大約4cm。對(duì)應(yīng)的堆棧28、32中的部件(尤其是電極14pe、14ne)的長(zhǎng)度可以至少部分地取決于最終袋式電池30的活性材料載荷和預(yù)期容量(圖4)。可以用于估算正極14pe(等式i)和負(fù)極14ne(等式ii)的等式實(shí)例包括：

c正極＝c區(qū)域*寬度正極*長(zhǎng)度正極*層數(shù)(i)

c負(fù)極＝c區(qū)域*寬度負(fù)極*內(nèi)長(zhǎng)度負(fù)極*層數(shù)+c區(qū)域*寬度負(fù)極*初始折疊長(zhǎng)度*外層數(shù)(ii)。

在等式i中，c正極是正極的容量，c區(qū)域是區(qū)域容量，以及層數(shù)是芯堆棧24內(nèi)的總層數(shù)。在等式ii中，c負(fù)極是負(fù)極的容量，c區(qū)域是區(qū)域容量，內(nèi)長(zhǎng)度負(fù)極是內(nèi)堆棧32內(nèi)的負(fù)極14ne的長(zhǎng)度，層數(shù)是芯堆棧24內(nèi)的總層數(shù)，初始折疊長(zhǎng)度等于圖2a中42的長(zhǎng)度，外層數(shù)是最外側(cè)堆棧28的總層數(shù)。

如上所示，內(nèi)堆棧32還被布置在最外側(cè)堆棧28上，使得內(nèi)堆棧32的正極14pe毗鄰最外側(cè)堆棧28的其中一個(gè)隔膜34。該正極14pe是內(nèi)堆棧32的最底側(cè)部件，且不被視為子堆棧36的一部分。該隔膜34是最外側(cè)堆棧28的最頂側(cè)部件(比如與隔膜34,o相對(duì))。

形成的芯堆棧24包括n個(gè)正極和負(fù)極14pe、14ne，以及2n個(gè)隔膜34，其中單個(gè)隔膜被布置在毗鄰的正極14pe和負(fù)極14ne之間。

在圖2a中，形成了芯堆棧24。在圖2b處，形成了初始覆蓋層26。通過(guò)將暴露部分42圍繞內(nèi)堆棧32的其它端部進(jìn)行折疊，從而形成初始覆蓋層，使得其覆蓋內(nèi)堆棧32的電極14pe、14ne的端部22b、38b以及隔膜34，并覆蓋內(nèi)堆棧32的外層(比如14pe,o)的一部分44。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了導(dǎo)致袋式電池30形成的纏繞/折疊工藝。在圖4的左側(cè)，示出了圖2b的芯堆棧24和初始覆蓋層26的示意性截面圖。在圖4的右側(cè)，示出了袋式電池30的示意性截面圖。

為了通過(guò)芯堆棧24和初始覆蓋層26形成袋式電池30，芯堆棧24圍繞初始覆蓋層26的至少一部分來(lái)折疊預(yù)定次數(shù)(m)。在圖4中，芯堆棧24在初始覆蓋層26上被折疊一次(由圖4中的最左側(cè)大空心箭頭標(biāo)示)，以形成袋式電池30。根據(jù)電極14ne、14pe和隔膜24的長(zhǎng)度，芯堆棧24可以繼續(xù)圍繞初始覆蓋層26的底部進(jìn)行折疊。圍繞初始覆蓋層26可以繼續(xù)折疊m次(圖4中最右側(cè)大箭頭所示)。

圖4中標(biāo)出了芯堆棧24和初始覆蓋層26的多種尺寸。長(zhǎng)度l0是初始覆蓋層26的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度l0可以從電極14ne的端部22b或隔膜34的端部38b(以將部分44覆蓋更多者為準(zhǔn))測(cè)量到折疊的暴露部分42所形成的芯堆棧24的端部46處。t0是芯堆棧24的總厚度，t'是最外側(cè)堆棧28的厚度。

袋式電池30的這些尺寸中的至少一部分可以采用芯堆棧24和初始覆蓋層26的尺寸進(jìn)行確定。簡(jiǎn)單參照?qǐng)D5，配置成包含圖4中所示袋式電池30的袋式電池50具有寬度w、深度d和高度h。寬度w可以根據(jù)等式iii進(jìn)行確定：

w＝l0+m×t0(iii)

以及深度d可以根據(jù)等式iv進(jìn)行確定：

d＝(m+1)×t0+t′(iv)

如圖4所示，當(dāng)纏繞/折疊完成時(shí)，纏繞后的芯堆棧24的邊緣58處的電極端部22a和隔膜端部38a可以大體上對(duì)齊。例如，當(dāng)端部22a、38a在本方法開(kāi)始時(shí)如圖2a中所示對(duì)齊時(shí)，它們可以在本方法結(jié)束時(shí)如圖4中所示大體上對(duì)齊。當(dāng)端部22a、38a在本方法結(jié)束時(shí)如圖4中所示大體上對(duì)齊時(shí)，可以對(duì)它們進(jìn)行微調(diào)，以使它們?nèi)鐖D2a中所示那樣對(duì)齊。對(duì)于另一個(gè)實(shí)例，當(dāng)端部22a、38a在本方法開(kāi)始時(shí)如圖3中所示對(duì)齊時(shí)，它們可以大體上對(duì)齊，使得端部22a和38a在本方法結(jié)束時(shí)彼此對(duì)齊(比如，在端部22a和38a處形成假想豎直平面)。在該實(shí)例中，端部22a、38a可以預(yù)先微調(diào)，以便在本方法結(jié)束時(shí)不進(jìn)行微調(diào)。

另外，在纏繞/折疊工藝結(jié)束時(shí)，附接到負(fù)極14ne上的任何極片可以焊接在一起，以形成單個(gè)負(fù)極極片52(圖5)，且附接到正極14pe的任何極片可以焊接在一起，以形成單個(gè)正極極片54(圖5)。

當(dāng)袋式電池30完成時(shí)，可以將其密封到袋56內(nèi)，如圖5所示。在密封之前，可以將電解質(zhì)加入到袋56。所用的電解質(zhì)將至少部分地取決于所用的電極14ne、14pe。

鋰離子蓄電池/袋式電池或鋰-鋰蓄電池/袋式電池的電解質(zhì)包括有機(jī)溶劑和溶于有機(jī)溶劑中的鋰鹽。有機(jī)溶劑的實(shí)例包括環(huán)狀碳酸酯(碳酸亞乙酯(ec)、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、氟代碳酸亞乙酯)、直鏈碳酸酯(碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、脂族類羧酸酯(甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯)、γ-內(nèi)酯(γ-丁酸內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯)、直鏈結(jié)構(gòu)醚類(1,2-二甲氧乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷)、環(huán)狀醚類(四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃)及其混合物。在實(shí)例中，電解質(zhì)是碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的混合物。鋰鹽的實(shí)例包括liclo4、lialcl4、lii、libr、liscn、libf4、lib(c6h5)4、liasf6、licf3so3、lin(fso2)2(lifsi)、lin(cf3so2)2(litfsi)、lipf6、lib(c2o4)2(libob)、libf2(c2o4)(liodfb)、lipf3(c2f5)3(lifap)、lipf4(cf3)2、lipf4(c2o4)(lifop)、lino3、lipf3(cf3)3、liso3cf3及其混合物。在一個(gè)實(shí)例中，電解質(zhì)中的鹽濃度大約為1摩爾/升。lino3也可以作為添加劑被添加到電解質(zhì)中。在這些情況下，鋰鹽的濃度可以大約是0.6摩爾/升加上添加劑lino3。

鋰或硅硫電池/袋式電池或鋰鋰電池/袋式電池包括醚基溶劑和溶于醚基溶劑的鋰鹽。醚基溶劑的實(shí)例包括1,3-二氧戊環(huán)(dol)、1,2-二甲氧乙烷(dme)、氫呋喃(thf)、2-甲基四氫呋喃、1,2-二乙氧乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、四甘醇二甲醚(tegdme)、聚乙二醇二甲醚(pegdme)及其混合物?；旌衔锏囊粋€(gè)實(shí)例包括1,3-二氧戊環(huán)和1,2-二甲氧基乙烷。任何前述的鹽類可以用于此電解質(zhì)中。在一個(gè)實(shí)例中，電解質(zhì)中的鹽濃度大約為1摩爾/升。該電解質(zhì)還可以包括其它添加劑，比如lino3(除了另一種鋰鹽)和/或氟化醚。當(dāng)包括時(shí)，氟化醚可以是二(2,2,2-三氟乙基)醚(f3c-ch2-o-ch2-cf3)和/或丙基1,1,2,2-四氟乙基醚(h7c3-o-cf2-chf2)。電解質(zhì)溶液24中的氟化醚的濃度范圍從大約0.1m到大約1m。

為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，本文給出了一個(gè)實(shí)例。應(yīng)當(dāng)理解，該實(shí)例僅用于說(shuō)明的目的，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。

實(shí)例

采用鎳錳鈷(nmc)正極(涂覆在鋁集電器的兩側(cè))和無(wú)需集電器的鋰金屬負(fù)極來(lái)制造1ah的袋式電池。采用本文公開(kāi)的方法將極片附接到每個(gè)電極上。鋁極片被布置成毗鄰正極，極片和電極被夾在兩個(gè)鋁箔片之間。夾層用超聲波進(jìn)行焊接，以將鋁極片固定到正極。鎳極片被布置成毗鄰負(fù)極，極片和電極被夾在兩個(gè)鎳箔片之間。夾層用超聲波進(jìn)行焊接，以將鎳極片固定到負(fù)極。兩個(gè)電極堆棧在一起，其間具有隔膜。隔膜是聚丙烯膜(celgard2400)。在該實(shí)例中，最外側(cè)堆棧由負(fù)極和隔膜組成，內(nèi)堆棧由正極組成。該實(shí)例不包括本文公開(kāi)的額外子堆棧。最外側(cè)堆棧的一部分圍繞正極的端部折疊，以形成初始覆蓋層，然后芯堆棧(包括負(fù)極、隔膜和正極)圍繞初始覆蓋層折疊9次，以形成袋式電池。下表中示出了各種參數(shù)。

對(duì)于傳統(tǒng)袋式電池設(shè)計(jì)(包括具有極片區(qū)域和堆棧電極和隔膜的銅箔)，能量密度大約是304wh/kg。對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，銅集電器大約是4.37g。

當(dāng)使用鋰金屬作為負(fù)極時(shí)，消除負(fù)極側(cè)的集電器能夠提高本文公開(kāi)的袋式電池的能量密度。

應(yīng)當(dāng)理解，本文提供的范圍包括所述范圍和所述范圍內(nèi)的任何數(shù)值或子范圍。例如，從0.1m到1m的范圍應(yīng)該被解釋為不僅僅包括從大約0.1m到大約1m的明確列舉的界限，還包括單個(gè)數(shù)值，比如0.5m、0.75m等，以及子范圍，比如從大約0.3m到大約0.9m。此外，當(dāng)“大約”被用于描述數(shù)值時(shí)，是指包含所述數(shù)值的細(xì)微改變(達(dá)到+/-10％)。

在整個(gè)說(shuō)明書中，引用的“一個(gè)實(shí)例”、“另一個(gè)實(shí)例”、“一實(shí)例”等是指結(jié)合該實(shí)例所述的特定元素(比如，特征、結(jié)構(gòu)和/或特性)被包括在本文所述的至少一個(gè)實(shí)例中，且可以存在于或不存在于其它實(shí)例中。另外，應(yīng)當(dāng)理解，任何實(shí)例的所述元素可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合到各種實(shí)例中，除非上下文另外明確規(guī)定。

在對(duì)本文公開(kāi)的實(shí)例進(jìn)行描述和要求權(quán)利保護(hù)時(shí)，單數(shù)形式“一種”、“一個(gè)”以及“所述”包括復(fù)數(shù)對(duì)象，除非上下文另外明確規(guī)定。

盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了多個(gè)實(shí)例，但應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的實(shí)例可以被改動(dòng)。因此，上面的描述被認(rèn)為是非限制性的。