[发明专利]制造电极堆栈的方法

说明书

描述

本发明涉及制造电极堆栈的方法、以该方法制造的电极堆栈、带有至少一个该电极堆栈的电化学能量存储设备和带有至少一个该电化学能量存储设备的电池。本发明将结合锂离子电池一起说明。本发明还能够不依赖于电池的构造类型来应用。

由背景技术已知的电化学能量存储设备，其实际充电容量在制造之后已经低于计算得出的充电容量。此外，已知电化学能量存储设备，其充电容量在使用的同时降低。

DE 199 43 961 A1公开了一种前面所述类型的平板电池，其中，分离器具有比阴极和阳极更大的面。已知平板电池具有壳体部分，阴极和/或阳极安装在其中。壳体部分通过封闭材料相互连接，以完成电池的制造。

本发明的任务在于，提供一种用于电化学能量存储设备的电极堆栈，在电极堆栈或其所属的电化学能量存储设备运行的同时还尽可能的维持该电池堆栈计算得出的充电容量。

这将依据本发明通过独立权利要求的教导来实现。本发明优选的实施方式是从属权利要求的对象。权利要求9描述了由依据本发明的方法制造的电极堆栈。权利要求12描述了带有至少一个电极堆栈的电化学能量存储设备。权利要求13描述了带有依据本发明的电极堆栈的至少一个电化学能量存储设备的电池。

依据本发明的方法，电极堆栈的制造为电化学能量存储设备提供三个或更多个层。电极堆栈具有一个或多个分离器层。此外，电极堆栈具有两个或更多个分别具有第一极性或第二极性的电极板。根据本发明，分离器层借助向导设备安装，特别是在电极板上安装。具有第一极性的电极板被特别安装在分离器层上。一层电极堆栈，特别是具有第一极性的电极板借助第一固定设备固定。优选地，各个步骤按根据权利要求1c所述的或字母顺序来实现，特别优选地还依次重复进行。

电极堆栈这一概念在本发明的范畴中被理解为特别用于接收和给出能量的装置。对此，电极堆栈具有至少三个层，其中包括至少一个具有第一极性的电极、一个具有第二极性的电极以及安装在这两个电极之间的分离器。优选地，电极堆栈的层构成为薄壁的。特别优选地，电极堆栈的各个层构成为矩形。一层电极堆栈优选地构成为电极板或分离器层。电极堆栈在主堆栈方向上延伸，该主堆栈方向与一个层接触相邻的层的表面相互垂直。

电极板这一概念在本发明的范畴中被理解为特别用来给出和/或接收电能的设备。被馈送给电极板的电能首先转化为化学能，并且以化学能的形式存储。优选地，暂时向电极板馈送离子，这些离子存储到间隙上。在给出电能之前，在电极板中首先将存储的化学能转化为电能。此外，还提供电极板，以便暂时接收和/或给出电子。优选地，电极板构成为薄壁的并且基本上为矩形，其中，电极板具有四个限定边。

分离器或分离器层这一概念在本发明的范畴中被理解为将两个电极板彼此间隔的设备。优选地，分离器层将两个具有不同极性的电极板间隔开。优选地，分离器层暂时容纳电解质。特别优选地，分离器层至少暂时容纳锂离子。优选地，分离器层实际上构成为电子的绝缘体。优选地，分离器层构成为薄壁的和平板状的。优选地，分离器层的几何形状与相邻电极板的形状相符。特别优选地，分离器层限定边的长度比特别是相邻电极板的平行的相应限定边更长。

电极板的极性这一概念在本发明的范畴中被理解为，该电极板与电极堆栈上级电压源的正极或者负极电学相连。在这种情况下，电极板与上级电压源的正极或者负极相连，并且具有第一极性或者第二极性。具有第一极性的电极板优选构成为阳极，具有第二极性的电极板优选构成为阴极。在这种情况下，“阳极”的概念指明在充电状态中负充电的电极。

安装这一概念在本发明的范畴中被理解为一个过程，在该过程中，将分离器层或电极板提供给上级电极堆栈。优选地，将分离器层或电极板提供给电极堆栈，使得各层的限定边实际上相互平行地安装。优选地，将分离器层或电极板提供给电极堆栈，使得所提供的层实际上全面接触相邻的层。

导向设备这一概念在本发明的范畴中被理解为这样一种设备，它将要提供给电极堆栈的层暂时以形状配合的和/或力配合的方式来固定，该层被提供到电极堆栈并安装在电极堆栈的层上。提供导向设备，将层在其安装之后释放在电极堆栈中。优选地，导向设备构成为夹持设备。优选地，导向设备是自动化的，其特别用于提高重复精度。优选地，导向设备由电脑控制。优选地，导向设备具有一对轧辊或圆筒，分离器层会暂时位于其间。特别优选地，轧辊对的间距是可变的。