[發明專利]制造層壓聚合可充電電池組電池的方法

無效

• 申請號: 00807800.9
• 申請日: 2000-05-17
• 公開（公告）號: CN1355943A
• 公開（公告）日: 2002-06-26
• 發明（設計）人: P·C·沃倫
• 申請（專利權）人: 化合價技術(內華達)股份有限公司
• 主分類號: H01M6/00
• 分類號: H01M6/00;H01M8/00;H01M10/00;H01M2/08;H01M4/62;B32B31/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 沈昭坤

本發明涉及一種制造包括有單層聚合電極和分離器元件的可充電電池組電池的方法，特別地，本發明涉及一種取代原先對這樣的電池組電池形成和測定尺寸所采用的多步操作的單步操作，并確保固有的各電池單元的定向和尺寸關系。

現行的各種可充電電池組電池，例如鋰離子插入電池，是從包括有在電池充/放電循環期間含有可逆插入鋰離子能力的分散微分粒子材料的聚合成分軟片的電極元件中制備出來。這樣的材料包括正電極部件、鋰金屬氧化物插入化合物例如LiCoO、LiNiO和LiMnO，和例如負電極部件、碳材料例如石油焦和石墨。

在電池結構中具有包括本質上與電極元件中使用的類型相同的聚合物的軟電極插入分離層元件，這樣單元層的簡化熱層來最終形成電池合成物。附加電池元件，例如金屬箔電流集電器，也在壓層操作中合并入電池的結構。

代表現行結構的層壓電池組電池在說明書的圖1中有描述，并且電池組電池制造的通常處理在討論用于配制和層壓化合鋰離子電池的典型成分和處理過程的U.S.5,460,904以及其相關專利說明書中有更加詳細的描述，在這里引入作參考。

在工業發展期間，維持這些層壓聚合電池的完整性和運作條件的必然需要變得顯著。例如，當最初考慮到單一層壓電池的大規模經濟生產，層壓電池需要大量標準層壓件的制造，接著進行標準件的簡單垂直切割，例如用普通剪斷機或類似的“沖壓”設備，獲得期望尺寸和形狀的電池，這種預期辦法由于很多原因被證明是不能令人滿意的。

首先，電流集電器層元件的易碎性導致這些元件的導電片的加壓成層壓聚合電極和分離層最后引起電池的短路。而且，在電極層合成物自身上的類似作用迫使這些元件的邊緣部分這樣接近，因而短路也變得不可避免。

而這種實例的額外缺點在分離層的合成壓縮中可以觀察到。這種情況部分有助于電極層之間已經注意到的短路，更重要的是它允許穿過位于電極之間的分離器縮短的邊厚度的過量的鋰離子流，其結果引起離子越過那邊的分離元件并導致在電池充電期間負電極元件邊緣處的金屬鋰的危險電解。為了避免這樣的電解情況，通過在問題處提供更多的離子插入材料，在結構中包括通常以延伸電極層形式形成的過量負電極合成物。雖然避免有些電解問題，但實施電池總體上直接導入過量的非生產性的電極材料，這樣就增加了電池的重量并減少了比容量。

更直接，雖然不經濟，實例還是要經過將層壓先前的電池元件裁剪到合適的尺寸，包括為了防止離子穿過以及危險的電解，在電極層之間提供充足邊距而超過尺寸的分離層。在這種方式下，完全消除了先前的剪裁問題，但這直接導致制造處理對各電池元件的多重剪裁和處理，也是在層壓達到期望結果期間合適配制和維持元件這個更大的問題。

另一方面，本發明的電池制造方法使得能經濟使用標準層壓件，其提供了用于避免電池元件由于模壓-剪切而引起的損壞和變形的最初問題，并且另外使得電極間充足分離邊緣材料直接成形來避免電池充電循環期間離子的穿過和金屬鋰的電解。因此，本發明顯著實現時間和材料的節省，同時也提高了最初預想的層壓聚合電池組電池中電池的效率和容量。

發明內容

在本發明的處理中，利用導致單一巨大區域或連續片標準電池層壓，在其上將要單獨剪裁單個電池，例如熱壓滾子的電池組電池元件成形和層壓在上述參照說明書中已經提及。與先前嘗試的沖壓剪裁或垂直切割操作不同的是，本發明通過利用薄片層平面的垂直有效角度來設定的平面中的層壓校件的切削片進行側向切割操作。

由于這個切割操作，就可能獲得任意形狀和尺寸并具有不僅大致避免對鄰近層材料的污染，還具有明顯比各層自身厚度厚的截面尺寸的單獨電池。在這種方式下，通過分離層建立的電極間更大得分邊緣空間避免了朝鋰離子旁路和金屬電解的趨勢。

附圖說明

本發明將結合下面的附圖來進行描述：

圖1是代表本發明有用應用中典型的層壓鋰離子電池組電池結構的截面透視圖；

圖2是代表先前制造層壓鋰離子電池組電池結構方法的末級操作的剖視圖；和

圖3是代表根據本發明制備的層壓鋰離子電池組電池結構的剖視圖。

具體實施方式