電極組件、用于制造該電極組件的方法以及電化學(xué)電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電極組件(110)，電極組件(110)包括層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一電極(112)、至少一個(gè)第二電極(130)以及插在第一電極(112)與第二電極(130)之間的至少一個(gè)分離器(116)。在這里，第一電極(112)具有至少一個(gè)第一導(dǎo)電帶(114)，第一導(dǎo)電帶(114)以第一之字形折疊進(jìn)行折疊，第一之字形折疊具有形成一層位于另一層之上的多個(gè)第一層(120、122)的效果，并且第一之字形折疊的彼此相對(duì)的第一折疊邊緣(134、136)限定第一之字形折疊的第一折疊方向(138)。另外，第二電極(130)具有至少一個(gè)第二導(dǎo)電帶(132)，第二導(dǎo)電帶(132)以第二之字形折疊進(jìn)行折疊，第二之字形折疊具有形成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層(128、140)的效果，并且第二之字形折疊的彼此相對(duì)的第二折疊邊緣(142)限定第二之字形折疊的第二折疊方向(144)。根據(jù)本發(fā)明，第一層(120、122)和第二層(128、140)彼此平行布置，第一折疊方向(138)和第二折疊方向(144)相對(duì)于彼此形成最小為60°且最大為120°的角度，以及分離器(116)采取至少一個(gè)絕緣帶(118)的形式，兩個(gè)相鄰的第一層(120、122)以總是形成雙層的方式而一層分別位于另一層之上，以及第二層(128、140)分別插在兩個(gè)雙層(124、126)之間。本發(fā)明還涉及用于制造這種電極組件(110)的方法，并涉及一種電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包括至少一個(gè)這種電極組件(110)、至少一種電解液、用于第一電極(112)的至少一個(gè)第一集電器以及用于第二電極(130)的至少一個(gè)第二集電器。
【專利說明】
電極組件、用于制造該電極組件的方法從及電化學(xué)電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電極組件、用于制造該電池組件的方法W及電化學(xué)電池，其中，電化學(xué) 電池包括至少一個(gè)運(yùn)種電極組件。另外，本發(fā)明還設(shè)及用于制造電化學(xué)電池的方法W及二 次電池，其中，二次電池包括至少一個(gè)運(yùn)種電化學(xué)電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)公開了多種蓄電池，運(yùn)些蓄電池通常被理解為指至少兩個(gè)電化學(xué)電池的 電互連，該至少兩個(gè)電化學(xué)電池也被稱為自發(fā)電池，運(yùn)些蓄電池優(yōu)選地用來存儲(chǔ)化學(xué)能并 傳遞電能。除在生命周期中僅可W使用一次的、所謂的"一次電池"外，還存在各種所謂的 "二次電池"，"二次電池"可W多次充電和放電。運(yùn)要求使用適當(dāng)?shù)幕钚圆牧?，該活性材料?夠在至少兩種電子態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換，W便能夠W運(yùn)樣的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，并能 夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化成化學(xué)能。
[0003] "電化學(xué)電池"是通常用來表示包括彼此部分分離開的兩個(gè)電極的設(shè)備的術(shù)語，確 切的說，該兩個(gè)電極是第一電極和第二電極，第一電極和第二電極每個(gè)都具有不同的極性， 并因而也被稱為"陰極"和"陽極"。在電化學(xué)電池中，一方面，兩個(gè)電極通過至少一種離子傳 導(dǎo)電解液的方式彼此接觸，同時(shí)，對(duì)離子可透的分離器將兩個(gè)電極電隔離開，W避免短路。 換言之，電化學(xué)電池通常具有所謂的"電極組件"，該電極組件也被稱為電極分離器組件并 包括至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極W及至少一個(gè)分離器，電極組件至少設(shè)置有至 少一種電解液W及用于兩個(gè)電極中的每個(gè)的至少一個(gè)集電器。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)還公開了多種電極組件。例如，DE 10 2009 013 727 Al描述了一疊平坦 的電化學(xué)電池，每一疊都具有陰極板和陽極板，陰極板和陽極板分別由位于它們之間的分 離器膜隔離。通過DE 10 2011 102 847 Al公開了可對(duì)比的布置。
[0005] 因?yàn)樵诤芏嗲闆r下分離器采用絕緣條帶的形式(例如可W配置成膜），所W描述了 分離器在電池中放置成呈所謂的"之字形折疊"或"Z型折疊"形式的電化學(xué)電池，之字形折 疊具有形成一層位于另一層之上的多個(gè)層的效果，在各層之間分別交替插入了陰極板和陽 極板?？?W在例如G. Reinha;rt、T. Zeilinger ,J.Kurfer、M. WestermeierX. Thiemann、 M.Glonegger、M.Wunderer、C.Tammer、M.Schweier和M.Heinz,Research and Demonstration for the Production of Large Area-Lithium Ion-Cells、G.Schuh et aI.,publisher,Future Trends in Production Engineering,Springer ,2013, Proceedings of the First Conference of the German Academic Society for Production Engineering, Berl in, 2011第3頁到第11頁中找到電化學(xué)電池的運(yùn)種配置。
[0006] EP 1 278 25 Bl公開了另一電極組件，在該電極組件中，分離器和陽極分別采用 絕緣帶和電傳導(dǎo)帶的形式，分離器和陽極一起布置成之字形折疊，分離器和陽極運(yùn)種共同 形成的之字形折疊形成了由分離器和陽極共同形成的多個(gè)層，并且一層位于另一層之上， 陰極板分別插入到共同形成的層之間。
[0007] DE 38 29 541 Al公開了具有層狀結(jié)構(gòu)的電極組件，該電極組件包括兩個(gè)電極和 分離器，每個(gè)電極都具有伴隨折疊方向的之字形折疊的導(dǎo)電帶。之字形折疊具有分別形成 一層位于另一層之上的多個(gè)層的效果，兩個(gè)層彼此平行布置，并且兩個(gè)折疊方向彼此垂直。
[0008] 具體地，在裡離子蓄電池的情況下，通常使用金屬材料的電極，該金屬材料例如為 銅或侶，其中，活性材料層分別施加到所述電極上，并且活性材料包括含裡的陽極材料或含 裡的陰極材料?？稍贐.Ketterer,U.Karl,D. M6s.t.. and S.Ulrich,Lithium-Ionenbatterien: Stand der Technik und Anwendungspotential in Hybrid,Plugin-Hybrid und Elektrof曰hrzeugen[Lithium-ion b曰tteries:prior 曰rt 曰nd 曰pplic曰tion potential in hybrid,plugin-hybrid and electric vehicles],Karlsruhe Research Center,Scientific R邱o;rts,FZKA 7503,October 2009,第7頁到第13頁中找到通常在裡 離子蓄電池領(lǐng)域中使用的材料的綜述。相比之下，裡離子蓄電池目前通常具有石墨陽極，石 墨陽極具體區(qū)別在于電極電勢較低W及在裡離子嵌入期間的體積膨脹相對(duì)低?？商娲年?極材料為鐵氧化物，優(yōu)選為LiTi化或者Li4Ti5化2。
[0009] 如上述B.Ketterer進(jìn)一步公開的，用作用于裡離子電池的活性材料的公知陰極材 料通常包括無機(jī)過渡金屬氧化物的插層復(fù)合物，其中，根據(jù)插層復(fù)合物中用于裡離子擴(kuò)散 的主結(jié)構(gòu)的維度，可W將插層復(fù)合物再分成一維管狀結(jié)構(gòu)、二維層狀結(jié)構(gòu)和=維框架狀結(jié) 構(gòu)。在具有管狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合物之之間是具有橄攬石結(jié)構(gòu)的過渡金屬復(fù)合物，例如LiFeP〇4。 二維層狀結(jié)構(gòu)具體包括LiM〇2，其中，M = Co、Mi、Fe或Mn，具體地使用復(fù)合物 11化日.8日(：0日.141日.日日〇2、^化1/3(：01/31山/3〇2或^化1/21山/2〇2。具有諸如^1112〇4的尖晶石結(jié)構(gòu)的 復(fù)合物提供用于裡離子嵌入的=維網(wǎng)絡(luò)。
[0010] EP 0 869 570 Bl公開了至少在折疊邊緣的區(qū)域中暴露施加到電傳導(dǎo)帶的至少一 側(cè)的活性材料的涂覆層。電傳導(dǎo)帶上的活性材料的涂覆層中的合成間隙具體地使得電傳導(dǎo) 帶能夠進(jìn)行折疊和鋪設(shè)而沒有任何破壞，其中，會(huì)由于例如折疊邊緣的區(qū)域中活性材料的 分離而引起破壞。
[0011] -般需要的運(yùn)樣的電池組件，即旨在同時(shí)W設(shè)置的穩(wěn)定性用更高的電壓提供更多 電力或能量。在裡離子蓄電池的情況下，已知的電極組件具有一些缺點(diǎn)，具體因?yàn)橥ǔＩ踔?僅在很短的工作時(shí)間后可產(chǎn)生諸如高內(nèi)阻的故障，從而具體地所使用的材料發(fā)生膨脹反 應(yīng)。從例如裡離子蓄電池所知，金屬裡或諸如鐵的其他材料W被稱為"樹枝石"的樹狀結(jié)構(gòu) 形式沉積，或者W片狀結(jié)構(gòu)沉積，會(huì)引發(fā)短路，并隨后導(dǎo)致使電極組件W及電池組件位于其 中的電化學(xué)電池完全失效。例如，作為精細(xì)劃分的結(jié)構(gòu)，樹枝石可W W針狀物的方式刺穿電 極組件，并W運(yùn)種方式引發(fā)短路。然而，可替代地和/或另外，還可圍繞折疊邊緣形成樹枝 石，從而可同樣形成短路。W片狀形式沉積的裡還可形成可能從電極到電解液的不希望的 電導(dǎo)連接。W運(yùn)樣的方式，還會(huì)顯著降低具有至少一個(gè)運(yùn)種有缺陷的電極組件的電池的壽 命。
[0012]發(fā)明目的
[0013] 本發(fā)明的目的在于提供至少部分克服現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點(diǎn)和限制的電極組件、用 于制造該電極組件的方法W及電化學(xué)電池。
[0014] 具體地，本發(fā)明旨在提供電極組件W及包括運(yùn)種電極組件的電化學(xué)電池，其中，電 池組件盡可能地抑制例如由于活性材料的片狀沉積和樹枝晶的形成所引起的可能的結(jié)構(gòu) 改變，并且通過更好的穩(wěn)定性而適合于在具有更高電力和能量的二次電池中使用。
[0015] 另外，具體地，本發(fā)明旨在提出用于制造電極組件的方法，該方法允許W盡可能少 量的方法步驟高效生產(chǎn)電極組件和/或電化學(xué)電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 通過具有獨(dú)立專利權(quán)利要求的特征的電極組件、用于制造該電極組件的方法W及 電化電池來實(shí)現(xiàn)運(yùn)個(gè)目標(biāo)。在從屬專利權(quán)利要求中呈現(xiàn)可W單獨(dú)實(shí)現(xiàn)或組合實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選配 置。
[0017]在下文中，W非排他的形式使用術(shù)語"具有"、"包括（comprise)"或"包含 (include)"或它們的任何語法上的變型。因此，運(yùn)些術(shù)語可W既表示除運(yùn)些術(shù)語引入的特 征外不存在其它特征的情形，也可表示存在一個(gè)或多個(gè)其它特征的情形。例如，表達(dá)"A具有 B"、"A包括B"或者"A包含B"既可指在A中除了B不存在其它元件的情形（即，指A排他性地由B 組成），也可指除B之外在A中還存在一個(gè)或多個(gè)其他的元件，例如元件C、元件C和元件D或者 甚至更多元件。
[0018] 本發(fā)明在第一方面包括電極組件，電極組件具有層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)具有至少 一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極W及插在第一電極與第二電極之間的至少一個(gè)分離器。 在運(yùn)里，將"第一電極"理解為第一電傳導(dǎo)材料，根據(jù)本發(fā)明，該第一電極采取至少一個(gè)第一 電傳導(dǎo)帶的形式。類似的要求也適用于"第二電極"，作為第二電傳導(dǎo)材料的第二電極采取 至少一個(gè)電傳導(dǎo)帶的形式。在運(yùn)里，兩個(gè)電極關(guān)于其極性而不同，W使得第一電極是陽極時(shí) 第二電極代表陰極。相反地，如果第一電極是陰極，則相應(yīng)地第二電極代表陽極。與習(xí)慣定 義一致，術(shù)語"陽極"在運(yùn)里用來指可進(jìn)行氧化的電極，憑借陽極，電子可W通過集電器從陽 極流走，存在于電解液中的陰離子卻可W向陽極移動(dòng)，具體地，W便允許陰離子嵌入到活性 材料中的晶格間隙位置處，其中，活性材料包括陽極。相反，術(shù)語"陰極"在運(yùn)里用來指可W 進(jìn)行還原的電極，憑借陰極，電子可W通過集電器向陰極流動(dòng)，存在于電解液中的陽離子卻 可W同樣向陰極移動(dòng)。只要兩個(gè)電極具有彼此不同的極性，則對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的電極組件 來說，兩個(gè)電極(即第一電極或第二電極）中的哪個(gè)實(shí)際上代表陰極或陽極并不重要。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)電極中的每個(gè)都分別具有電傳導(dǎo)帶。運(yùn)理解為指電傳導(dǎo)材料的 平坦柔性體，該平坦柔性體可W具體設(shè)置成卷形物的形式。通過給定運(yùn)種類型的形式，帶的 尺寸可W W運(yùn)樣的方式確定，即帶的長度遠(yuǎn)大于帶的寬度，同時(shí)帶的寬度遠(yuǎn)大于帶的厚度。 在運(yùn)里，帶的長度可W超過帶的寬度10倍、100倍、1000倍或更多倍，而帶的寬度可W超過帶 的厚度10倍、20倍、50倍、100倍或更多倍。具體地，帶可W采取分別包括電傳導(dǎo)材料的金屬 錐、薄條帶、網(wǎng)形金屬和/或編織紗網(wǎng)結(jié)構(gòu)的形式，其中，電傳導(dǎo)材料具體為金屬或合金。在 優(yōu)選的配置中，第一導(dǎo)電帶包括第一金屬帶，該第一金屬帶包括至少一種第一金屬或第一 合金，具體為銅。在該配置中，第二導(dǎo)電帶可具有第二金屬帶，該第二金屬帶可包括至少一 種第二金屬，第二金屬與第一金屬或第一合金不同，具體為侶或與第一金屬或第一合金不 同的合金。
[0020] 另外，電極組件包括分離器，該分離器插在第一電極與第二電極之間，并且采用至 少一種電絕緣帶的形式。在運(yùn)里，"分離器"被理解為指使第一電極與第二電極彼此隔離的 電絕緣設(shè)備，并且具體地為了運(yùn)個(gè)目的而W使兩個(gè)電極彼此不能夠建立直接接觸的方式使 它們保持分離一段距離，優(yōu)選地用W避免由兩個(gè)電極之間的直接電傳導(dǎo)連接造成的短路。 在運(yùn)里，如上文或下文所述，絕緣帶的形式可優(yōu)選地與電傳導(dǎo)帶中的至少一個(gè)的形式相對(duì) 應(yīng)，或者絕緣帶的形式也可W具有更大的寬度，絕緣帶可W突出超過至少一個(gè)電傳導(dǎo)帶。具 體地，絕緣帶包括塑料材料和/或陶瓷材料，其中，塑料材料例如為聚締控，在具體優(yōu)選的配 置中，塑料材料和/或陶瓷材料可具有孔隙，該孔隙例如設(shè)計(jì)為用來接收電化學(xué)電池所需的 電解液，并且用于流過裡離子。
[0021] 在優(yōu)選配置中，分離器可具有例如為Al2〇3和/或Si化的陶瓷材料的至少一種組成 部分，該陶瓷材料具體地可具有高機(jī)械強(qiáng)度、高耐熱性W及相對(duì)高溫度時(shí)的低收縮率。由于 電極組件操作過程中的高電流，電極組件有時(shí)可能極大地變熱，分離器易于收縮，具體地， 如果分離器是由聚締控材料形成，則由于分離器收縮，兩個(gè)電極之間可能發(fā)生直接接觸，并 因此電極組件可能過熱，從而可能起火。陶瓷分離器優(yōu)選地可由柔性陶瓷復(fù)合材料形成。復(fù) 合材料也可稱為層壓材料，可W由彼此粘合的各種材料形成，具體地，由陶瓷材料和聚合物 材料形成。例如，可設(shè)置有陶瓷注入物和/或陶瓷覆蓋物的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋 (polyethylene tere地thalate，陽T)的非紡織物可W適合于運(yùn)種形式。
[0022] 陶瓷分離器優(yōu)選地可在絕緣條帶的一側(cè)和/或兩側(cè)上利用粒子液體潤濕，運(yùn)樣具 體可提高陶瓷分離器的柔性，并且提高陶瓷分離器對(duì)電極組件的兩個(gè)電極中的至少一個(gè)的 粘附。
[0023] 該至少一個(gè)分離器優(yōu)選地可至少部分在至少一個(gè)具體為相鄰電極的劃定的邊緣 之上延伸，具體優(yōu)選地，在具體為相鄰電極的整個(gè)邊緣之上延伸。在運(yùn)個(gè)配置中，可減小電 極組件的電極邊緣之間的任何電流。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，第一導(dǎo)電帶W第一之字形折疊形式來鋪設(shè)。"之字形折疊"也可W稱 為Z形折疊，在運(yùn)里理解為指例如G.Reinhad中表示的第一電極的配置(見上文），其中，第 一導(dǎo)電條帶在一些部分W-層位于另一層之上的第一層的形式分別進(jìn)行折疊，其中形成了 彼此相對(duì)的第一折疊邊緣。因此，之字形折疊特征為:被稱為第一層的、第一條帶的第一部 分位于襯層上或位于先前的第一層上，條帶在該部分的一端處共翻轉(zhuǎn)180% W便W運(yùn)樣的 方式形成同一條帶的下一層，從而形成第一層和進(jìn)一層之間的條帶寬度上方的折疊邊緣。 至少在條帶的一部分上(具體為整個(gè)條帶上)優(yōu)選地W相同的方式設(shè)置運(yùn)種布置，W使得第 一導(dǎo)電帶采取一層平行位于另一層之上的多個(gè)第一層的形式。
[0025] 電極組件還包括第二導(dǎo)電帶，第二導(dǎo)電帶成第二之字形折疊形式鋪設(shè)，從而，通過 與第一之字形折疊類似，通過第二之字形折疊形成一層平行位于另一層之上的多個(gè)第二 層，彼此直接相鄰的、第二導(dǎo)電條帶中的兩層分別形成位于第二導(dǎo)電條帶的寬度上方的第 二折疊邊緣。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，第一導(dǎo)電條帶和第二導(dǎo)電條帶因而W第一層與第二層彼此平行對(duì)準(zhǔn) 的方式引入到電極組件中。如果由第一之字形折疊的彼此相對(duì)的第一折疊邊緣限定第一之 字形折疊的第一折疊方向，并且由第二之字形折疊的彼此相對(duì)的第二折疊邊緣限定第二之 字形折疊的第二折疊方向，則根據(jù)本發(fā)明，第一折疊方向和第二折疊方向彼此之間形成的 角度處于最小60°到最大120°的范圍中，優(yōu)選地處于最小80°到最大100°的范圍中，具體優(yōu) 選地，該角度采用90°的值。
[0027] 在本發(fā)明的具體優(yōu)選配置中，第一導(dǎo)電帶的兩個(gè)相鄰的第一層W由此形成雙層的 形式一層分別位于另一層上，對(duì)于第二導(dǎo)電帶的第二層來說能夠單獨(dú)插在兩個(gè)雙層之間。 具體地，在具體優(yōu)選的配置中（但并不受運(yùn)種配置限制），可W在任何情況下均一起引導(dǎo)第 一導(dǎo)電帶和絕緣帶，W使得第一導(dǎo)電帶可W僅與一個(gè)絕緣帶一起形成一層位于另一層上的 多個(gè)第一層?？商娲鼗蛘叱酥猓蒞 W可形成一層位于另一層上的多個(gè)第二層的方 式將兩個(gè)絕緣帶與第二導(dǎo)電帶一起引導(dǎo)，在運(yùn)里可僅在絕緣帶的兩層之間引導(dǎo)第二導(dǎo)電 帶。本段中描述的配置具體可確保兩個(gè)電傳導(dǎo)電極帶W可W避免電傳導(dǎo)電極帶之間電接觸 的方式，優(yōu)選地可通過一個(gè)或兩個(gè)絕緣帶將彼此隔離。
[0028] 然而，還可想到電極組件中的兩層可關(guān)于彼此布置的方式來建立的其他配置。優(yōu) 選地，電極組件可W包括多個(gè)第一電極和多個(gè)第二電極，不同極性的電極可通過至少一個(gè) 分離器分別彼此隔開。具體地，電極組件中的層狀結(jié)構(gòu)在任何情況下均可具有電極，其中， 電極分別跟隨有將電極與下一電極隔開的分離器，該下一電極優(yōu)選地設(shè)置有不同的極性。 優(yōu)選地，在運(yùn)個(gè)電極組件中，具有相同極性的多個(gè)電極可W電傳導(dǎo)方式分別彼此連接，并且 優(yōu)選地彼此并聯(lián)連接至，也可彼此串聯(lián)連接。
[0029] 在具體優(yōu)選配置中，根據(jù)本發(fā)明的電極組件的第一導(dǎo)電帶和/或第二導(dǎo)電帶可W 分別具有第一側(cè)和第二側(cè)，電傳導(dǎo)帶的第一側(cè)和/或第二側(cè)可至少部分地設(shè)置有活性材料。 具體地，運(yùn)種配置可W設(shè)置成未被至少一層絕緣帶隔離的、一層位于另一層之上的電傳導(dǎo) 帶不可涂覆有活性材料。因此，第一導(dǎo)電帶的第一側(cè)、第二導(dǎo)電帶的第一側(cè)W及第二導(dǎo)電帶 的第二側(cè)可W至少部分設(shè)置有活性材料，而第一導(dǎo)電帶的第二側(cè)可W不具有活性材料。電 極組件的導(dǎo)電帶的涂覆層可優(yōu)選地W運(yùn)樣的方式配置，即在分別設(shè)置有活性材料的第一側(cè) 上的各區(qū)域之間和/或第二側(cè)上的各區(qū)域之間設(shè)置間隙，優(yōu)選地可W至少在第一折疊邊緣 和第二折疊邊緣W及在接觸區(qū)域處存在間隙。"接觸區(qū)域"理解為指第一導(dǎo)電帶上和/或第 二導(dǎo)電帶上的、設(shè)置為之后在任何情況下均與集電器接觸的區(qū)域，其中該接觸區(qū)域可W建 立與第一電極的電接觸W及與第二電極的電接觸。在一個(gè)具體配置中，接觸區(qū)域可W位于 第一導(dǎo)電帶和/或第二導(dǎo)電帶可具有的外圍區(qū)域處。具體地用作接觸區(qū)域，外圍區(qū)域可至少 部分地具有間隙；然而，外圍區(qū)域中的間隙也可具有優(yōu)勢，例如，用于避免活性材料會(huì)與第 二導(dǎo)電帶和/或第一導(dǎo)電帶的外圍分離的可能性。
[0030] 在本發(fā)明的情況中，根據(jù)陰極或陽極是否可涂覆有活性材料，"活性材料"被理解 為指包含裡無機(jī)過渡金屬氧化物或者石墨。因此，對(duì)于適當(dāng)?shù)幕钚圆牧希瑑?yōu)選地參考關(guān)于 B-Ketterer中呈現(xiàn)的材料(參見上文），通過在其他電化學(xué)電池的使用中所知的、適合于根 據(jù)本發(fā)明的電極組件配置的其他材料也是可行的。
[0031] 在另一方面，本發(fā)明設(shè)及制造電極組件的方法，該電極組件具有層狀結(jié)構(gòu)，該層狀 結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極W及插在第一電極和第二電極之間插的至 少一個(gè)分離器。根據(jù)本發(fā)明的方法至少包括下文描述的步驟a)至步驟d)，可W根據(jù)配置增 加其他步驟。步驟a)至步驟d)優(yōu)選地W所示的順序執(zhí)行，然而，步驟a)和步驟b)也可W交換 執(zhí)行。根據(jù)步驟a)，第一電極設(shè)置成第一導(dǎo)電帶的形式，并且，根據(jù)步驟b)，第二電極設(shè)置成 第二導(dǎo)電帶的形式。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，取決于所選擇的配置，步驟C)和步驟d)按運(yùn)個(gè)順序或按相反的順序 重復(fù)多次，從而W第一之字形折疊的形式形成一層位于另一層之上的多個(gè)第一層W及W第 二之字形折疊的形式形成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層。在運(yùn)里，第一層和第二層放 置成使得第一層和第二層彼此平行布置。第一之字形折疊的、彼此相對(duì)的第一折疊邊緣限 定第一之字形折疊的第一折疊方向，而第二之字形折疊的、彼此相對(duì)的第二折疊邊緣限定 第二之字形折疊的第二折疊方向。根據(jù)本發(fā)明，在運(yùn)里，第一之字形折疊的第一折疊方向W 及第二之字形折疊的第二折疊方向彼此之間形成角度，該角度為最少60°且最大120°，優(yōu)選 為最少80°且最大100°，具體優(yōu)選地為90°。
[0033] 在具體優(yōu)選的配置中，兩個(gè)相鄰的第一層可W W分別形成雙層的形式一層分別位 于另一層上，對(duì)于第二層，具體為單個(gè)第二層來說，可愛任何情況下插在兩個(gè)雙層之間。因 此，在運(yùn)個(gè)配置中，在步驟d)隨后獨(dú)自執(zhí)行一次前，可W連續(xù)執(zhí)行步驟C)兩次。還可W想到 其他配置。然而，W運(yùn)樣的方式，可獲得能夠具體具有W下所列優(yōu)勢的電極組件。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，分離器也設(shè)置成絕緣帶的形式，W分離器的絕緣帶將第一導(dǎo)電帶與 第二導(dǎo)電帶隔開的方式，將絕緣帶插在第一導(dǎo)電帶和第二導(dǎo)電帶之間。W運(yùn)樣的方式，避免 了第一導(dǎo)電帶和第二導(dǎo)電帶之間的任何不利電接觸。
[0035] 在具體優(yōu)選的配置中，在運(yùn)里，可與第一導(dǎo)電帶和/或第二導(dǎo)電帶一起設(shè)置至少一 個(gè)絕緣帶，并且，具體地，根據(jù)步驟C)或根據(jù)步驟d)，令至少一個(gè)絕緣帶與分別提供的導(dǎo)電 帶一起折疊。在第一個(gè)優(yōu)選配置中，可將第一導(dǎo)電帶僅與至少一個(gè)絕緣帶中的一個(gè)一起引 導(dǎo)。在第二個(gè)同樣優(yōu)選的配置中，為了運(yùn)個(gè)目的，可僅在絕緣帶中的兩個(gè)之間引導(dǎo)第二導(dǎo)電 帶。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電帶形成雙層時(shí)運(yùn)些配置是特別有優(yōu)勢的，其中第二導(dǎo)電帶的第二層分別插 在該雙層之間。然而，還可設(shè)想到其他配置。
[0036] 對(duì)于關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的方法的其他細(xì)節(jié)，參照了上文或下文中更具體描述的、能 夠由本方法制造的電極組件。根據(jù)所選擇的配置，具體地，可W所有可能的成分、層厚度和 尺寸來使用其他慣常的陽極層、分離器層、陰極層和電解液。具體地，可W使用如在裡離子 電池或裡離子聚合物電池中使用的陽極、陰極、分離器和電解液的慣常組合。
[0037] 在另一方面中，本發(fā)明設(shè)及電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包括上文或下文中描述的 至少一個(gè)電極組件，和/或由根據(jù)本發(fā)明的方法制造的電極組件。電化學(xué)電池還包括至少一 種電解液、用于第一電極的至少一個(gè)第一集電器W及用于第二電極的至少一個(gè)第二集電 器。另外，電化學(xué)電池還可具有其他組合部件，具體為殼體，殼體可W圍繞電化學(xué)電池，使電 化學(xué)電池至少部分地、優(yōu)選為完全地與用于附接電觸點(diǎn)的開口分離。在運(yùn)里"殼體"理解為 指在正常情況下為固體的材料，殼體具體用于使電化學(xué)電池至少部分地與其周圍環(huán)境隔 開。另外，殼體還可執(zhí)行其他功能，例如優(yōu)選地當(dāng)電解液至少部分地呈液態(tài)時(shí)，接收電解液， W使得能夠W容易的方式將呈運(yùn)種狀態(tài)的電解液引入到殼體中，例如傾倒入殼體中。如在 開始時(shí)已描述的，術(shù)語"電解液"是用來指離子可W在電極之間移動(dòng)的固體物質(zhì)或液體物 質(zhì)。在可替代的、同樣優(yōu)選的配置中，例如通過灌注有電解液的分離器，電解液可W與分離 器一起設(shè)置，例如在運(yùn)樣的分離器中電解液被引入到分離器可具有的孔隙中。
[0038] 在優(yōu)選的配置中，第一集電器和/或第二集電器可W附接在設(shè)置有活性材料的區(qū) 域之間的間隙處。具體地，用于第一電極的第一集電器可具體附接在第一導(dǎo)電帶的第一折 疊邊緣處和/或第一導(dǎo)電帶的外圍區(qū)域中，而用于第二電解液的第二集電器可W附接在第 二導(dǎo)電帶的第二折疊邊緣處和/或第二導(dǎo)電帶的外圍區(qū)域中。
[0039] 在優(yōu)選配置中，電化學(xué)電池可W與絕緣材料一起卷繞，具體地，W便有利地增強(qiáng)了 混合物粘合，并增加了系統(tǒng)壽命和可靠性。運(yùn)種配置還可有利地阻礙諸如裡或鐵的材料W 樹枝狀晶體的形式從活性材料中沉淀出來。
[0040] 在另一方面，本發(fā)明設(shè)及制造電化學(xué)電池的方法，該電化學(xué)電池設(shè)置了上文或下 文中所述的至少一個(gè)電極組件，該電機(jī)組件包括至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極W 及插在第一電極與第二電極之間的至少一個(gè)分離器。根據(jù)本發(fā)明，為了運(yùn)個(gè)目的，該至少一 個(gè)電極組件設(shè)置有至少一種電解液、用于第一電極的至少一個(gè)集電器W及用于第二電極的 至少一個(gè)第二集電器。在具體優(yōu)選的配置中，注入有電解液的分離器可W用于運(yùn)個(gè)目的。同 樣優(yōu)選地配置是該至少一個(gè)電極組件可W由殼體至少部分地圍繞，殼體可具有用于第一集 電器的連接部分W及用于第二集電器的連接部分。具體地，在該至少一個(gè)電極組件可W由 殼體至少部分地圍繞的配置中，可W W液態(tài)提供電解液，并且W容易的方式將電解液引入 到殼體中。
[0041] 在另一配置中，本發(fā)明設(shè)及二次電池，該二次電池包括上文所述或下文所述的方 式的至少一個(gè)電化學(xué)電池。在具體優(yōu)選的配置中，在運(yùn)里的二次電池還可由殼體至少部分 地圍繞，其中，殼體可具有電連接部分。
[0042] 不僅關(guān)于電化學(xué)電池，而且還關(guān)于用于制造電化學(xué)電池的方法W及二次電池，為 了獲得更多細(xì)節(jié)，參照了在上文或下文中給出的電極組件的詳細(xì)描述。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的電極組件、具有運(yùn)種電極組件的電化學(xué)電池 W及包括至少一個(gè)運(yùn)種 電化學(xué)電池的二次電池可W具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在運(yùn)里，可具體有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法 包括折疊至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極W及插在第一電極與第二電極之間的至少 一個(gè)分離器，從而能夠W容易的方式保持所需的疊放順序。兩個(gè)電極設(shè)置成導(dǎo)電帶的形式 W及分離器設(shè)置成至少一個(gè)絕緣帶的形式使得不必制造和定位單個(gè)電極，因此可W避免制 造過程中誤差的主要來源，其中制造過程中誤差源例如可W影響顆粒形成的形式、層粗糖 度和/或斷裂。更確切地說，根據(jù)本發(fā)明的方法允許由兩個(gè)導(dǎo)電帶形成一層位于另一層之上 的第一層和第二層的堆疊，而不用總是必須將單個(gè)電極片切割成應(yīng)有的尺寸、清洗、供應(yīng)、 定位并保護(hù)其免受靜電充電的影響。W運(yùn)樣的方式，可W免除對(duì)額外的烘干步驟的需要，烘 干步驟通常包含烘干和清洗單個(gè)電極片。
[0044] 因此，根據(jù)本發(fā)明的折疊方法會(huì)提高電極組件的過程可靠性和制造率，并且增加 了產(chǎn)量。同時(shí)將導(dǎo)電帶和至少一個(gè)絕緣分離器帶放在一起可W顯著降低W上所述的電極組 件中的誤差源和誤差源帶來的后果，其中，活性材料可已W薄層的形式施加至導(dǎo)電帶上。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的配置，將第一之字形折疊的第一折疊方向和第二之字形折疊的第二 折疊方向布置成相對(duì)于彼此成最小為60°且最大為120°的角度，優(yōu)選地成直角，該設(shè)置能夠 將單個(gè)電極更好地固定在電極組件內(nèi)，并且降低當(dāng)溫度增加時(shí)層狀結(jié)構(gòu)中單個(gè)部件滑脫的 可能性。具體地，在電極組件制造過程中不需要諸如附著粘合操作或?qū)訅翰僮鞯念~外方法 步驟情況下，兩個(gè)折疊方向彼此之間的有利固定和/或大體直角布置可W避免微裂隙。運(yùn) 樣，具體地，可通過避免電極和/或活性材料中的微裂隙來提供具有改善了可靠性的、耐用 的電極組件。在包括運(yùn)種電極組件的電化學(xué)電池中W及在具有運(yùn)種電化學(xué)電池的二次電池 中也可W發(fā)現(xiàn)電極組件的運(yùn)些優(yōu)點(diǎn)。
[0046] 總之，本發(fā)明的W下配置為優(yōu)選配置：
[0047] 1.-種電極組件，包括層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第 二電極W及插在第一電極與第二電極之間的至少一個(gè)分離器，第一電極具有至少一個(gè)第一 導(dǎo)電帶，第一導(dǎo)電帶W第一之字形折疊進(jìn)行折疊，第一之字形折疊具有形成一層位于另一 層之上的多個(gè)第一層的效果，其中，第一之字形折疊的、彼此相對(duì)的第一折疊邊緣限定第一 之字形折疊的第一折疊方向，第二電極具有至少一個(gè)第二導(dǎo)電帶，第二導(dǎo)電帶W第二之字 形折疊進(jìn)行折疊，第二之字形折疊具有形成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層的效果，其 中，第二之字形折疊的、彼此相對(duì)的第二折疊邊緣限定第二之字形折疊的第二折疊方向，第 一層和第二層彼此平行布置，第一折疊方向和第二折疊方向相對(duì)于彼此形成最小為60°且 最大為120°的角度，并且分離器采取至少一個(gè)絕緣帶的形式。
[0048] 2.根據(jù)前述配置所述的電極組件，第一個(gè)折疊方向與第二折疊方向之間的角度是 90。。
[0049] 3.根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，兩個(gè)相鄰的第一層W總是形成雙層的 方式使一個(gè)第一層分別位于另一個(gè)第一層之上，并且第二層分別插在兩個(gè)雙層之間。
[0050] 4.根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，第一導(dǎo)電帶與至少一個(gè)絕緣帶中的僅 一個(gè)一起形成一層位于另一層之上的多個(gè)第一層。
[0051] 5.根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，至少一個(gè)絕緣帶與第二導(dǎo)電帶一起形 成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層。
[0052] 6.根據(jù)前述配置所述的電極組件，第二導(dǎo)電帶僅在絕緣帶中的兩層之間被引導(dǎo)成 S層帶。
[0053] 7 .根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，第一導(dǎo)電帶包括第一金屬帶，第一金 屬帶包括至少一種第一金屬。
[0054] 8.根據(jù)前述配置所述的電極組件，第一金屬帶包括銅。
[0055] 9.根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，第二導(dǎo)電帶包括第二金屬帶，第二金 屬帶包括至少一種第二金屬，該至少一種第二金屬與第一金屬不同。
[0056] 10.根據(jù)前述配置所述的電極組件，第二金屬帶包括侶。
[0057] 11.根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，絕緣帶包括塑料材料和/或陶瓷材 料。
[0058] 12.根據(jù)前述配置所述的電極組件，塑料材料和/或陶瓷材料具有孔隙。
[0059] 13.根據(jù)前述配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，第一導(dǎo)電帶和/或第二導(dǎo)電帶分別具 有第一側(cè)和第二側(cè)，其中，第一側(cè)和/或第二側(cè)W運(yùn)樣的方式至少部分地設(shè)置有活性材料， 良P，一層位于另一層之上的、沒有通過至少一層絕緣帶彼此隔離的帶不具有活性材料。
[0060] 14.根據(jù)前述配置所述的電極組件，活性材料包括無機(jī)物裡鹽和/或石墨。
[0061] 15.根據(jù)前述兩項(xiàng)配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，第一導(dǎo)電帶的第一側(cè)、第二導(dǎo)電 帶的第一側(cè)W及第二導(dǎo)電帶的第二側(cè)至少部分地設(shè)置有活性材料，而第一導(dǎo)電帶的第二側(cè) 未設(shè)置有活性材料。
[0062] 16.根據(jù)前述=項(xiàng)配置中的一項(xiàng)所述的電極組件，在設(shè)置有活性材料的第一側(cè)上 的區(qū)域和/或第二側(cè)上的區(qū)域之間設(shè)置空隙，空隙至少位于第一折疊邊緣處和第二折疊邊 緣處W及位于接觸區(qū)域處。
[0063] 17.根據(jù)前述配置所述的電極組件，第一導(dǎo)電帶和/或第二導(dǎo)電帶具有外圍區(qū)域， 該外圍區(qū)域至少部分地具有間隙。
[0064] 18. -種用于制造電極組件的方法，電極組件包括層狀結(jié)構(gòu)，其中層狀結(jié)構(gòu)具有至 少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第二電極W及插在第一電極與第二電極之間的至少一個(gè)分離 器，該方法具有W下步驟：
[0065] a)設(shè)置呈第一導(dǎo)電帶形式的第一電極；
[0066] b)設(shè)置呈第二導(dǎo)電帶形式的第二電極；
[0067] C)折疊第一導(dǎo)電帶W形成第一層；
[0068] d)折疊第二導(dǎo)電帶W形成第二層；
[0069] 步驟C)和d) W運(yùn)樣的方式重復(fù)多次，該方式為W第一之字形折疊的形式形成一層 位于另一層之上的多個(gè)第一層，其中第一之字形折疊的彼此相對(duì)的第一折疊邊緣限定第一 之字形折疊的第一折疊方向，并且W第二之字形折疊的形式形成一層位于另一層之上的多 個(gè)第二層，其中第二之字形折疊的彼此相對(duì)的第二折疊邊緣限定第二折疊方向，第一層和 第二層彼此平行布置，第一折疊方向和第二折疊方向相對(duì)于彼此形成最小為60°且最大為 120°的角度，并且W至少一個(gè)絕緣帶的形式設(shè)置分離器，其中W將第一導(dǎo)電帶與第二導(dǎo)電 帶隔開的方式將分離器插在第一導(dǎo)電帶和第二導(dǎo)電帶之間。
[0070] 19.根據(jù)前述配置所述的方法，第一折疊方向與第二折疊方向之間的角度被選為 90。。
[0071] 20.根據(jù)設(shè)及方法的前述配置中的一項(xiàng)所述的方法，兩個(gè)相鄰的第一層W總是形 成雙層的方式一個(gè)第一層分別位于另一第一層之上，并且第二層分別插在兩個(gè)雙層之間。
[0072] 21.根據(jù)設(shè)及方法的前述配置中的一項(xiàng)所述的方法，至少一個(gè)絕緣帶與第一導(dǎo)電 帶設(shè)置在一起和/或至少一個(gè)絕緣帶與第二導(dǎo)電帶設(shè)置在一起。
[0073] 22.根據(jù)設(shè)及方法的前述配置中的一項(xiàng)所述的方法，第一導(dǎo)電帶與至少一個(gè)絕緣 帶中的僅一個(gè)一起引導(dǎo)。
[0074] 23.根據(jù)設(shè)及方法的前述配置中的一項(xiàng)所述的方法，第二導(dǎo)電帶在絕緣帶中的僅 兩個(gè)之間引導(dǎo)為=層帶。
[0075] 24. -種電化學(xué)電池，包括根據(jù)設(shè)及電池組件的配置中的一項(xiàng)所述的至少一個(gè)電 池組件、至少一種電解液、用于第一電極的至少一個(gè)第一集電器W及用于第二電極的至少 一個(gè)第二集電器。
[0076] 25.根據(jù)前述配置所述的電化學(xué)電池，第一集電器和/或第二集電器附接于設(shè)置有 活性材料的區(qū)域之間的間隙處。
[0077] 26.根據(jù)前述配置所述的電化學(xué)電池，第一集電器附接于第一導(dǎo)電帶的第一折疊 邊緣處和/或第一導(dǎo)電帶的外圍區(qū)域中，并且第二集電器附接于第二導(dǎo)電帶的第二折疊邊 緣處和/或第二導(dǎo)電帶的外圍區(qū)域中。
[0078] 27.根據(jù)設(shè)及電化學(xué)電池的前述配置中的一項(xiàng)所述的電化學(xué)電池，分離器至少部 分地灌注有電解液。
[0079] 28.根據(jù)設(shè)及電化學(xué)電池的前述配置中的一項(xiàng)所述的電化學(xué)電池，電化學(xué)電池至 少部分地由殼體圍繞。
[0080] 29.根據(jù)前述配置所述的電化學(xué)電池，電解液已經(jīng)W液體形式引入到殼體中。
[0081] 30.-種用于制造根據(jù)設(shè)及電化學(xué)電池的配置中一項(xiàng)所述的電化學(xué)電池的方法， 設(shè)置包括層狀結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)電極組件，該層狀結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一電極、至少一個(gè)第 二電極W及插在第一電極和第二電極之間的至少一個(gè)分離器，電極組件設(shè)置有至少一種電 解液、用于第一電極的至少一個(gè)第一集電器W及用于第二電極的至少一個(gè)第二集電器。
[0082] 31.根據(jù)前述配置所述的方法，使用至少部分地灌注有電解液的分離器。
[0083] 32.根據(jù)設(shè)及用于制造電化學(xué)電池的方法的前述配置中的一項(xiàng)所述的方法，至少 一個(gè)電極組件至少部分地由殼體圍繞，殼體具有用于第一集電器的連接部分W及用于第二 集電器的連接部分。
[0084] 33.根據(jù)前述配置所述的方法，電解液W液體形式引入到殼體中。
[0085] 34.-種二次電池，包括根據(jù)設(shè)及電化學(xué)電池的配置中的一項(xiàng)所述的至少一個(gè)電 化學(xué)電池。
[0086] 35.根據(jù)前述配置所述的二次電池，二次電池至少部分地由殼體圍繞，并且具有電 連接部分。
【附圖說明】
[0087] 本發(fā)明進(jìn)一步細(xì)節(jié)和特征通過W下對(duì)優(yōu)選示例性實(shí)施方式的描述而顯露出來，具 體地結(jié)合所附權(quán)利要求。在運(yùn)里，相應(yīng)的特征可通過本身單獨(dú)實(shí)現(xiàn)或彼此結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā) 明不限于示例性實(shí)施方式。在附圖中示意性地表示示例性實(shí)施方式。在單個(gè)附圖中，相同的 參考標(biāo)號(hào)從而表示相同的或功能性相同的和/或關(guān)于它們的功能彼此對(duì)應(yīng)的元件。
[0088] 具體地，在附圖中：
[0089] 圖1示出了根據(jù)發(fā)明的電極組件的第一實(shí)施方式的立體圖，其中兩個(gè)集電器可W 附接在彼此相對(duì)放置的電極組件的兩側(cè)上；圖像關(guān)于單個(gè)層垂直展開，W使得可W更好地 觀察單個(gè)層；
[0090] 圖2示出了根據(jù)圖1的實(shí)施方式中的相應(yīng)第一側(cè)和第二側(cè)的、具有用于第一電極的 活性材料(圖2a)和用于第二電極的活性材料(圖化）的涂覆層的示意圖；
[0091] 圖3示出了沒有展開間隔的、根據(jù)圖1的實(shí)施方式；
[0092] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的電極組件的第二實(shí)施方式的立體圖，可W將兩個(gè)集電器 附接至與第一導(dǎo)電帶和第二導(dǎo)電帶彼此垂直的兩個(gè)折疊邊緣；已展開垂直于單個(gè)層的視 圖；
[0093] 圖5示出了根據(jù)圖4的實(shí)施方式中的相應(yīng)第一側(cè)和第二側(cè)的、具有用于第一電極的 活性材料(圖5a)和用于第二電極的活性材料(圖化）的涂覆層的示意圖；
[0094] 圖6示出了沒有展開間隔的、根據(jù)圖4的實(shí)施方式；
[00%]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的電極組件的另一實(shí)施方式的立體圖，僅在兩個(gè)絕緣帶之 間引導(dǎo)第二導(dǎo)電帶；已展開垂直于單個(gè)層的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0096]在圖1中，立體地示出了根據(jù)本發(fā)明的電極組件110的示例性實(shí)施方式。電極組件 110包括由第一電極112構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)，其中第一電極112在下文中也被稱為"陽極"，并且 W采用絕緣帶118形式的分離器116與第一導(dǎo)電帶114 一起的形式引導(dǎo)。在任何情況下，第一 導(dǎo)電帶114的相鄰層120、122均形成雙層124,在下文中也稱為"陰極"的第二電極130的第二 層128插在每個(gè)雙層124和與該第一雙層相鄰的另一雙層126之間作為第二導(dǎo)電帶132的一 部分。在本實(shí)施方式中，第一電極112的第一導(dǎo)電帶114與分離器116的絕緣帶118-起折疊 成第一之字形折疊形式，從而在此處形成了一層位于另一層之上的多個(gè)第一層120U22W 及彼此相對(duì)的第一之字形折疊的多個(gè)第一折疊邊緣134、136。在運(yùn)里，彼此相對(duì)的第一折疊 邊緣134、136限定了第一之字形折疊的第一折疊方向138。W相似的方式，第二導(dǎo)電帶折疊 成第二之字形折疊，該第二之字形折疊形成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層128、140，其 中運(yùn)里也彼此相對(duì)的第二折疊邊緣142限定了第二折疊方向144。根據(jù)本發(fā)明，第一層120、 122和第二層128、140均彼此平行布置，而本示例性實(shí)施方式中的第一折疊方向138和第二 折疊方向144相對(duì)于彼此成90°的角度。
[0097] 為了制造圖1中所示的電極組件110,如圖2a所示，首先第一電極112設(shè)置為呈第一 導(dǎo)電帶114形式的、與呈絕緣帶118形式的分離器116-起的陽極。在運(yùn)里，第一導(dǎo)電帶114具 有第一側(cè)146,第一側(cè)146在區(qū)域148涂覆有活性材料，其中區(qū)域148通過間隙150分別與彼此 分離。如在該具體優(yōu)選的配置中所示，涂覆間隙150在寬度上沿著第一導(dǎo)電帶114不同，小的 涂覆間隙152具體適合于第一導(dǎo)電帶114的折疊 W形成一層位于另一層之上的多個(gè)層120、 122, W便避免第一折疊邊緣134、136中的活性材料分離。當(dāng)形成電極組件110的層狀結(jié)構(gòu) 時(shí)，同樣需要大涂覆間隙154W用于折疊，不過隨后大涂覆間隙154也可用于將集電器附接 至第一電極112。與第一側(cè)146相比，本示例性實(shí)施方式中的第一導(dǎo)電帶114的第二側(cè)156沒 有涂覆活性材料。
[0098] 對(duì)于制造根據(jù)本示例性實(shí)施方式的電極組件110,為了運(yùn)個(gè)目的，將第一電極112 的第一側(cè)146鋪設(shè)于分離器116上，其中分離器116完全覆蓋第一側(cè)146,而第一電極114的未 涂覆的第二側(cè)156布置在頂部上，并因而可W隨意接近。之后，將包括第一導(dǎo)電帶114和分離 器116的運(yùn)個(gè)組件W運(yùn)樣的方式折疊，即兩個(gè)相鄰的第一層120、122的未涂覆的第二側(cè)156 可W直接接觸，并且絕緣帶118布置在頂部。然后，將第二導(dǎo)電帶130的第二層128垂直于絕 緣帶118地布置在分離器116的頂部上的絕緣帶118上，其中該第二導(dǎo)電帶130在本文中用作 陰極而沒有限制一般性，并且如圖化中所示，第二導(dǎo)電帶130具有兩個(gè)形成為完全一樣的側(cè) 158、160，在由涂覆間隙150分離的區(qū)域148中施加了相應(yīng)的活性材料。
[0099] 由于圖3中所示的第二電極130與集電器的接觸類型，運(yùn)里僅設(shè)置小涂覆間隙152 就已足夠。折疊在兩側(cè)158、16〇W運(yùn)樣的方式涂覆有活性材料的陰極帶132,從而陰極130碰 到兩側(cè)158、160上的絕緣分離器帶118。
[0100] 隨后折疊從第一導(dǎo)電帶114和絕緣帶118-起的帶，因而陽極帶114的兩個(gè)未涂覆 的第二層156-次鋪設(shè)為一層位于另一層之上，并且分離器帶118依次位于層積的頂部。然 后，通過折疊陰極帶132,陰極帶132再次垂直于分離器帶118地布置到位于頂部的分離器帶 118 上。
[0101] 只要具有足夠的帶，就可通過重復(fù)所描述的步驟，持續(xù)電極組件110的層狀結(jié)構(gòu)， 否則可W在運(yùn)之前因?yàn)槿魏卫碛啥K止該方法。在圖3中通過舉例示出根據(jù)本發(fā)明的層狀 結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)谝患娖骺蒞附接至第一電極112的第一折疊邊緣134、136時(shí)，分別未涂覆的外 圍條帶162可W適用于附接用于陰極130的第二集電器，其中分別未涂覆的外圍條帶162可 從電極組件110的致密結(jié)構(gòu)向陰極帶132的一側(cè)突出數(shù)毫米。如圖3所示，W運(yùn)樣的方式，可 將彼此相對(duì)布置的兩個(gè)集電器附接在電極布置110上。
[0102] 另外，在運(yùn)個(gè)示例性實(shí)施方式中，陰極和陽極的角色可W轉(zhuǎn)換。使用僅在第一側(cè)上 涂覆的陰極，而不是僅在第一側(cè)上涂覆的陽極，而然后，陽極在第二側(cè)上具有如圖化中所示 的用于陰極的涂覆層，并且陰極的第二側(cè)沒有涂覆活性材料。
[0103] 圖4到圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的電極組件的第二示例性實(shí)施方式W及制造該電機(jī) 組件的方法，運(yùn)個(gè)實(shí)施方式與圖巧Ij圖3所示的示例性實(shí)施方式的區(qū)別之處僅在于最終附接 集電器的可能性。所示的用來形成層狀結(jié)構(gòu)的方法是相同的，W使得在運(yùn)方面參照對(duì)第一 配置的描述。如上文對(duì)第一示例性實(shí)施方式所述，在運(yùn)個(gè)示例性實(shí)施方式中也可W轉(zhuǎn)換陰 極和陽極的角色。
[0104] 具體地，如通過圖6所示，在運(yùn)個(gè)示例性實(shí)施方式中，第一折疊邊緣134、136為一個(gè) 邊緣位于另一個(gè)邊緣之上，并且提供了附接第一集電器的可能。如與圖1到圖3中所示的示 例性實(shí)施方式相比不同，在運(yùn)里，第二集電器與第二折疊邊緣142垂直地附接在至少一個(gè)第 二折疊邊緣142處，W使運(yùn)里兩個(gè)集電器在電極組件110上彼此垂直附著。然而，如圖5所示， 在運(yùn)里，如果第二導(dǎo)電帶132的第一側(cè)158和第二側(cè)160均分別具有包含活性材料的涂覆層， 則運(yùn)樣的布置是有利的，其中，通過小涂覆間隙152和大涂覆間隙154交替地使設(shè)置有活性 材料的區(qū)域148彼此分離。另外，在運(yùn)里，第二導(dǎo)電帶132的折疊需要兩種不同的涂覆間隙 152、154,大涂覆間隙154設(shè)置在將要附接集電器的那些位置處，運(yùn)對(duì)于W上提及的理由是 特別有利的。
[0105] 最終，在圖7中，W透視圖表示法示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的電極組件110的另一 示例性實(shí)施方式。在運(yùn)個(gè)實(shí)施方式中，使用了=層帶164，=層帶164包括一層位于另一層之 上的=個(gè)層，該=個(gè)層由絕緣帶118、根據(jù)圖化優(yōu)選地在兩側(cè)158、160上均涂覆的第二導(dǎo)電 帶132、W及另一絕緣帶118組成。陽極帶114垂直布置在運(yùn)個(gè)=層帶164上，承載有活性材料 的涂覆層的區(qū)域148朝向分離器帶118定向并被分離器帶118覆蓋，其中區(qū)域148W根據(jù)圖2 的相同方式出現(xiàn)在陽極帶114的第一側(cè)146上。然后，W陽極帶114的未涂覆側(cè)156彼此相壓 并接觸的方式折疊單獨(dú)引導(dǎo)的陽極帶114。然后，由分離器帶118、陰極帶132和另一分離器 帶118構(gòu)成的=層帶164布置在其上，由此，預(yù)先布置在頂部的陽極帶114隨后轉(zhuǎn)為被分離器 116完全覆蓋。同樣，在運(yùn)個(gè)實(shí)施方式中，通過重復(fù)所描述的方法步驟直至終止可W延續(xù)電 極組件110的層狀結(jié)構(gòu)。可使用陰極帶132的未涂覆的外圍區(qū)域162W在電極組件110形成之 后將集電器附接至陰極帶132,其中，陰極帶132的未涂覆的外圍區(qū)域162從電極組件110中 橫向突出數(shù)毫米。同樣，在運(yùn)個(gè)示例性實(shí)施方式中，如上文已經(jīng)對(duì)第一示例性實(shí)施方式描述 的，可W轉(zhuǎn)換陰極和陽極的角色，為了運(yùn)個(gè)目的需要執(zhí)行諸如圖帥所示的涂覆過程。
[0106] 附圖標(biāo)記的說明
[0107] 110電極組件
[010引112第一電極（陽極）
[0109] 114第一導(dǎo)電帶（陽極帶）
[0110] 116分離器
[0111] 118絕緣帶(分離器帶）
[0112] 120 第一層
[0113] 122相鄰的第一層
[0114] 124 雙層
[0115] 126 另一雙層
[0116] 128 第二層
[0117] 130第二電極(陰極）
[011引132第二導(dǎo)電帶（陰極帶）
[0119] 134第一折疊邊緣
[0120] 136另一第一折疊邊緣
[0121] 138第一折疊方向
[0122] 140 另一第二層
[0123] 142第二折疊邊緣
[0124] 144第二折疊方向
[01巧]146第一導(dǎo)電帶的第一側(cè)
[0126] 148 區(qū)域
[0127] 150 (涂覆)間隙
[0128] 152小間隙
[0129] 154大間隙
[0130] 156第一導(dǎo)電帶的第二側(cè)
[0131] 158第二導(dǎo)電帶的第一側(cè)
[0132] 160第二導(dǎo)電帶的第二側(cè)
[0133] 162外圍區(qū)域
[0134] 164 S層帶
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電極組件（110)，包括層狀結(jié)構(gòu)，所述層狀結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一電極（112)、至 少一個(gè)第二電極(130)以及插在所述第一電極(112)與所述第二電極（130)之間的至少一個(gè) 分離器（116)，所述第一電極（112)具有至少一個(gè)第一導(dǎo)電帶（114)，所述第一導(dǎo)電帶（114) 以第一之字形折疊進(jìn)行折疊，所述第一之字形折疊具有形成一層位于另一層之上的多個(gè)第 一層（120、122)的效果，其中，所述第一之字形折疊的彼此相對(duì)的第一折疊邊緣（134、136) 限定所述第一之字形折疊的第一折疊方向（138)，所述第二電極（130)具有至少一個(gè)第二導(dǎo) 電帶（132)，所述第二導(dǎo)電帶（132)以第二之字形折疊進(jìn)行折疊，所述第二之字形折疊具有 形成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層（128、140)的效果，其中，所述第二之字形折疊的彼 此相對(duì)的第二折疊邊緣（142)限定所述第二之字形折疊的第二折疊方向（144)，所述第一層 (120、122)和所述第二層（128、140)彼此平行布置，所述第一折疊方向（138)和所述第二折 疊方向（144)相對(duì)于彼此形成最小為60°且最大為120°的角度，以及所述分離器（116)采取 至少一個(gè)絕緣帶（118)的形式，兩個(gè)相鄰的第一層（120、122)以總是形成雙層（124、126)的 方式一層分別位于另一層之上，以及所述第二層（128、140)分別插在兩個(gè)雙層（124、126)之 間。2. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的電極組件（110)，其中，所述第一導(dǎo)電帶（114)與所述至少 一個(gè)絕緣帶（118)中的僅一個(gè)一起形成一層位于另一層之上的多個(gè)第一層（120、122)，和/ 或其中所述第二導(dǎo)電帶（132)在所述絕緣帶（118)中的僅兩個(gè)之間引導(dǎo)為三層帶（164)，其 中所述第二導(dǎo)電帶（132)與所述絕緣帶（118) -起形成一層位于另一層之上的多個(gè)第二層 (128、140)〇3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電極組件（110)，其中，所述第一導(dǎo)電帶（114) 和/或所述第二導(dǎo)電帶（132)分別具有第一側(cè)（146、158)和第二側(cè)（156、160)，其中，所述第 一側(cè)（146、158)和/或所述第二側(cè)（156、160)以這樣的方式至少部分設(shè)置有活性材料，即，沒 有通過至少一層絕緣帶（118)彼此隔開的、一層位于另一層之上的導(dǎo)電帶不具有所述活性 材料。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的電極組件（110)，其中，所述第一導(dǎo)電帶（114)的所述第一 側(cè)（146)、所述第二導(dǎo)電帶（132)的所述第一側(cè)（158)以及所述第二導(dǎo)電帶（132)的所述第二 偵叭160)至少部分地設(shè)置有所述活性材料，而所述第一導(dǎo)電帶（114)的所述第二側(cè)（156)未 設(shè)置有所述活性材料。5. 根據(jù)兩個(gè)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電極組件（110)，其中，在所述第一側(cè) (146、158)和/或所述第二側(cè)（156、160)上的區(qū)域（148)之間設(shè)置有間隙（150 )，所述間隙 (150)至少位于所述第一折疊邊緣（134、136)處、所述第二折疊邊緣（142)處以及接觸區(qū)處， 其中，所述區(qū)域(148)設(shè)置有所述活性材料。6. -種用于制造電極組件（110)的方法，所述電極組件（110)包括層狀結(jié)構(gòu)，其中，所述 層狀結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)第一電極（112)、至少一個(gè)第二電極（130)以及插在所述第一電極 (112)與所述第二電極（130)之間的至少一個(gè)分離器(116)，所述方法具有以下步驟： a) 設(shè)置呈第一導(dǎo)電帶（114)形式的第一電極(112); b) 設(shè)置呈第二導(dǎo)電帶（132)形式的第二電極（130); c) 折疊所述第一導(dǎo)電帶（114)以形成第一層（120、122); d) 折疊所述第二導(dǎo)電帶（132)以形成第二層（128、140); 其中，步驟C)和步驟d)以這樣的形式重復(fù)多次，這樣的方式為形成呈第一之字形折疊 形式的、一層位于另一層之上的多個(gè)第一層（120、122)，以及形成呈第二之字形折疊形式 的、一層位于另一層之上的多個(gè)第二層（128、140)，其中所述第一之字形折疊的彼此相對(duì)的 第一折疊邊緣（134)限定所述第一之字形折疊的第一折疊方向（138)，所述第二之字形折疊 的彼此相對(duì)的第二折疊邊緣（142)限定所述第二之字形折疊的第二折疊方向（144)，所述第 一層（120、122)和所述第二層（128、140)彼此平行布置，所述第一折疊方向（138)和所述第 二折疊方向（144)相對(duì)于彼此形成最小為60°且最大為120°的角度，兩個(gè)相鄰的第一層 (120、122)以總是形成雙層（124、126)的方式一層分別位于另一層之上，第二層（128、140) 分別插在兩個(gè)雙層（124、126)之間，以及以至少一個(gè)絕緣帶（118)的形式設(shè)置所述分離器 (116)，所述分離器(116)以將所述第一導(dǎo)電帶（114)與所述第二導(dǎo)電帶（132)隔開的方式插 在所述第一導(dǎo)電帶（114)和所述第二導(dǎo)電帶（132)之間。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述至少一個(gè)絕緣帶（118)與所述第一導(dǎo)電帶 (114) 一起引導(dǎo)和/或與所述第二導(dǎo)電帶（132)-起引導(dǎo)。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述第一導(dǎo)電帶（114)與所述至少一個(gè)絕緣帶 (118)中的僅一個(gè)一起引導(dǎo)，或者所述第二導(dǎo)電帶（132)在所述絕緣帶（118)中的僅兩個(gè)之 間引導(dǎo)為三層帶（164)。9. 一種電化學(xué)電池，包括根據(jù)涉及電極組件（110)的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的至少 一個(gè)所述電極組件（110)、至少一種電解液、用于所述第一電極（112)的至少一個(gè)第一集電 器以及用于所述第二電極（130)的至少一個(gè)第二集電器。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的電化學(xué)電池，其中，所述分離器（116)至少部分地灌注有 所述電解液，或者所述電解液已經(jīng)以液體形式引入到至少部分地圍繞所述電化學(xué)電池的殼 體中。
【文檔編號(hào)】H01M10/04GK105849962SQ201480062346
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年11月12日
【發(fā)明人】曼紐爾·鮑邁斯特, 塞巴斯蒂安·哈格, 尤爾根·弗萊舍爾
【申請(qǐng)人】卡爾斯魯厄技術(shù)研究所