[发明专利]用于制造电化学能量存储的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造电化学能量存储的方法和装置。

背景技术

US 5,456,000描述了用于制造二次锂离子电池的方法，其中以增塑聚合物基体层的形式的电极、电解质和分离器元件是层压的以便于形成整体的电池结构。US 5,470,357是与前述文献同族的一部分。

US 5,688,293描述了用于制造在两个电极之间具有可渗透分离器元件的可再充电的电化学电池的方法，其中给电极或分离器中的至少一个提供包含其中分散电解质活性材料的凝胶聚合物的粘贴层。因此，两个电极固定在分离器元件的相反侧。本文献公开了具有四个平行运行辊的制造设备，然而凭此，不必堆叠材料。

US 6,287,721 B1描述了用于制造电化学电池(特别地聚合物锂离子电池)的制造方法和相应的系统。在制造过程中，将具有侧向偏移引线的离散阳极彼此紧接着地纵向定位在由弹性材料组成的伸长平面分离器上。将具有相应尺寸的侧向偏移引线的相应阴极定位在分离器的相反侧。基于此基板被折叠以便于形成折叠的电极堆栈。

US 6,752,842 B2描述了使用层压处理来制造柔性薄电化学电池，其中该电池包括包含由分离器分隔开的两个电极的多个层。因此，该电极层压在分离器上。

DE 102 16 677 A1描述了用于根据将阳极块和阴极块预加工成具有集成的电解质的薄膜带并且将绝缘糊状中间相作为其间的分离器来制造锂聚合物电池的方法，根据上述方法，将电极块、分离器和至少一个电解质流分别地馈送到其中组合这些块的处理单元，在上述组合之前，分离器直接暴露于并且填充有电解质流，所组合的块与提供的电解质一起滚动并且被压缩成蜂窝状的复合物，其随后以适合用作接触有、焊接有、提供有封装材料的电池的形式被纳入到处理单元中。

发明内容

本发明基于指定可以用于制造能够在最大可能程度上避免或克服已知方法的潜在缺点或限制的电化学能量存储的最有效技术教导的目的。根据独立权利要求中的任何一个独立权利要求的方法、相应的产品实现本目的。从属权利要求涉及本发明的进一步有利的发展。

根据本发明，提供了用于制造用于电化学能量存储的电极堆栈的方法，其中阳极(5)和阴极(8)被交替地堆叠并且在每种情况下由至少一个分离器(6，7)分隔开。在该过程中，优选地实现下面的步骤：

●提供至少一个阳极(5)或阴极(8)；

●提供至少一个分离器(6，7)；

●通过至少一个夹持器(19，20，21，22，24-29)夹持至少一个阳极(5)或阴极(8)和至少一个分离器(6，7)；以及

●堆积(deposit)所夹持的物体(5，6，7，8)以形成电极堆栈。

根据本发明，另外提供了用于制造电化学能量电池的电极堆栈的设备，该设备具有用于提供至少一个阳极(5)或阴极(8)的第一馈送装置(1，4)、用于提供至少一个分离器(6，7)的第二馈送装置(2，3)和用于夹持至少一个阳极(5)或阴极(8)和至少一个分离器(6，7)并且堆积所夹持的物体(5，6，7，8)以便于形成电极堆栈的至少一个夹持器(19，20，21，22，24-29)。

馈送装置优选地被设计成输送机装置，尤其优选地被设计成用于提供阳极、阴极和分离器的平行运行带。本发明的设备优选地包括可移动地纵向布置在垂直于平行运行带(1，2，3，4)而对齐的至少一个轴线(9，10，11，12，13，14，15，16，23)上的多个夹持器(24，25，26，27，28，29)。

在本发明的含义内，电化学能量存储被理解成以化学形式存储能量并且能够以电的形式释放能量的任何装置。电化学能量存储的重要示例是原电池或多个原电池的装配。以此特别包括的是能够以电的方式吸收能量并且以化学的方式存储所吸收的能量的电性可充电(“二次”(secondary))电化学能量存储。

电极堆栈指的是至少两个电极和布置在两个相应的电极之间的分离器的装配件。电极堆栈由此用于存储化学能并且将其转换为电能。在二次能量存储的情况下，电极堆栈还能够用于将电能转换为化学能。

从本发明的意义上说，阳极应当与常见语言的使用相一致地理解成发生氧化反应的电极，因此其中物质要被氧化的化学反应发出电子。相应地，阴极应当被理解成发生还原反应的电极，凭此电子转移到分子。在放电的原电池的情况下，阳极是带负电荷的并且阴极是带正电荷的。当对原电池进行充电时，由在带正电荷的阳极处取出的电子引起氧化反应。在这种情况下，阳极是正端子；相应地阴极是负端子。