[发明专利]用于制造电池单元用电极组件的方法和电池单元

说明书

本发明涉及一种用于制造电池单元用电极组件的方法，其中提供负极箔(31)，将第一隔膜箔(41)设置在负极箔(31)上，借助激光束(80)将第一隔膜箔(41)焊接到负极箔(31)，将正极箔设置在第一隔膜箔(41)上，将第二隔膜箔设置在正极箔上，由此也可以将正极箔固定在两个隔膜箔内。本发明还涉及一种电池单元，包括至少一个使用根据本发明的方法生产的电极组件。

技术领域

本发明涉及一种用于制造电池单元用电极组件的方法，特别是用于锂离子电池单元的电极组件，该电极组件包括负极箔、第一隔膜箔、正极箔和第二隔膜箔。本发明还涉及一种电池单元，包括至少一个根据本发明的电极组件。

背景技术

电能可以被电池储存。电池将化学能转化为电能。特别是，已知可充电电池可多次充电和放电。电池或电池组件包括多个串联或并联电连接的电池单元。

尤其是，锂离子电池单元用于可充电电池或电池系统。锂离子电池具有相对高的能量密度。锂离子电池单元例如用于机动车辆，特别是用于电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(PHEV)。锂离子电池单元可包括一个或多个电极组件。

电极组件具有被称为正极的正电极和被称为负极的负电极。负极和正极通过隔膜而彼此分开。电池单元的电极可以形成为箔状物并且通过插入隔膜进行缠绕以形成电极辊，也被称为卷芯(jelly-roll)。或者，可以在插入隔膜的情况下将电极分层以形成电极叠层体。负极、正极和隔膜的箔例如通过使用辊压的层压技术来接合。

电极和隔膜被通常处于液态、凝胶态或固态的电解质浸渍。电极组件的电极连接到电池单元的端子。电池单元可以通过端子充电和放电。

正极和负极均包括集流体，在集流体上涂覆含有活性材料、粘合剂和/或导电剂(例如碳黑)的复合材料。正极的集流体通常由铝制成，并且负极的集流体通常由铜制成。正极复合材料包含例如金属氧化物作为活性材料。负极复合材料包含例如石墨或硅作为活性材料。在负极的活性材料中插入锂离子。

在电池单元的充电过程中，锂离子通过隔膜从正极迁移到负极，同时电子在外部电路中从正极流动到负极。在放电过程中，锂离子在电池单元内从负极移动到正极，并且电子在外部电路中从负极移动到正极。

专利申请DE102009022678A1公开了一种具有隔膜的电极组件。隔膜形成为含有陶瓷和聚合物材料的复合材料。特别地，隔膜包括由涂覆有无机材料的有机材料形成的基层。电极组件成形为卷芯。

专利申请US2014/248541A1公开了一种用于锂电池的固体电解质，其包括至少一个由锂化的玻璃陶瓷材料制成的区域。因此，用激光束照射一部分锂化的陶瓷材料，以使锂化的陶瓷材料熔化并且在固化后获得玻璃相。

发明内容

提出了一种用于制造电池单元用电极组件的方法。其中，提供负极箔，并且将第一隔膜箔设置在负极箔上。然后通过激光束将第一隔膜箔焊接到负极箔上。将正极箔设置在第一隔膜箔上，并且将第二隔膜箔设置在正极箔上。

其中，负极箔包括负极集流体，该负极集流体被夹在含有负极复合材料的两个负极层之间。负极集流体是导电的并且由金属(特别是铜)制成。正极箔包括正极集流体，该正极集流体被夹在含有正极复合材料的两个正极层之间。正极集流体是导电的并且由金属(特别是铝)制成。

根据本发明的有利实施方式，将激光束引导到第一隔膜箔上，使得激光束的能量大部分地穿透第一隔膜箔，并且使得负极箔的负极复合材料大量地吸收激光束的能量。通过吸收所述激光束的能量，负极复合材料的温度升高。

优选地，负极复合材料含有石墨作为负极活性材料。其中，负极复合材料可以含有其他材料，例如，导电剂和粘合剂。

根据本发明的有利的改进，第一隔膜箔含有面对负极箔设置的聚合物层。因此，将第一隔膜箔的聚合物层设置为与负极复合材料邻近并且直接接触。