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TWI429127B - 處理塗層片的裝置與方法 - Google Patents

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TWI429127B
TWI429127B TW096116856A TW96116856A TWI429127B TW I429127 B TWI429127 B TW I429127B TW 096116856 A TW096116856 A TW 096116856A TW 96116856 A TW96116856 A TW 96116856A TW I429127 B TWI429127 B TW I429127B
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Antoni S Gozdz
Charles E Martin
Jr Gilbert N Rilery
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A123 Systems Inc
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Description

處理塗層片的裝置與方法
本申請案主張於2006年5月12日提出申請之美國臨時申請案第60/799,894號的優先權，所述申請案以引用的方式完整結合於本說明書中。
本揭露案是關於電化儲存單元(電池)之構造。詳言之，本揭露案是關於用於製備供在組裝電池中使用之電極片的裝置與方法。
用於儲存以及提供電力之設備已被使用很長時間。此等通常被描述為“電池”之設備包括電化電池以及在至少一組端子之間提供電位之電池的集合。端子可連接至電力(例如，直流DC)負載，以激勵所述負載或給負載供電。電池包括乾電池、濕電池(例如，鉛酸電池)以及通常可將以化學方式可獲得的電動勢轉化為電流的其他類型的單元。
有時將電池分類為“一次”型以及“二次”型。一次電池為來自製造商之具有有限電化容量且在使用後耗盡以及丟棄之單次使用單元(例如參見Handbook of Batteries (電池手冊)，David Linden以及Thomas Reddy編輯，McGraw－Hill Professional Publishing，2001年)。二次電池可在使用後進行“再充電”，從而允許經由顛倒放電過程至某程度而重複使用同一電池。
為了增加電池放電速率，已將電池配置為利用電池之陽極(負)元件與陰極(正)元件之間的大的表面區域。一種此類設計包括在電解質溶液中置放許多平行板，以允許在陽極與陰極之間進行離子遷移。另一設計使用多孔膜分隔陽極材料與陰極材料之平坦分層片，接著將層卷為捲筒(稱為“膠凍卷(jelly roll)”)，其提供緊密且機械穩定的電池。在卷式電池設計中，若電池之空間考量所允許，則使用陽極、分隔物、陰極及(再次)分隔物、材料之多重交替片，且陽極片共同連接至陽極端子而陰極片共同連接至陰極端子。可將所述設備卷為圓柱狀或已知為稜柱構形之其他幾何形狀。
將整個設備封裝於一剛性外殼中，所述外殼通常為圓柱或稜柱(矩形)罐。防止陽極材料與陰極材料以及端子電接觸，以避免發生短路或電池放電(經由連接至電池之電力負載之經由所需端子的放電除外)。
本發明提供用於建構電化儲存設備之裝置與方法。提供改良的裝備及方法以用於將導電接頭連接至塗層電極片，所述塗層電極片包括基板以及在所述基板之一側或兩側上的電極層。自所述基板之選定區域移除電極材料以允許附接接頭。在一或多個實施例中，藉由在將電極材料暴露於溶劑下之同時，將熱量施加至塗層片而改善了在移除塗層材料後所暴露的基板品質，以及改善移除材料的速度及容易性。觀察到完成移除過程所需之時間量顯著減少。在製備電化儲存設備中，根據一或多個實施例之方法及裝置用於處理陽極、陰極或兩者。
一態樣提供一種用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置。所述裝置包括具有用於接納塗層電極片之加熱表面的加熱站。溶劑施用器經定位以將溶劑遞送至塗層電極片之一或多個選定部分。刮板經定位以接觸塗層電極片，且自暴露於熱量及溶劑下之部分塗層電極片移除電極塗層。
在特定實施例中，溶劑施用器包括液體泵、溶劑吸收氈墊或襯墊，或噴霧施配器或滾筒。在一些實例中，刮板包括刀片或刷子。在一些實施例中，加熱表面為緊固至基座之板。在一些實例中，彈筒式電熱管(cartridge heater)罩蔽於基座之主體中。在一些實例中，裝置亦包括溫度控制電路。在特定實施例中，裝置包括鄰接加熱表面而定位的熱電偶。在一些實施例中，裝置亦包括經定位以在裝置之出口端上捲起經刮擦塗層片的卷取卷軸。在特定實施例中，裝置包括經定位以將導電接頭附接至塗層片之經刮擦部分的接頭施用器。在一些實例中，接頭施用器包括熔接器。
另一態樣提供一種用於選擇性地移除塗層片之部分的方法。所述方法包括提供包含導電基板以及電極層之塗層片。將熱量施加至所述塗層片之一區域，並將溶劑施加至位於所述塗層片之加熱區域中的所述電極層之一或多個選定部分。移除暴露於溶劑下的部分電極層，以暴露下方的導電基板。
在一些實施例中，將塗層片之一區域加熱至約100℃或更高之溫度。在特定實施例中，加熱溶劑。在一些實例中，自浸透溶劑之氈墊或襯墊施加溶劑，其中所述浸透溶劑之氈墊或襯墊視需要被加熱至約100℃或更高之溫度。在一些實例中，藉由藉由噴塗或輥壓來施加所述溶劑。在特定實施例中，設定停留時間，在所述停留時間期間，熱量流通量與溶劑流通量在相反方向上流動。舉例而言，停留時間為約0.1秒至約5秒。在特定實施例中，電極層包含黏合劑，且溶劑使所述黏合劑溶解或膨脹。在一些實施例中，藉由機械研磨(例如，藉由刷拭或刮擦)移除暴露於溶劑下的部分電極層。在一些實例中，所述方法更包括藉由熔接(例如，電阻熔接或超音波熔接)、鉚接或壓接將導電接頭附接至暴露的導電基板。在一些實施例中，將經處理的塗層片捲繞至卷軸上。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
如上所述，已藉由將活性材料(陽極、陰極)層以及目前應用所需之呈各種幾何形狀的分隔隔膜層共同捲繞來形成電池。將一些電池卷成圓柱形狀，而其他電池具有矩形或其他形狀的橫截面，且據稱具有“稜柱形”構形。如在下文中更詳細地描述，一些電池採用自各電極層延伸之導電接頭來形成端子且連接至外部連接器及電池外殼。
圖1展示電池設備100之一部分。藉由分隔物隔膜(separator membrane)106來分隔陽極104及陰極108之條帶或片。例示性說明之實施例包括層狀的一陽極104以及層狀的一陰極108，但替代實施例包括多個此等層狀結構。陽極104與陰極108之組合物取決於電池之具體類型，且在導電基板上包括一電活性材料層。所述電活性材料層通常包括黏合劑且(視情況)包括此項技術中已知之額外的導電材料，例如，碳。在一或多個實施例中，基板充當集電體(current collector)。合適基板之非限制性實例包括：鋁、不銹鋼、鈦、石墨纖維，以及電極電位下電化穩定的其他導電集電體片材料。
各陰極108包括自陰極108延伸的陰極導電接頭114(例如，由鋁製成)。陰極108包括一安置於導電基板(例如，集電體)上之電活性材料層。在一或多個實施例中，使用傳統上用於形成鋰離子電池之陰極層的材料。用於鋰離子電池之電活性陰極材料之非限制性實例包括：LiCoO2 、LiMn2 O4 、LiNi0.2 Co0.8 O2 、LiFePO4 、LiNi0.33 Co0.33 Mn0.34 O2 以及(Li,Nb)(Fe,Mn)PO4 。在某些實施例中，將LiFePO4 用作陰極電活性材料。
陽極104包括一安置於導電基板(例如，集電體)上之電活性材料層。合適陽極材料包括(但不限於)傳統上用於形成鋰離子電池之陽極層的材料。有用陽極材料之非限制性實例包括：天然或合成石墨、硬質碳、焦炭、鈦酸鋰尖晶石、金屬，以及其他材料。各陽極104包括自陽極104延伸之陽極導電接頭112。陽極導電接頭112(例如，由銅製成)具有導電性，且提供至陽極104之電耦接以及熱耦接。陽極導電接頭112及陰極導電接頭114位於電池裝置100之相對末端上。分隔物隔膜106為多孔膜，且允許離子在陽極104與陰極108之間傳輸，但其為電絕緣的且用於使兩個電極彼此隔離。
藉由在將帶形材料102共同捲繞為稱作“膠凍卷”之卷式部分110來形成設備100。為提供至電池端子之電性連接，在結構被捲起前，在結構內以謹慎選定的間隔藉由熔接或其他連接而插入多個陽極導電接頭112、陰極導電接頭114。在特定實施例中，採用超音波熔接或雷射熔接。在一些實施例中，使用鉚接或壓接來連接接頭。圖2說明設備之陽極部分，其展示一群組自電池設備之卷式部分110延伸的集電極陽極導電接頭112。例如由習知材料(諸如鋁或鋼)製成之金屬罐120罩蔽整個膠凍卷總成，且為總成提供機械保護、防止污染、充當散熱片，以及提供電極端子(未圖示)。在操作中，接觸陽極104且自卷式部分110之一端延伸出之第一組陽極導電接頭112共同形成電池設備的陽極端子。接觸陰極材料108且自卷式部分110之另一端延伸出之第二組陰極導電接頭114共同形成電池設備的陰極端子。在特定實施例中，將相同極性之導電金屬接頭聚集在一起，且藉由鉚接、壓接、用螺釘緊固，或雷射或電阻熔接將所述導電金屬接頭附接至電池之外部連接器，以及附接至外部金屬罐120的平坦底部。在將金屬罐120密封之前，使用已知技術或經由在充分填充後塞住之金屬罐120中的埠將電解液或凝膠引入電池的內部容積中。
為形成突出的陽極104及/或陰極108，自電極之邊緣移除電活性材料層之部分，以產生將附接各接頭之用於進行電接觸的清潔表面。電極材料之移除使導電接頭能夠牢固且緊密地附接至導電基板(經由所述基板傳導電池內之化學反應所產生的電流)。例如藉由電熔接、雷射熔接或超音波熔接、鉚接、壓接或其他類似技術將接頭電性連接至基板之暴露部分(例如，集電體)。
對於製備用於附接電極導電接頭112、114之塗層電極片104、108，可使用若干方法。製造用於接頭附接目的之無塗層基板的已知方法包括：(1)“中斷式塗佈”，藉由該方法，在塗佈過程期間，有意跳過(不塗佈)基板之一區域；及(2)藉由研磨方法(有或無溶劑之輔助)選擇性地自基板移除塗層材料。此等方法因為各種原因並不令人滿意。中斷式塗佈為在基板上留下用於接頭附接之塗佈空白之有效方法，但其不能靈活地應對接頭位置之改變，且通常產生在導電基板片之整個寬度上延伸之無塗層區域，從而對電極電容有負面影響。此外，限制可附接之接頭的數目而不會對電池容量造成實質影響。選擇性移除是靈活的，而研磨方法是耗時的且受變化的品質程度的控制。當自薄箔移除緊緊黏著之電極材料時，尤其是當電極材料塗佈於箔(其亦可由導電性黏附力增強塗佈進行預處理)之兩側時，使用典型刮擦方法尤其難以獲得合適的品質。
相反，根據本文中之一或多個實施例之裝置與方法提供電極材料之甚至自具有緊緊黏附至兩側之電極材料的非常薄的箔(例如，約10微米至20微米厚的銅或鋁)的快速並品質良好的移除。在一或多個實施例中，藉由施加熱量至塗層片，同時使電極材料暴露於溶劑，改良了移除電極層後之暴露的基板的品質以及自基板移除材料的速度及容易性。與室溫過程相比，例如使用加熱基座來加熱，顯著地減少溶劑自基板分離電極材料所需的時間。在至少一些實例中觀察到的額外優勢為在電極材料移除後，基板(例如，箔)之幾乎如鏡般之清潔度。似乎電極材料本質上自基板以很小阻力剝離。此外，熱量有助於殘餘溶劑之快速蒸發。亦證明了產出處理率之顯著增加。舉例而言，與類似未加熱或室溫方法及裝置相比，使用根據特定實施例之具有加熱基座之方法及裝置使帶接頭之電極的總成速度改良了至少40%，從而達成每分鐘7件(亦即，4接頭電極)之產出率。
在一或多個實施例中，將熱量自熱源施加至塗層片。在至少一些實施例中，熱源與所述塗層片接觸。在特定實施例中，將熱源施加至塗層片之基板側。舉例而言，熱源為加熱基座或板。在一些替代實施例中，亦設想輻射加熱或雷射束預熱。根據一或多個實施例，將基座板加熱至高於60℃之溫度，例如，約100℃或更高、約110℃或更高，或約120℃或更高。將塗層電極片定位為使得待移除(且接著施加接頭)之電極層之電極片的部分位於加熱表面上。在一個實施例中，加熱基座包括彈筒式電熱管及熱電偶以提供控制基座溫度所需之熱量及反饋。在熱電偶破裂或斷開連接之情況下，可斷開至彈筒式電熱管之輸出繼電器，從而消除失控加熱不均勻的機會。例如可藉由使用可機械加工的陶瓷材料來使使加熱器與周圍的支撐結構隔離。
在一或多個實施例中，如圖3中之透視圖中所示採用加熱站500。加熱器包括基座48，其由固定件(mount)47緊固。板49由固定螺釘53緊固至基座48。基座48及板49是由插入至基座48之主體中之彈筒式電熱管50加熱。一可選熱電偶51如圖所示，其可鄰近基座48而安裝。熱電偶將基座及板之溫度維持至預設溫度。相關聯之控制電路確保溫度控制且有助於防止過熱。在使用中，使塗層電極片通過板49之暴露且經加熱的表面。所述電極片前進並於電極片之待移除電極層的部分位於板49之加熱表面的上方的位置上停頓。一旦經處理，則電極片再次前進，使得可處理所述電極片之後繼部分。
在大多數情況下，已觀察到：單獨加熱並不完全有效地促進電極塗層自基板之移除。根據特定觀察，留於加熱基座上達一延長的時期(亦即，約1小時)之塗層基板並未展示塗層黏著力之減少。因此，為促進選擇性塗層移除，通常將溶劑施加至加熱區域中的電極材料塗層。在至少一些實例中，溶劑施用器之形狀賦予待移除之塗層區域的大小及形狀。
在特定實施例中，溶劑分配系統將溶劑投與待移除電極材料之區域中的電極片表面。施加之溶劑量足以移除電極材料之理想區域，且例如是可藉由考慮待清潔的區域以及電極孔隙率來進行估計，且通常包括一些溶劑餘量。用於施加溶劑之合適方法的非限制性實例包括此項技術中已知之任何適當的方法，例如噴塗、抽汲或自浸透溶劑之襯墊的施加。在一些實例中，使用溶劑施用器(例如，非編織或毛氈襯墊(felt pad))按壓電極片使其與加熱基座接觸。在特定實施例中，例如是使用機械泵將溶劑逐漸施加至襯墊。舉例而言，使用其中藉由在泵腔室內位移一預定容積而遞送恆定體積之流體的定量泵來施加溶劑。將溶劑遞送至可吸收溶劑之基板，例如具有待移除之電極塗層區域之適當大小以及形狀的氈墊或襯墊。氈墊或襯墊與電極表面接觸達一預定停留時間。在一些實施例中，在各應用前，使用小直徑管道自儲蓄器抽汲出一設定量的溶劑至襯墊，以提高至電極之一致量的遷移。在各種替代實施例中，使電極片與熱源接觸，且藉由噴塗、滴注、輥壓或其他施用器方法來施加溶劑。在一些實施例中，亦可以結合加熱基座使用浸透溶劑之加熱襯墊來加熱溶劑。在特定實施例中，當基板具有低導熱率時，舉例而言，可以使用電加熱器或加熱流體交換器將浸透溶劑之襯墊加熱至約100℃或更高之溫度。
溶劑例如是藉由導致電極塗層中之黏合劑的膨脹或溶解而使塗層自基板脫開。在一或多個實施例中，電極層包括一或多種粉末狀活性材料、一或多種導電添加劑(例如高比表面積碳)，以及聚合黏合劑材料。合適黏合劑之非限制性實例包括聚(偏二氟乙烯)(poly(vinylidene difluoride),PVDF)均聚物、聚(偏二氟乙烯)共聚物以及聚(偏二氟乙烯)三聚物、具有纖維素材料之苯乙烯丁二烯橡膠(styrene－butadiene rubber,SBR)乳液(諸如羧甲基纖維素(carboxymethylcellulose,CMC))、聚(氧化乙烯)均聚物、聚(氧化乙烯)共聚物以及聚(氧化乙烯)三聚物，及其類似物。合適溶劑為彼等能夠溶解電極層或使電極層膨脹之溶劑。在一些實例中，溶劑對電極塗層具有良好的溶解度且其例如為非質子極性溶劑。在一或多個實施例中，所使用之溶劑為強烈膨脹的溶劑或聚合黏合劑材料的良好溶劑。在一些實例中，溶劑具有實質上高於所採用之加熱基座所產生的溫度的沸點，以便減少溶劑之揮發(以及增加安全性)。在一些實例中，溶劑具有低黏度以增加溶劑流通量。合適溶劑之非限制性實例包括：可被安全地加熱至約130℃至160℃的N－甲基吡咯啶酮(N－methylpyrrolidinone,NMP)(沸點202℃至204℃)、嗎福啉N－氧化物(morpholine N－oxide,MNO)、γ－丁內酯(gamma－butyrolactone,γ－BL)、二甲亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)、二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)，以及聚(偏二氟乙烯)(PVDF)或其共聚物以及三聚物。舉例而言，當採用PVDF黏合劑時，NMP以及γ－BL為可用黏合劑。在另一實例中，當採用水可溶解之黏合劑混合物(例如羧甲基纖維素(CMC)與苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)乳液之混合物)時，可將水用作膨脹劑或助溶劑。二甲苯以及甲苯為可用於SBR－CMC黏合劑之溶劑的其他實例。
在一或多個實施例中，設定一段停留時間，在該停留時間期間，熱量流通量與溶劑流通量在相反方向上流動，從而促進電極層之部分自基板/電極界面之更完全及更快速的膨脹以及脫離。舉例而言，當將溶劑自襯墊施加至電極層之頂部多孔表面時，其必須朝向基板流動/滲透經過多孔電極層。然而，當加熱基座在塗層片之另一側上時，熱量流通量為自基座朝向浸透溶劑之襯墊，因此所述兩個流通量(熱量與溶劑)為對流。因此，浸透溶劑之電極層的最熱部分是在基板/電極界面上，在該界面上，溶劑濃度可能是最低的。然而，此區域中之增加的溫度傾向於使具有有限溶劑量之黏合劑的膨脹比在敞開的頂部表面更有效。停留時間是視電極塗層以及塗層組合物之厚度以及密度而變。在一些實施例中，停留時間在約0.1秒至約5秒之間的範圍內，例如在約1秒與約3秒之間，或在約1秒與約1.5秒之間。
在一些替代實施例中，如上所述將溶劑施加至未加熱的塗層電極。雖然此使電極塗層軟化且允許其被選擇性移除，但通常需要溶劑之更長的停留時間。在一些實例中，停留時間比使用加熱時長約40%或更多。在一些狀況下，將加熱過程用於一個電極(例如，陰極)，但不用於另一電極。
繼暴露於溶劑及/或熱量後，例如藉由機械方法自經處理之表面移除膨脹及/或軟化的電極材料。在一或多個實施例中，經處理之電極片前進至電極層移除刮擦站，所述電極層移除刮擦站包括能夠移除不需要之材料的設備。本文中所使用之“刮板”廣泛地指用於藉由機械方法移除材料之設備，例如，刀片或刷子。一例示性設備包括鋒利的條帶(例如，鋒利的金屬條帶或邊緣刀片)，其橫越電極材料之表面而被牽引。作為一非限制性實例，設備為具有鋒利邊緣(例如，具有45°雙側斜面之1/16"條帶)之鋼條帶。在一些實例中，經由機械致動器來附接以及定位條帶。舉例而言，馬達使刮板下降至電極材料表面且在所述表面上移動刮板。在一或多個實施例中，刮板自電極片之一個邊緣移向另一邊緣，隨其拖引鬆脫的材料，直至鬆脫的材料自電極片之邊緣掉落。在一些實施例中，採用真空拾取來捕獲鬆脫的材料並且減少微粒污染。
在一些實施例中，被處理之電極片在其上表面與下表面兩者上均包括一電活性材料層。在此等狀況下，處理塗層電極之一個表面，且接著將電極片重新引入加熱及刮擦站以處理另一表面。
圖4說明根據一或多個實施例之用於自塗層電極片之選定部分移除電極塗層的裝置400(例如，塗層移除機)。將一塗層片自一捲筒402處理至另一捲筒404。在捲筒402與404之間，塗層片經過包括溶劑施用器406以及加熱基座408的站401，該溶劑施用器406與加熱基座408分別將計量之溶劑與熱量施加至塗層片之選定部分。塗層片接著前進至多個清潔站410，在清潔站410處，自塗層片之經熱量及溶劑處理之選定部分機械地移除電極塗層材料。繼清潔之後，將塗層片捲繞至捲筒404上。
圖5A提供根據一或多個實施例之用於自塗層電極片之選定部分移除電極塗層之裝置700的另一圖示。所述裝置包括溶劑施用器系統，所述溶劑施用器系統包括：用於供給溶劑之溶劑泵710、用於施加溶劑至塗層電極片之選定部分的毛氈襯墊712，以及襯墊固持器714。具有內部核心加熱器之加熱基座720是用於將熱量施加至塗層電極片之區域。亦展示的為用於移除電極塗層之暴露至熱量以及溶劑下之選定部分的刮擦總成。所述刮擦總成包括刮刀固定件(scraper blade mount)730、交叉腹板刮擦致動器(cross－web scraping actuator)732，以及用於控制刮擦深度之精確線性滑塊(precision linear slide)734，該精確線性滑塊734是由伺服馬達(servo motor)736所驅動。圖5B提供額外的細節，其列出用於遞送溶劑之溶劑管道711、溶劑襯墊致動器(solvent pad actuator)713、腹板夾鉗(web clamp)731、用於移除暴露於溶劑及熱量下之電極材料的刮刀733、腹板夾鉗缸(web clamp cylinder)735，以及刮擦致動器(scrape actuator)737。
繼移除塗層電極片之理想區域中的電極材料之後，將彙集的接頭附接至下伏基板之清潔的暴露表面。在一些實施例中，將經清理以及刮擦之電極材料捲繞於卷軸上，自該卷軸對其進行處理以附接接頭。在一些實例中，所述卷軸為安裝於用於製備塗層電極片之裝置上之軸上的可抽取式卷軸。用於附接接頭之合適方法的非限制性實例包括習知方法，諸如熔接(超音波熔接或雷射熔接)、鉚接以及壓接。清潔的箔基板促進良好的超音波熔接。將帶接頭之電極片組裝成電化儲存設備。
圖6說明用於組裝如本文中所描述之卷式電池設備之例示性裝置與方法。卷軸303及307固持分隔物隔膜106的片材料。卷軸305固持帶接頭之陽極104的片材料，且卷軸309固持帶接頭之陰極108的片材料。分隔物隔膜106的片材料、陰極108的片材料及陽極104的片材料在站311上彙集。將片(包括帶接頭之電極基板)共同捲繞至卷軸315。在一或多個實施例中，按需要增加此項技術中已知之其他處理裝置及/或步驟，以完成電池之卷式部分110的製造。
在組裝設備中，共同捲繞片廣泛地包括如下過程：將一或多層片或片狀材料一起捲繞至卷軸或圍繞彼此捲繞，以產生各材料之螺旋形構形，在該構形中散佈其他材料。確切的最終結果並不必須為圓柱形狀。圍繞一軸進行盤繞、捲起或捲繞並不要求層圍繞所述軸形成精確的圓形層。其他滾筒狀或堆疊狀結構亦作考量，例如，稜柱形橫截面構形。在一些實施例中，滾筒形成半徑遞增而非恆定半徑的圓環。
雖然傳統的電池設計通常努力為高功率應用提供理想結果，但使用如本文中所描述而製得之帶接頭之塗層電極的特定電池設計，可以獲得低阻抗的設計，以改善高功率應用以及高電流應用的電氣特性。電池內部及端蓋之低電阻亦減少了電池之熱量產生以及耗散。例如，參見2006年9月5日提出申請之共同申請中的美國專利申請案第11/515,597號，其名稱為“Battery Cell Design and Method of its Construction”(“電池設計以及建構其之方法”)，該專利以引用之方式併入本文中。
作為非限制性實例，提出將具有LiFePO4 /石墨化學成份之鋰離子電池用於高功率應用。使用習知方法用電活性材料塗佈集電體之兩側來製造電極。舉例而言，兩側之陰極與陽極之厚度分別為200微米與100微米。陽極集電體與陰極集電體之厚度為約10微米至20微米。分隔物之厚度為約25微米。鋁以及銅之導電接頭分別具有約0.1 mm x 4 mm以及0.015 mm x 5 mm之尺寸(橫截面)，且分別沿陽極與陰極之邊緣彼此間隔開。使用本文中所描述之方法以及裝置附接所述接頭。將片同心地捲繞成卷式電池構形，諸如“186509或“26650”電池尺寸。18650電池類型中之陰極與陽極之長度分別為約55 cm以及約61 cm。26650電池類型中之陰極與陽極之長度分別為約150 cm以及約156 cm。使用雷射熔接將導電接頭接合至陽極以及陰極集電體。分別使用銅以及鋁條帶(8 mm x 0.1 mm x 2.0 cm)將膠凍卷接合至鋼罐以及頂蓋(header)。
在回顧了本描述後，熟習此項技術者應瞭解本揭露案之各種態樣的有用修改以及等效替代，而不脫離本發明之範疇，且本發明之範疇並不限於以上所揭露之特定實施例。
47．．．固定件
48．．．基座
49．．．板
50．．．彈筒式電熱管
51．．．熱電偶
53．．．固定螺釘
100．．．電池設備
102．．．帶形材料
104．．．陽極
106．．．分隔物隔膜
108．．．陰極
110．．．卷式部分
112．．．陽極導電接頭
114．．．陰極導電接頭
120．．．金屬罐
303、305、307、309、315．．．卷軸
311、401．．．站
400、700．．．裝置
402、404．．．捲筒
406．．．溶劑施用器
408．．．加熱基座
410．．．清潔站
500．．．加熱站
710．．．溶劑泵
711．．．溶劑管道
712．．．毛氈襯墊
713．．．溶劑襯墊致動器
714．．．襯墊固持器
720．．．加熱基座
730．．．刮刀固定件
731．．．腹板夾鉗
732．．．交叉腹板刮擦致動器
733．．．刮刀
734．．．精確線性滑塊
735．．．腹板夾鉗缸
736．．．伺服馬達
737．．．刮擦致動器
圖1說明卷式電化儲存設備。
圖2說明圖1之卷式設備之一個末端，該末端具有多個自其延伸之接頭。
圖3為根據一或多個實施例之加熱裝配的透視圖。
圖4為根據一或多個實施例之用於選擇性地自塗層電極片移除塗層之裝置的示意圖。
圖5A至圖5B為根據一或多個實施例之用於選擇性地自塗層電極片移除塗層之裝置的透視圖。
圖6說明一用於捲繞圖1以及圖2之設備的系統。
400．．．裝置
401．．．站
402、404．．．捲筒
406．．．溶劑施用器
408．．．加熱基座
410．．．清潔站

Claims (22)

  1. 一種用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，所述裝置包含：加熱站，其具有用於接納塗層電極片之加熱表面，其中所述加熱表面為緊固至基座之板；溶劑施用器，其經定位以將溶劑遞送至所述塗層電極片之一或多個選定部分；刮板，其經定位以接觸所述塗層電極片，並自暴露於熱量及所述溶劑下之部分所述塗層電極片移除電極塗層；以及罩蔽於所述基座之主體中之彈筒式電熱管。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，其中所述溶劑施用器包含液體泵以及溶劑吸收氈墊或襯墊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，其中所述溶劑施用器包含噴塗施配器或滾筒。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，其中所述刮板包含刀片或刷子。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，更包含溫度控制電路。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，更包含熱電偶，經定位鄰接於所述加熱表面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，更包含卷軸，經定位以捲起經刮擦塗層片。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，更包含接頭施用器，經定位以在所述裝置之出口端將導電接頭附接至所述塗層電極片之經刮擦部分。
  9. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的裝置，其中所述接頭施用器包括熔接器。
  10. 一種用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，所述方法包含：加熱塗層片之一區域，所述塗層片包含導電基板以及電極層；將溶劑施加至位於所述塗層片之加熱區域中的所述電極層之一或多個選定部分；以及移除暴露於所述溶劑下的部分所述電極層，以暴露下方的所述導電基板，其中設定一停留時間，在所述停留時間期間，熱量流通量與溶劑流通量在相反方向上流動。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中將所述塗層片之一區域加熱至約100℃或更高之溫度。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中將所述溶劑加熱。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中所述溶劑是自浸透溶劑之氈墊或襯墊所施加。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中將所述浸透溶劑之氈墊或襯墊加熱至約100℃或更高之溫度。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中藉由噴塗或輥壓來施加所述溶劑。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中所述停留時間為約0.1秒至約5秒。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中所述電極層包含黏合劑，且所述溶劑使所述黏合劑溶解或使其膨脹。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中藉由機械研磨來移除暴露於所述溶劑下的部分所述電極層。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中機械研磨包含刷拭或刮擦。
  20. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，更包含將所述塗層片捲繞至卷軸上。
  21. 如申請專利範圍第10項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，更包含將導電接頭附接至暴露的所 述導電基板。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之用於選擇性地移除塗層片之部分的方法，其中藉由熔接、鉚接或壓接附接所述導電接頭。
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