用于將自粘薄膜施加到蓄電單元上的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于至少部分范圍地制造蓄電單元(10)的方法，所述蓄電單元(10)包括蓄電單元殼體(12)，在蓄電單元殼體中安裝用于蓄電單元(10)運行所需的電極?隔板組件(30)，所述電極?隔板組件(30)具有層結(jié)構(gòu)(32)，該層結(jié)構(gòu)具有陰極層(36)和陽極層(34)的序列，相對置的陰極層(36)和陽極層(34)分別通過隔板層(38)彼此隔開，并且電極?隔板組件(30)具有組件表面(40)。按本發(fā)明的方法包括以下步驟：提供電極?隔板組件(30)，提供自粘地構(gòu)成的塑料薄膜(58)，并且將自粘的塑料薄膜(58)施加到組件表面(40)的至少一個局部區(qū)域上。本發(fā)明相應(yīng)地涉及一種裝置，其具有相應(yīng)構(gòu)造的單元，借此能實施按本發(fā)明的加工步驟。
【專利說明】
用于將自粘薄膜施加到蓄電單元上的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于至少部分范圍地制造蓄電單元的方法和裝置。所述蓄電單元包括蓄電單元殼體，在該蓄電單元殼體中安裝有用于蓄電單元運行所需的電極-隔板組件。所述電極-隔板組件具有一個包括一系列陰極層和陽極層的層結(jié)構(gòu)，相對置的陰極層和陽極層分別通過隔板層、尤其是多孔構(gòu)造的隔板層彼此隔開。
【背景技術(shù)】
[0002]如此構(gòu)造的蓄電單元例如可用于構(gòu)造動力電池，該動力電池安裝在混合動力車輛或電動車輛中?；旌蟿恿囕v或電動車輛具有電機作為驅(qū)動裝置，其由動力電池供電。在混合動力車輛中，除電機外還使用另一驅(qū)動裝置、通常是內(nèi)燃機。而電動車輛僅通過電機驅(qū)動。所用電機通常被設(shè)計為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機，其中，可轉(zhuǎn)動支承的轉(zhuǎn)子被位置固定的定子包圍。作為驅(qū)動裝置可使用同步電機、尤其是混合同步電機。
[0003]動力電池是高壓蓄電器，其可具有250?420V的電壓水平。為了達到該電壓水平，動力電池包括大量串聯(lián)連接的蓄電單元。在此，蓄電單元通常組合或者說連接成較小的組、即所謂的蓄電模塊，蓄電模塊相互串聯(lián)形成動力電池。另外，在汽車領(lǐng)域中為構(gòu)造動力電池使用鋰離子蓄電單元。
[0004]已知多種可用于制造電極-隔板組件的方法，所述電極-隔板組件具有層結(jié)構(gòu)，其中，相對置的陰極層和陽極層分別通過隔板層彼此隔開。已知這種方法尤其是用于在鋰離子蓄電單元中使用的電極-隔板組件。在三種這種制造方法中，制造電極-隔板組件的材料、即陰極材料、陽極材料和隔板材料都作為卷材被存儲。用于制造過程的輸入材料因而是卷材;制造電極-隔板組件所需的材料作為卷材被供應(yīng)給加工裝置。
[0005]當(dāng)蓄電單元構(gòu)造為鋰離子蓄電單元時，陰極即正電極通常是組合電極、即所謂的復(fù)合電極。該復(fù)合電極由本來的活性物質(zhì)、導(dǎo)電添加劑(可以例如是導(dǎo)電碳黑)、電極粘結(jié)劑例如聚偏二氟乙烯(PVDF)制成并且以層的形式被施加到鋁箔、即所謂的集電箔上。陽極即負電極通常也涉及組合的復(fù)合電極。在這種情況下，該復(fù)合電極也由本來的活性物質(zhì)(例如石墨)、導(dǎo)電添加劑(例如導(dǎo)電碳黑)和電極粘結(jié)劑(例如可以是羧甲基纖維素(CMC)或苯乙烯丁二烯橡膠(SBR))制成，該復(fù)合電極以層的形式被施加到用作集電箔的銅箔上。涂層的鋁箔相應(yīng)于上述陰極材料。涂層的銅箔相應(yīng)于上述陽極材料。隔板材料通常是聚合物薄膜，其允許蓄電單元運行所需的離子迀移，因此相應(yīng)構(gòu)造成多孔的。
[0006]在第一種制造方法即所謂的堆疊方法中，分別作為卷材被存儲的隔板材料、陽極材料和陰極材料從相應(yīng)卷材上退繞、根據(jù)電極-隔板組件的幾何規(guī)格被裁剪并且隨后作為分散的陰極層、陽極層和隔板層被提供并被放入堆疊容器中，在將各個層放入堆疊容器中時保持一定的順序，從而相對置的陰極層和陽極層分別通過隔板層隔開。總體上產(chǎn)生松散的層結(jié)構(gòu)、即所謂的堆疊。
[0007]在第二種制造方法即所謂的平繞方法中，提供總共四個電極材料卷材:一個陰極材料卷材、一個陽極材料卷材和兩個隔板材料卷材。從這四個卷材上退繞的電極材料例如通過一個轉(zhuǎn)向輥(在該轉(zhuǎn)向輥上，四個本來的電極材料匯合或者說堆集或者說合并)供應(yīng)給一個旋轉(zhuǎn)的接收體，所述電極材料于是卷繞到該接收體上。在此，這四個卷材例如這樣相互設(shè)置，使得對于四個匯合的電極材料產(chǎn)生下述層順序:陰極材料、隔板材料、陽極材料、隔板材料。當(dāng)在接收體上卷繞預(yù)定數(shù)量的匯合的電極材料層時，將卷繞的電極材料與作為卷材繼續(xù)被提供的電極材料通過切斷而分離并且隨后被定形。總體上在該正極和負極電極的松散卷繞中產(chǎn)生卷繞的層結(jié)構(gòu)、即所謂的電池單元卷。
[0008]在第三種制造方法即所謂的Z形折疊方法中，陽極材料、陰極材料和隔板材料都作為卷材被存儲。這三種電極材料退繞并且例如被供應(yīng)給一個輥對并且通過該輥對相互連接，在此，陽極材料和陰極材料通過位于兩者之間的隔板材料相互隔開。在此，不僅陽極材料而且陰極材料僅在朝向隔板材料的一側(cè)上涂有電化學(xué)活性物質(zhì)。如此相互連接的電極材料通過轉(zhuǎn)向輥被制成Z形折疊的層結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向輥相應(yīng)于待制造的電極-隔板組件的尺寸彼此間隔開。
[0009]除了上述三種制造方法，已知另外的第四種制造方法即所謂的具有分散的電極的Z形折疊方法。在該制造方法中，僅隔板材料作為卷材被存儲。從一側(cè)向退繞的隔板材料中推入剪裁的陽極材料板并且從另一側(cè)也推入剪裁的陰極材料板，從而在此也產(chǎn)生Z形折疊的層結(jié)構(gòu)。
[0010]不僅在第一種制造方法即堆疊方法中而且在第三種制造方法即Z形折疊方法和第四種制造方法即具有分散的電極的Z形折疊方法中，電極既不彎曲，也不彎折。
[0011]所有四種上述制造方法的共同點在于，各個電極層或隔板層并未彼此固定連接。這導(dǎo)致，不僅各電極層即陽極層和陰極層，而且各隔板層，可運動或者說移動(例如在機械應(yīng)力下)。由此可在進一步處理或者說加工電極-隔板組件時出現(xiàn)電極定位錯誤，這可導(dǎo)致陰極不再環(huán)繞地位于陽極的表面中，這又可導(dǎo)致鍍鋰，鍍鋰可引起蓄電單元中的內(nèi)部細微短路。相應(yīng)蓄電單元應(yīng)作為廢品被揀出。
[0012]尤其是在借助堆疊方法(第一種制造方法)制造的電極-隔板組件中還可出現(xiàn)下述問題:在進一步處理或者說加工中，電極-隔板組件可扇形展開。由此，在電極-隔板組件放入由金屬制成的堅固殼體(這種殼體也稱為硬包)時可出現(xiàn)各陽極層、陰極層或隔板層的損傷。基于損傷，可在尚待進行的電極-隔板組件構(gòu)造中產(chǎn)生安全關(guān)鍵的內(nèi)部細微短路。這也是如此制造的電極-隔板組件即所謂的堆疊方案通常安裝在軟的由鋁復(fù)合箔制成的殼體中的原因。這種殼體也稱為袋包或軟包。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，改進現(xiàn)有的用于至少部分范圍地制造蓄電單元的方法和裝置。一方面，電極-隔板組件(其包括具有一系列陰極層和陽極層以及將相對置的層分離的隔板層的層結(jié)構(gòu))應(yīng)可安裝到任意構(gòu)造的蓄電單元殼體中，而且與層結(jié)構(gòu)的具體方案或者說與用于制造層結(jié)構(gòu)的制造方法無關(guān)。由此，應(yīng)可制造這樣的蓄電單元，其具有高的存儲容量，但同時操作簡單，即可簡單地加工或設(shè)置成蓄電模塊或動力電池，并且電極-隔板組件充分被保護免受外部機械作用。該要求尤其是被這樣的蓄電單元滿足，其中，借助堆疊方法制造的電極-隔板組件安裝在棱柱形地構(gòu)成的堅固的金屬殼體中，該金屬殼體優(yōu)選具有大于0.3或05mm的壁厚(這種金屬殼體也稱為硬包)。另一方面，蓄電單元應(yīng)能夠以簡單的方式低成本地制造。
[0014]該任務(wù)通過開頭所提類型的方法來解決，該方法包括下述步驟:提供電極-隔板組件，提供自粘地構(gòu)成的塑料薄膜，施加自粘的塑料薄膜到組件表面的至少一個局部區(qū)域上。
[0015]該任務(wù)還通過一種開頭所提類型的裝置來解決，所述裝置包括:組件提供單元，其構(gòu)造用于提供電極-隔板組件;薄膜提供單元，其構(gòu)造用于提供自粘地構(gòu)成的塑料薄膜;和施加單元，其構(gòu)造用于將自粘塑料薄膜到施加組件表面的至少一個局部區(qū)域上。
[0016]借助施加到組件表面至少一個局部區(qū)域上的塑料薄膜，固定、尤其是長期地固定陰極層、陽極層和分隔層之間的原始位置，即防止各個層相互運動或移動。因此，電極和隔板的原始位置總體上在電極-隔板組件內(nèi)保持固定。尤其是在借助堆疊方法制造的電極-隔板組件中因此確保，電極-隔板組件在其進一步處理或加工中不能扇形展開。因此借助堆疊方法制造的電極-隔板組件可放入或者說安裝到棱柱形構(gòu)造的堅固的金屬殼體(硬包)中，并且因此可制造這樣的蓄電單元，其具有高的存儲容量，并且電極最佳地利用了上述金屬殼體中的容積，并且同時操作簡單。由于塑料薄膜構(gòu)造成自粘的，因此無需使用附加的膠粘劑。也就是說，代替塑料薄膜和在其上被施加的膠粘劑層、如用于包裝目的的膠粘帶，可使用不具有這種膠粘劑層的塑料薄膜。這具有多個優(yōu)點:一方面，由此可節(jié)省可觀的材料成本，因為可能要使用的膠粘劑相對昂貴。另一方面，可由此減少蓄電單元的制造時間，因為可省卻否則施加膠粘劑所需的制造步驟。此外，蓄電單元沒有膠粘劑、即少用一種材料，因而避免了可能由膠粘劑引起的、對于其他安裝在蓄電單元中的材料的選擇的限制。另外，因為膠粘劑層具有例如30?50μπι的厚度(這例如由上述膠粘帶已知)，借助自粘地構(gòu)成的塑料薄膜可提高蓄電單元的能量密度。
[0017]上述任務(wù)因此被完全解決。
[0018]有利的是，自粘塑料薄膜構(gòu)造為附著薄膜，在此涉及軟塑料薄膜，其此外構(gòu)造得非常光滑，并且在沒有附加膠粘劑的情況下附著在光滑表面上，在待放入蓄電單元中的電極-隔板組件的情況下附著在電極或隔板表面上。該附著通過所謂的范德華力引起，該范德華力在塑料薄膜邊界面和被塑料薄膜貼靠的材料的邊界面之間產(chǎn)生。因此，電極-隔板組件的各個層的固定可在無附加膠粘劑(例如以上面所描述的膠粘劑層的形式)的情況下實現(xiàn)。
[0019]理想的是，借助本發(fā)明方法可為不同制造的電極-隔板組件固定各個層，尤其是為具有松散的層結(jié)構(gòu)或Z形折疊的層結(jié)構(gòu)或卷繞的層結(jié)構(gòu)的電極-隔板組件固定各個層。由此，具有層結(jié)構(gòu)的電極-隔板組件可放入或者說安裝在任意構(gòu)造的蓄電單元殼體中。尤其是可將借助堆疊方法制造的電極-隔板組件放入或者說安裝到棱柱形構(gòu)造的堅固的金屬殼體中。在該方案中可制造這樣的蓄電單元，其具有高的存儲容量且同時可簡單地操作。
[0020]除了上述電極-隔板組件外，還已知其它可以替代方式制造或者說構(gòu)造的電極-隔板組件，本發(fā)明方法可用于它們或者說借助本發(fā)明裝置可加工它們、例如所謂的局部層合的電極-隔板組件。在此原則上涉及這樣的電極-隔板組件，其中，構(gòu)成電極-隔板組件的陰極層、陽極層和隔板層的一部分相互粘結(jié)成層復(fù)合體，也就是說，部分層合的電極-隔板組件具有至少一個這種層復(fù)合體或包括多個這種層復(fù)合體。這種層復(fù)合體也稱為雙單元，其具有一定數(shù)量的陽極層和陰極層以及分隔它們的隔板層，例如以負電極、隔板、正電極、隔板、負電極的順序或，者以正電極、隔板、負電極、隔板、正電極的順序，并且彼此連接的層數(shù)量也可更大。在部分層合的電極-隔板組件中可想到多種方案。在第一種方案中，可將多個這種層復(fù)合體上下堆疊。作為替代方案，這種層復(fù)合體能以交替的極性被施加到隔板材料上并且隨后通過卷繞或折疊而形成部分層合的電極-隔板組件。
[0021 ]有利的是，通過卷繞將自粘塑料薄膜施加到電極-隔板組件上。借助該措施，塑料薄膜可以以簡單的方式施加到電極-隔板組件上。塑料薄膜在此可作為卷材被存儲或提供。于是通過轉(zhuǎn)動電極-隔板組件可從卷材上退繞所需的塑料薄膜量，并將其卷繞到電極-隔板組件上。此外確保可再現(xiàn)地并且定義地將塑料薄膜施加到電極-隔板組件上，這允許蓄電單元的可靠生產(chǎn)，并且確保電極-隔板組件的層結(jié)構(gòu)的良好壓緊。
[0022]有利的是，在電極-隔板組件上卷繞至少一層自粘塑料薄膜。該措施確保電極-隔板組件的各個層均勻地、關(guān)于卷繞所涉及的組件表面在所有側(cè)面被加載塑料薄膜，并且因此被可靠地固定。因此電極-隔板組件關(guān)于卷繞所涉及的組件表面最大可能地被保護以免受外部影響。優(yōu)選在施加單層塑料薄膜時塑料薄膜的起點和塑料薄膜的終點不形成對接，而應(yīng)該在關(guān)于整個待卷繞組件表面之中的較小的區(qū)域中在塑料薄膜的起點和塑料薄膜的終點之間具有搭接部，并且因此在該區(qū)域中具有下塑料薄膜和上塑料薄膜。
[0023]優(yōu)選在電極-隔板組件上卷繞兩層自粘塑料薄膜。通過第二層卷繞使塑料薄膜附著在自身上，由此可改善壓緊和因此改善各個層的固定。
[0024]在另一步驟中，將施加到組件表面上的塑料薄膜與繼續(xù)被提供的未施加的塑料薄膜斷開。因此塑料薄膜可作為卷材被提供，從而本發(fā)明方法總體上非常簡單。優(yōu)選斷開步驟緊接著施加步驟之后，這在塑料薄膜被卷繞到電極-隔板組件上時尤為有利。但作為替代方案也可想到，斷開步驟在施加步驟之前進行。當(dāng)被截斷的、例如帶狀的塑料薄膜片被施加到電極-隔板組件上時，例如可選擇該步驟順序。
[0025]在緊接在施加自粘塑料薄膜之后的另一步驟中，將電極-隔板組件放入蓄電單元殼體中。放入步驟可直接在施加步驟之后進行，即在已截斷的塑料薄膜片被施加到電極-隔板組件上時進行。但放入步驟也可緊接在斷開步驟之后進行，即在作為卷材被提供或存儲的塑料薄膜(連續(xù)材料)被卷繞到電極-隔板組件上之后進行放入。
[0026]在本發(fā)明的另一種方案中，塑料薄膜構(gòu)造成有彈性的。彈性并且因此可拉伸的塑料薄膜能實現(xiàn)特別好的力導(dǎo)入和因此壓緊和因此固定各個層。優(yōu)選可使用拉伸薄膜，其例如用于包裝食品。這種也稱為“保鮮膜”的薄膜采購成本低，因為其是大量生產(chǎn)的產(chǎn)品。有利的是，拉伸薄膜構(gòu)造成耐撕破的，這確保高的過程可靠性，因而可以高可靠性制造蓄電單元。作為替代方案可使用這樣的薄膜，其否則用于包裝或保護待運輸物品的領(lǐng)域中。這種薄膜也稱為拉伸薄膜。
[0027]在本發(fā)明的另一種方案中，塑料薄膜由聚烯烴制成。該聚合物的特征在于其具有足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性或者說化學(xué)穩(wěn)定性，這對于蓄電單元中的電解質(zhì)是必要的。優(yōu)選塑料薄膜由聚乙烯制成，借助其可在固定電極-隔板組件各個層方面實現(xiàn)特別好的結(jié)果。此外，由聚乙烯制成的塑料薄膜成本特別低，因為其是大量生產(chǎn)的產(chǎn)品。也可使用聚酯薄膜、例如由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的薄膜。
[0028]已表明，借助厚度為5?50μπι的塑料薄膜可實現(xiàn)特別好的結(jié)果。優(yōu)選使用厚度為10?30μπι的塑料薄膜。特別優(yōu)選使用厚度為12?18μπι、甚至12?15μπι的塑料薄膜。上面提到的塑料薄膜的特征在于，在使用它們時，既不顯著增大被卷繞的電極-隔板組件和因此蓄電單元的質(zhì)量，也不顯著增大其體積。
[0029]在本發(fā)明的一種優(yōu)選方案中，塑料薄膜至少在局部區(qū)域中構(gòu)造成穿孔的。優(yōu)選使用完全穿孔的塑料薄膜，即不是在局部區(qū)域中，而是在全部范圍上穿孔的塑料薄膜。穿孔的、尤其是宏觀穿孔的塑料薄膜至少在局部區(qū)域中具有通孔，各個孔可規(guī)則或不規(guī)則地設(shè)置。各個孔可借助打孔過程或沖孔過程在塑料薄膜中制出。至少在局部區(qū)域中穿孔的塑料薄膜的優(yōu)點在于，液態(tài)電解質(zhì)可更好地潤濕電極和隔板。此外，通過使用這種薄膜可提高比能量。作為替代方案可使用實膜、即無穿孔的塑料薄膜。
[0030]在本發(fā)明的另一種有利方案中使用另外拉伸的塑料薄膜。這種薄膜的特征在于更尚的穩(wěn)定性。
[0031]待安裝有電極-隔板組件的蓄電單元殼體優(yōu)選涉及由金屬制成的殼體或由復(fù)合箔、尤其是由鋁復(fù)合箔制成的殼體。由金屬制成的殼體應(yīng)當(dāng)是硬的或者說堅固的殼體，其優(yōu)選具有至少0.3或0.5mm的壁厚。這種殼體在技術(shù)術(shù)語中也稱為硬包。由復(fù)合箔制成的殼體涉及包裝形式的殼體。這種包裝式的蓄電單元殼體也稱為袋包或軟包。尤其是當(dāng)涉及上面提到的由金屬制成的堅固殼體時，可制造這樣的蓄電單元，其具有高的存儲容量并且同時操作簡單。已表明，借助本發(fā)明方法或使用本發(fā)明裝置制造的蓄電單元具有更長的使用壽命。這可歸因于通過(輕微的)機械壓力產(chǎn)生的改善的接觸，所述壓力由塑料薄膜施加到電極-隔板組件上、即具有隔板的電極裝置上。這尤其是適用于構(gòu)造為鋰離子蓄電單元的蓄電單元。不僅根據(jù)本發(fā)明的各個蓄電單元的使用壽命得以提高，而且安裝有這種蓄電單元的蓄電模塊或動力電池的使用壽命也得以提高。
[0032]借助本發(fā)明方法或本發(fā)明裝置，所有在蓄電單元中所需的電極和隔板可被定形，從而電極和隔板可與蓄電單元的端子連接并被放入蓄電單元殼體中。
[0033]尤其是當(dāng)借助本發(fā)明方法或使用本發(fā)明裝置以自粘地構(gòu)成的塑料薄膜卷繞借助堆疊方法或借助Z形折疊方法或借助具有分散的電極的Z形折疊方法制造的電極-隔板組件并且隨后將被卷繞的電極-隔板組件放入壁厚大于0.3或0.5mm的金屬殼體中時，可制造具有提高的能量密度并且因此提高的存儲容量以及改進的使用壽命的蓄電單元。
【附圖說明】
[0034]在附圖中示出并且在下述說明中詳細闡述本發(fā)明實施例。附圖中:
[0035]圖1借助示意圖示出棱柱形蓄電單元的原理結(jié)構(gòu)；
[0036]圖2借助示意圖示出具有層結(jié)構(gòu)的電極-隔板組件；
[0037]圖3借助示意圖示出本發(fā)明方法流程的概況或本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的概況；
[0038]圖4借助示意圖示出自粘地構(gòu)成的塑料薄膜施加到電極-隔板組件上；
[0039]圖5借助四個分圖示出被塑料薄膜不同地卷繞的電極-隔板組件；
[0040]圖6借助示意圖示出設(shè)有塑料薄膜的電極-隔板組件被放入蓄電單元殼體中。
【具體實施方式】
[0041]圖1借助示意圖示出蓄電單元10的原理結(jié)構(gòu)，該蓄電單元也可稱為蓄電池單元。如圖1的顯示可見，涉及構(gòu)造成棱柱形的蓄電單元。所述蓄電單元10包括蓄電單元殼體12，該蓄電單元殼體具有多個殼體壁，其中一個示例性地以附圖標(biāo)記14示出。殼體壁之一是蓄電單元10的蓋16。在蓋16上設(shè)置兩個接頭18、20，接頭18應(yīng)當(dāng)是蓄電單元10的正極接頭并且接頭20應(yīng)是蓄電單元10的負極接頭。此外，蓋16具有一個設(shè)有開口區(qū)域24的殼體開口 22。在殼體開口 22區(qū)域中設(shè)有通風(fēng)元件26，該通風(fēng)元件使殼體開口 22相對于蓄電單元10的環(huán)境28封閉。通過通風(fēng)元件26，處于壓力下的氣體可從蓄電單元10的內(nèi)部泄出，由此在存在故障的情況下可避免蓄電單元10爆炸。
[0042]圖1所示的蓄電單元涉及棱柱形的蓄電單元，但這在下面的實施方式方面不應(yīng)起任何限制作用。當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明方法或借助本發(fā)明裝置制造的電極-隔板組件也可安裝在不同構(gòu)造的蓄電單元殼體中、例如由鋁復(fù)合箔制成的殼體中。
[0043]借助本發(fā)明方法或本發(fā)明裝置提供這樣的可能性:具有層結(jié)構(gòu)的電極-隔板組件可安裝在任意構(gòu)造的蓄電單元殼體中。下面參考圖2再次詳細說明已經(jīng)多次描述的層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。
[0044]如在圖2的顯示中可見，借助本發(fā)明方法或本發(fā)明裝置制造的電極-隔板組件30具有層結(jié)構(gòu)32，該層結(jié)構(gòu)又包括一系列陽極層和陰極層，陽極層之一設(shè)有附圖標(biāo)記34并且陰極層之一設(shè)有附圖標(biāo)記36。由視圖可進一步看出，陽極層34和陰極層36通過隔板層彼此隔開，隔板層之一設(shè)有附圖標(biāo)記38。電極-隔板組件30包括組件表面40，在該組件表面上應(yīng)施加自粘塑料薄膜。制造電極-隔板組件30的材料作為卷材被存儲或者說提供，這在圖2中通過用于陰極材料的卷材42、用于陽極材料的卷材44以及用于隔板材料的卷材46來表示。陽極材料、陰極材料和隔板材料通過開頭所描述的制造方法之一、即堆疊方法或平繞方法或Z形折疊方法或具有分散的電極的Z形折疊方法加工成電極-隔板組件30，這通過箭頭48、50、52示出。
[0045]盡管圖2的顯示可推測，所顯示并且因此待放入蓄電單元殼體中的電極-隔板組件30基于所顯示的陽極層34、陰極層36和隔板層38的布置借助堆疊方法制成并且因此涉及松散的層結(jié)構(gòu)，但這不應(yīng)起任何限制作用。結(jié)合圖2所做的說明也相應(yīng)適用于借助其它制造方法之一制成的電極-隔板組件、即Z形折疊的層結(jié)構(gòu)或卷繞的層結(jié)構(gòu)，但也適用于前面所描述的部分層合的電極-隔板組件。
[0046]如由圖2的顯示可見，待放入蓄電單元殼體中的電極材料30具有包括多個層序列的層結(jié)構(gòu)，所述層序列由陽極層34、陰極層36和位于它們之間的隔板層38構(gòu)成。
[0047]圖3示出本發(fā)明方法流程或本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的概況。在第一步驟中，借助組件提供單元54提供電極-隔板組件30。在另一步驟中，借助薄膜提供單元56提供自粘地構(gòu)成的塑料薄膜58。在另一步驟中，借助施加單元60將自粘塑料薄膜58施加到組件表面的至少一個局部區(qū)域上。在另一后續(xù)步驟中，將被自粘地構(gòu)成的塑料薄膜58卷繞的電極-隔板組件30借助放入單元62放入蓄電單元殼體12中。與圖3中選擇顯示的蓄電單元殼體無關(guān)，在此可涉及由金屬制成的殼體，其優(yōu)選具有大于0.3或0.5毫米的壁厚。作為替代方案也可涉及由復(fù)合箔、尤其是由鋁復(fù)合箔制成的殼體。
[0048]借助相應(yīng)為此構(gòu)造的、但在圖3中為簡明起見未示出的斷開單元在另一步驟中將待施加到組件表面40上的塑料薄膜58或已施加到組件表面40上的塑料薄膜58與繼續(xù)被提供的未施加的塑料薄膜58斷開。如前面所述，斷開步驟可在施加步驟之后或在施加步驟之前進行，這在圖3中通過點64表示。因此將設(shè)有自粘地構(gòu)成的塑料薄膜的電極-隔板組件放入蓄電單元殼體可直接或者間接在施加塑料薄膜到電極-隔板組件上之后進行。
[0049]借助另外的點66在圖3中表示，本發(fā)明方法或?qū)儆谠摲椒ǖ牟襟E涉及全范圍制造蓄電單元的整個制造方法或者說各步驟的部分范圍。換言之，本發(fā)明方法涉及蓄電單元制造的部分范圍。
[0050]在此還應(yīng)指出，圖3選擇的涉及單獨加工單元的顯示不應(yīng)起任何限制作用。當(dāng)然，圖3中單獨顯示的加工單元可合并成任意數(shù)量的組合加工單元或一個唯一的總加工單元。
[0051]圖4示意性示出自粘地構(gòu)成的塑料薄膜58在電極-隔板組件30上的施加。圖4示出一種可能的施加方式、即自粘塑料薄膜58卷繞到電極-隔板組件30上。為此，電極-隔板組件30可借助圖4未示出的轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)動，這通過箭頭68示出。通過電極-隔板組件30的轉(zhuǎn)動運動，作為卷材被存儲或提供的塑料薄膜58從卷材上退繞并被卷繞到電極-隔板組件30上。
[0052]圖5包括四個分圖，它們示出被塑料薄膜不同地卷繞的電極-隔板組件30。分圖5a示出一種電極-隔板組件30，在其上施加一層塑料薄膜。如分圖5b所示，在此可規(guī)定在優(yōu)選小的區(qū)域70中在所施加的塑料薄膜的起點74和終點76之間存在搭接部72。分圖5c示出一種電極-隔板組件30，在其上施加兩層塑料薄膜58。通過分圖5a、5b和5c中的虛線顯示應(yīng)表示，塑料薄膜58構(gòu)造成穿孔的。相反，在分圖5d中選擇的塑料薄膜58的實線顯示表示，也可使用未穿孔的塑料薄膜。當(dāng)然在兩個分圖5b和5c中示出的塑料薄膜也可構(gòu)造成未穿孔的。
[0053]圖6再次示出將設(shè)有塑料薄膜58的電極-隔板組件30放入蓄電單元殼體12中，這通過箭頭78示出。
[0054]如上所述，塑料薄膜可構(gòu)造成彈性的，由聚烯烴尤其是由聚乙烯或聚酯制成，具有5?50μπι、優(yōu)選10?30μπι、特別優(yōu)選12?18μπι厚度。
[0055]附圖標(biāo)記列表
[0056]10 蓄電單元46 卷材
[0057]12 蓄電單元殼體48 箭頭
[0058]14 殼體壁50 箭頭
[0059]16 蓋52 箭頭
[0060]18 正極接頭54 組件提供單元
[0061]20 負極接頭56 薄膜提供單元
[0062]22 殼體開口58 塑料薄膜
[0063]24 開口區(qū)域60 施加單元
[0064]26 通風(fēng)元件62 放入單元
[0065]28 環(huán)境64 點
[0066]30 電極-隔板組件66 點
[0067]32 層結(jié)構(gòu)68 箭頭
[0068]34 陽極層70 區(qū)域
[0069]36 陰極層72 搭接部
[0070]38 隔板層74 起點
[0071]40 組件表面76 終點
[0072]42 卷材78 箭頭
[0073]44 卷材
【主權(quán)項】
1.用于至少部分范圍地制造蓄電單元(10)的方法，所述蓄電單元(10)包括蓄電單元殼體(12)，在該蓄電單元殼體中安裝有用于蓄電單元(10)運行所需的電極-隔板組件(30)，所述電極-隔板組件(30)具有層結(jié)構(gòu)(32)，所述層結(jié)構(gòu)具有陰極層(36)和陽極層(34)的序列，相對置的陰極層(36)和陽極層(34)分別通過隔板層(38)、尤其是多孔構(gòu)造的隔板層彼此隔開，并且電極-隔板組件(30)具有組件表面(40)，所述方法包括以下步驟: 提供電極-隔板組件(30)， 提供自粘地構(gòu)成的塑料薄膜(58)， 將自粘的塑料薄膜(58)施加到組件表面(40)的至少一個局部區(qū)域上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供的電極-隔板組件(30)具有松散的層結(jié)構(gòu)或Z形折疊的層結(jié)構(gòu)或卷繞的層結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過將自粘的塑料薄膜(58)卷繞到電極-隔板組件(30)上實現(xiàn)所述施加。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在電極-隔板組件(30)上卷繞至少一層、優(yōu)選兩層自粘的塑料薄膜(58)。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜(58)構(gòu)造成彈性的。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜(58)由聚烯烴、尤其是聚乙烯或由聚酯制成。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜(58)具有5?50M1、優(yōu)選10?30μηι、特別優(yōu)選12?18μηι的厚度。8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜(58)至少在一個局部區(qū)域中構(gòu)造成穿孔的。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于以下另外的步驟:將施加到組件表面(40)上的塑料薄膜(58)與繼續(xù)被提供的未施加的塑料薄膜(58)斷開。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于以下緊接在施加塑料薄膜(58)之后的另外的步驟:將電極-隔板組件(30)放入到蓄電單元殼體(12)中。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述蓄電單元殼體(12)是由金屬制成的殼體或由復(fù)合箔、尤其是鋁復(fù)合箔制成的殼體。12.用于至少部分范圍地制造蓄電單元(10)的裝置，所述蓄電單元(10)具有蓄電單元殼體(12)，在該蓄電單元殼體中安裝有用于蓄電單元(10)運行所需的電極-隔板組件(30)，所述電極-隔板組件(30)具有層結(jié)構(gòu)(32)，所述層結(jié)構(gòu)具有陰極層(36)和陽極層(34)的序列，相對置的陰極層(36)和陽極層(34)分別通過隔板層(38)、尤其是多孔構(gòu)造的隔板層彼此隔開，并且電極-隔板組件(30)具有組件表面(40)，所述裝置包括: 組件提供單元(54)，其構(gòu)造用于提供電極-隔板組件(30); 薄膜提供單元(56)，其構(gòu)造用于提供自粘地構(gòu)成的塑料薄膜(58);和 施加單元(60)，其構(gòu)造用于將自粘的塑料薄膜(58)施加到組件表面(40)的至少一個局部區(qū)域上。13.蓄電模塊，其包括蓄電單元(10)，所述蓄電單元借助根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法制造。14.動力電池，其包括蓄電單元(10)，所述蓄電單元借助根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法制造。
【文檔編號】H01M10/04GK105917488SQ201580004898
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年2月12日
【發(fā)明人】T·韋爾勒, H·奧吉哈拉, T·蔡林格
【申請人】寶馬股份公司