DE102017200891B4

DE102017200891B4 - Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle

Info

Publication number: DE102017200891B4
Application number: DE102017200891.1A
Authority: DE
Inventors: Fang DAI; Qiangfeng Xiao; Li Yang; Mei Cai; Sherman H. Zeng
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: DE102017200891A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle, umfassend:das Bilden eines äußersten Stapels, einschließlich einer negativen Elektrode und Separatoren, die an gegenüberliegenden Oberflächen der negativen Elektrode positioniert sind;das Bilden eines inneren Stapels, einschließlich:einer positiven Elektrode; undmindestens einem Unterstapel mit einer weiteren negativen Elektrode, einer weiteren positiven Elektrode und weiteren Separatoren, die an gegenüberliegenden Oberflächen der weiteren negativen Elektrode positioniert sind;das Positionieren des inneren Stapels auf dem äußersten Stapel, so dass i) ein Ende des inneren Stapels im Wesentlichen mit einem Ende des äußersten Stapels ausgerichtet ist, ii) ein anderes Ende des äußersten Stapels und ein Abschnitt des äußersten Stapels frei bleiben und iii) sich die positive Elektrode des inneren Stapels neben einem der Separatoren des äußersten Stapels befindet, wodurch ein Kernstapel gebildet wird;das Falten des freiliegenden Abschnitts des äußersten Stapels um ein anderes Ende des inneren Stapels und zum Abdecken eines Abschnitts einer Au-ßenschicht des inneren Stapels, wodurch eine erste Überlagerung gebildet wird; unddas Falten des Kernstapels um mindestens einen Abschnitt der ersten Überlagerung nach einer zuvor festgelegten Anzahl.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle.
Gemäß der US 2005 / 0 191 545 A1 wird eine Elektrodenanordnung gebildet, indem eine Folienkathode, ein Folienseparator und eine doppelseitige Folienanode übereinandergelegt werden, um eine gestapelte Struktur zu bilden, die mehreren Faltungen unterworfen wird. Die anfängliche Faltung umfasst das Falten der Kathode in der Hälfte um die doppelseitige Anode herum, so dass die jeweiligen oberen und unteren aktiven Anodenoberflächen davon umgeben werden. Die Mehrfachfaltung kann eine oder mehrere aufeinanderfolgende parallele Faltungen umfassen, wobei die Faltlinie senkrecht zur ursprünglichen Länge der gestapelten Struktur verläuft, so dass ihre Gesamtlänge bei jeder Faltung halbiert wird.
Ferner gehen aus den Druckschriften CN 2 01 084 777 Y und JP S64- 72 460 A Laschenbefestigungsverfahren hervor, bei denen eine Sandwichstruktur mit einem ersten Stück Folie gebildet wird, das neben einer Elektrode positioniert ist, die sich neben einer Elektrodenlasche befindet, und bei denen Verschweißen die Sandwichstruktur verschweißt wird.
EINFÜHRUNG
Sekundäre oder wiederaufladbare Lithium-Batterien werden häufig in vielen stationären und tragbaren Geräten verwendet, denen man z. B. in der Unterhaltungselektronik, der Automobil- sowie Luftfahrtindustrie begegnet. Die Klasse der Lithium-Batterien erfreut sich aus verschiedenen Gründen immer größerer Beliebtheit, einschließlich einer relativ hohen Energiedichte, eines allgemeinen Ausbleibens jeglichen Memory-Effekts im Vergleich zu anderen wiederaufladbaren Batteriearten, eines relativ geringen Innenwiderstands und einer niedrigen Selbstentladungsrate bei Nichtgebrauch und sie kann in einer Vielzahl von Formen (z. B. prismatisch) und Größen hergestellt werden, so dass sie in den dafür vorgesehenen Platz im Elektrofahrzeug, in Mobiltelefonen und anderen elektronischen Vorrichtungen passt. Zusätzlich macht die Fähigkeit von Lithium-Batterien, über ihre verbleibende Lebensdauer wiederholte Neustarts durchführen zu können, sie zu einer attraktiven und zuverlässigen Energiequelle.
ZUSAMMENFASSUNG
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle vorgestellt. Bei dem Verfahren wird ein äußerster Stapel gebildet einschließlich einer negativen Elektrode und Separatoren, die an gegenüberliegenden Oberflächen der negativen Elektrode positioniert sind. Auch ein innerer Stapel wird gebildet, einschließlich einer positiven Elektrode und mindestens einem Unterstapel mit einer weiteren negativen Elektrode, einer weiteren positiven Elektrode und weiteren Separatoren, die an gegenüberliegenden Oberflächen der weiteren negativen Elektrode positioniert sind. Der innere Stapel ist am äußersten Stapel so positioniert, dass i) ein Ende des inneren Stapels im Wesentlichen mit einem Ende des äußersten Stapels ausgerichtet ist, ii) ein anderes Ende des äußersten Stapels und ein Abschnitt des äußersten Stapels freigelegt bleiben und iii) sich die positive Elektrode des inneren Stapels neben einem der Separatoren des äußersten Stapels befindet. Dieses bildet einen Kernstapel. Der freiliegende Abschnitt des äußersten Stapels ist um ein weiteres Ende des inneren Stapels und zum Abdecken eines Abschnitts einer Außenschicht des inneren Stapels gefaltet, um eine erste Überlagerung zu bilden. Der Kernstapel wird um mindestens einen Abschnitt der ersten Überlagerung nach einer zuvor festgelegten Anzahl von Malen gefaltet.
Ferner wird ein Laschenbefestigungsverfahren beschrieben. Bei dem Laschenbefestigungsverfahren wird eine Sandwich-Struktur mit einem ersten Stück Folie gebildet, das neben einer Elektrode positioniert ist, die sich neben einer Elektrodenlasche befindet, die sich neben einem zweiten Stück Folie befindet. Die Sandwich-Struktur wird verschweißt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale von Beispielen der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen ähnlichen, obwohl vielleicht nicht identischen, Komponenten entsprechen, hervorgehen. Der Kürze halber können Bezugszahlen oder Merkmale mit einer zuvor beschriebenen Funktion in Verbindung mit anderen Zeichnungen, in denen sie erscheinen, beschrieben sein oder auch nicht.

1A und 1B sind schematische und perspektivische Ansichten eines Beispiels des hierin offenbarten Laschenbefestigungsverfahrens;
2A und 2B sind schematische, perspektivische Ansichten eines Teils eines Beispiels des Verfahrens zur Herstellung einer Pouch-Zelle, wodurch eine erste Überlagerung gebildet wird;
3 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines inneren Stapels, der an einem äußersten Stapel positioniert ist, wobei ein Ende des inneren Stapels im Wesentlichen mit dem äußersten Stapel ausgerichtet ist;
4 veranschaulicht einen weiteren Teil des Beispiels des Verfahrens zur Herstellung der Pouch-Zelle, wobei die erste Überlagerung und Pouch-Zelle dargestellt als schematische Querschnitte dargestellt sind; und
5 ist eine schematische und perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Pouch-Zelle.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Lithium-Batterien arbeiten im Allgemeinen durch reversibles Durchleiten von Lithium-Ionen zwischen einer negativen Elektrode (manchmal als Anode bezeichnet) und einer positiven Elektrode (manchmal als Kathode bezeichnet). Die negativen und positiven Elektroden sind an den gegenüberliegenden Seiten eines porösen Polymerseparators angeordnet, der mit einer für die Leitung der Lithiumionen geeigneten Elektrolytlösung getränkt ist. Während des Ladevorgangs werden Lithiumionen in die negative Elektrode eingeführt/eingefügt und beim Entladen werden Lithiumionen aus der negativen Elektrode extrahiert. Jede der Elektroden ist auch mit den zugehörigen Stromabnehmern verbunden, die an einen unterbrechbaren externen Stromkreis, durch den elektrischer Strom zwischen der negativen und der positiven Elektrode fließen kann, angeschlossen sind. Beispiele für Lithium-Batterien beinhalten die Lithium-Schwefel-Batterie (z. B. eine negative Elektrode mit einer Schwefel-basierten positiven Elektrode), die Silizium-Schwefel-Batterie (z. B. eine Silizium-basierte negative Elektrode mit einer Schwefel-basierten positiven Elektrode), die Lithium-Ionen-Batterie (z. B. eine nicht-Lithium-basierte negative Elektrode mit einer Lithium-basierten positiven Elektrode) und die Lithium-Lithium-Batterie (Lithium-basierte positive und negative Elektroden, die verbunden sind).
Lithium-Batterien können eine Vielzahl von Konfigurationen aufweisen, einschließlich einer Pouch-Zelle. Einige Beispiele des hierin offenbarten Verfahrens bilden eine erste Überlagerung und nutzen dann ein Falt- oder Wicklungsverfahren, um eine Pouch-Zelle zu erzeugen. Die Pouch-Zelle hat n-Schichten von positiven und negativen Elektroden und 2n-Schichten der Separatoren. Dies ist gegensätzlich zu einem Beispiel einer herkömmlichen Pouch-Zelle, die n-Schichten der positiven Elektroden, n+1-Schichten der negativen Elektroden und 2n+2-Schichten der Separatoren beinhaltet. Dies ist auch gegensätzlich zu einem weiteren Beispiel einer herkömmlichen Pouch-Zelle, die n-Schichten der positiven Elektroden, n+1-Schichten der negativen Elektroden und einen kontinuierlichen Separator beinhaltet, der zwischen den Elektroden gewickelt ist, da der kontinuierliche Separator oft eine Länge länger als 2n+2-Schichten der Separatoren aufweist. Als solches nutzt das hierin offenbarte Verfahren (die Verfahren) weniger Material, was die volumetrische Energiedichte erhöhen kann.
Mit bestimmten Elektrodenmaterialien (z. B. negativen Lithium-Elektroden, Schwefel-basierte positive Elektroden), kann die Elektrode in der hierin offenbarten Pouch-Zelle ohne einen Stromabnehmer ausgebildet sein. Dies kann die gravimetrische und volumetrische Energiedichte der Pouch-Zelle erhöhen. Für negative Lithium-Elektroden entfällt hierdurch auch die Notwendigkeit beide Seiten des Stromabnehmers zu bedecken.
Die Pouch-Zellen beinhalten auch Laschen, die den Elektroden innerhalb der Pouch adressiert zu werden. Das hierin offenbarte Laschenbefestigungsverfahren stellt ein relativ effizientes Verfahren zur Befestigung auf die einzelnen Elektroden bereit. Dieses Verfahren beseitigt die Notwendigkeit für eine spezielle Matrize, um einen Laschenbefestigungsort auf der Elektrode zu bilden. Dieses Verfahren kann auch die mechanischen Eigenschaften der Befestigung verbessern. Dieses Verfahren kann auch den Kontakt zwischen der Lasche und der Elektrode erhöhen, beispielsweise, wenn verglichen mit dem Kontakt durch ein Pressverfahren.
Ein Beispiel des Laschenbesfestigungsverfahrens ist in 1A und 1B gezeigt. In 1A wird eine Sandwich-Struktur 10 gebildet und in 1B wird die Sandwich-Struktur 10 verschweißt.
Die Sandwich-Struktur 10 beinhaltet ein erstes Stück Folie 12, eine Elektrode 14, eine Elektrodenlasche 16 und ein zweites Stück Folie 18. Wie dargestellt, ist die Sandwich-Struktur mit einem ersten Stück Folie 12, das neben einer Elektrode 14 positioniert ist, die sich neben einer Elektrodenlasche 16 befindet, die sich neben einem zweiten Stück Folie 18 befindet, dargestellt. In diesem speziellen Beispiel sind die Bauteile 12, 14, 16, 18 der Sandwich-Struktur 10 so angeordnet, dass, wenn sie verschweißt sind (1B), sodass jede Komponente 12, 14, 16, 18 an die benachbarte Komponente (z. B. 12 Kontakte 14, die Kontakte 16, die Kontakte 18) und die Elektrode 14 und die Elektrodenlasche 16 kontaktiert und sich zwischen den ersten und zweiten Teilen der Folie 18 sandwichartig befindet.
Die erste Stück Folie 12, die Elektrodenlasche 16 und das zweite Stück Folie 18 kann überall entlang der Länge L und der Breite W (in 1B gezeigt) der Elektrode 14 positioniert werden, wobei es wünschenswert ist, dass die Elektrodenlasche 16 an die Elektrode 14 angebracht wird. Während 1B die Elektrodenlasche 16 veranschaulicht, die sich nach dem Schweißen von einer Seite 20B der Elektrode 14 erstreckt, ist es selbstverständlich, dass sich die Elektrodenlasche 16 alternativ von der anderen Seite 20A oder von den jeweiligen Enden 22A, 22B der Elektrode 14 erstreckt. An welcher Stelle die Elektrodenlasche 16 von der Elektrode 14 nach außen, hängt mindestens teilweise von der Konfiguration der letzten Zelle ab.
Die Elektrode 14 kann eine negative Elektrode 14NE oder eine positive Elektrode 14 PE sein. Je nach Material der Elektrode 14, kann die Elektrode 14 einen Stromabnehmer beinhalten oder nicht, auf dem das aktive Material (und in manchen Fällen Bindemittel und leitfähiger Füllstoff) angeordnet ist.
Beispiele der negativen Elektrode 14NE beinhalten Lithiummetall (z. B. Lithiumfolie) und Kohlenstoff. Das Lithiummetall und einige Beispiele für negative Kohlenstoff-Elektroden 14NE sind frei vom Stromabnehmer. Andere Beispiele der negativen Elektrode 14NE beinhalten Graphit, Lithium-Bariumtitanat, Silizium, SiO_x (0<x≤2), Silizium-Legierungen (e.g., Si-Sn), Silizium-Kohlenstoff-Verbundstoffe, Zinn oder Zinnoxide. Diese Materialien sind aktive Materialien, die mit dem Bindemittel und/oder leitfähigen Füllstoff kombiniert werden können und auf einem Nickel- oder Kupfer-Stromabnehmer zum Bilden der negativen Elektrode 14NE angebracht sind. Des Weiteren ist die negativen Elektrode 14 NE ein Kupfer-Stromabnehmer, der mit Lithium beaufschlagt ist.
Ein Beispiel der positiven Elektrode 14PE beinhaltet einen Schwefel-Kohlenstoff-Verbundstoff (z. B. das Gewichtsverhältnis von Schwefel zu Kohlenstoff liegt bei 1:9 bis 9:1). Der Schwefel-Kohlenstoff-Verbundstoff der positiven Elektroden 14PE ist frei vom Stromabnehmer. In einigen Fällen kann der Schwefel-Kohlenstoff-Verbundstoff mit einem Bindemittel und/oder leitfähigen Füllstoff kombiniert werden, um die positive Elektrode 14PE zu bilden. Andere Beispiele der aktiven Materialien der positiven Elektrode 14PE, die mit einem Bindemittel und/oder leitfähigen Füllstoff kombiniert werden können und an einem Stromabnehmer zum Bilden der positiven Elektrode 14PE angebracht sind. Beispiele für das aktive Material der positiven Elektrode beinhalten das Spinell-Lithiummanganoxid (LiMn₂O₄), Lithiumkobaltoxid (LiCoO₂), ein Mangannickeloxid-Spinell [Li(Mn_1,5Ni_0,5)O₂ oder ein geschichtetes Nickelmangankobaltoxid (mit einer allgemeinen Formel xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂, wobei M in einem beliebigen Verhältnis von Ni, Mn und/oder Co zusammengesetzt ist. Ein spezielles Beispiel für das geschichtete Nickelmangankobaltoxid umfasst (xLi₂MnO₃·(1-x)Li(Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3)O₂).
Weitere geeignete aktive Materialien der positiven Elektrode beinhalten Li (Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3)O₂, Li_x+yMn_2-yO₄ (LMO, 0 < x < 1 und 0 < y <0.1), ein Lithium-Eisen-Polyanionoxid (wie etwa Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) oder Lithium-Eisen-Fluorphosphat (Li₂FePO₄F)), LiNi_1-xCo_1-yM_x+yO₂ oder LiMn_1,5-xNi_0,5-yM_x+yO₄ (wobei M aus einem beliebigen Verhältnis von Al, Ti, Cr und/oder Mg besteht), stabilisiertes Lithium-Manganoxid-Spinell (Li_xMn_2-yM_yO₄ (wobei M aus einem beliebigen Verhältnis von Al, Ti, Cr und/oder Mg besteht), Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminiumoxid (z. B. LiNi_0,8Co_0,15Al _0,05O₂ oder NCA), Aluminium-stabilisiertes Lithium-Manganoxid-Spinell (z. B. Li_xAl_0,05Mn_0,95O₂) Lithium-Vanadiumoxid (LiV₂O₅) Li₂MSiO₄ (wobei M aus einem beliebigen Verhältnis von Co, Fe und/oder Mn besteht) und anderes Hochenergie-Nickel-Mangan-Kobalt-Material (HE-NMC, NMC oder LiNiMnCoO₂). Mit „beliebiges Verhältnis“ ist gemeint, dass jedes beliebige Element in jeder beliebigen Menge vorhanden sein kann. So könnte in einigen Beispielen M Al sein, mit oder ohne Cr Ti und/oder Mg oder jede beliebige andere Kombination der gelisteten Elemente. In einem anderen Beispiel können Anionsubstitutionen im Gitter eines jeden Beispiels des Lithium-Übergangsmetallbasierten aktiven Materials zur Stabilisierung der Kristallstruktur gemacht werden. So kann beispielsweise jedes beliebige O-Atom durch ein F-Atom substituiert sein.
Das Bindemittel kann verwendet werden, um das aktive Material strukturell zusammenzuhalten. Beispielen für Bindemittel umfassen Polyvinylidenfluorid (PVdF), Polyethylenoxid (PEO), ein Ethylen-Propylen-Dien-Monomer(EPDM)-Kautschuk, Carboxymethylcellulose (CMC), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Styrol-Butadien-Kautschuk-Carboxymethylcellulose (SBR-CMC), Polyacrylsäure (PAA), vernetzte Polyacrylsäure-Polyethylenimin, Polyimid oder jedes beliebige andere geeignete Bindermaterial. Andere geeignete Bindemittel sind unter anderem Polyvinylalkohol (PVA), Natriumalginat oder andere wasserlösliche Bindemittel.
Der leitfähige Füllstoff kann ein leitfähiges Kohlenstoffmaterial sein. Das leitfähige Kohlenstoffmaterial kann ein Kohlenstoff mit großer Oberfläche wie Acetylenruß (z. B. SUPER P® leitendes Kohlenstoffmaterial von TIMCAL) sein. Der leitfähige Füllstoff kann enthalten sein, um eine Elektronenleitung zwischen dem Schwefel-basierten aktiven Material und der Elektrodenlasche 16 zu gewährleisten.
Das erste Stück Folie 12 und das zweiten Stück Folie 18 können aus dem gleichen Material gebildet werden. Für die negative Elektrode 14NE können die Folienstücke 12, 18 aus Nickel- oder Kupferfolie gebildet werden. Für die positive Elektrode 14PE können die Folienstücke 12, 18 aus Aluminiumfolie bestehen. Diese Folienstücke 12, 18 können die mechanische Eigenschaft der Laschenbefestigung verbessern.
Das Material der Elektrodenlasche 16 kann auch davon abhängen, ob die Elektrode 14 eine positive Elektrode 14PE oder eine negative Elektrode 14NE ist. Ein Beispiel eines geeigneten Materials für die Elektrodenlasche 16 der positiven Elektrode 14PE ist Aluminium und Beispiele für geeignete Materialien für die Elektrodenlasche 16 der negativen Elektrode 14NE beinhalten Kupfer oder Nickel.
Wie oben erwähnt, werden, sobald die Sandwichstruktur 10 gebildet ist, die Komponenten 12, 14, 16, 18 miteinander verschweißt. Jedes geeignete Schweißverfahren kann verwendet werden, von denen Beispiele Ultraschallschweißen, Punktschweißens, usw. beinhalten.
Das Laschenbefestigungsverfahren, aufgezeigt und beschrieben in 1A und 1B, kann verwendet werden, um die Elektrodenlasche 16 an die Elektrode 14 zu sichern. Die Elektrode 14 kann dann im(in den) Beispiel(en) der Lithium-Batterie verwendet werden, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, Lithium- oder Silizium-Schwefel-Batterien, Lithium-Lithium-Batterien, usw. Die Art der Lithium-Batterie, in der die Elektrode 14 verwendet wird, hängt vom aktiven Material in der Elektrode 14 ab.
Die Elektrode 14 kann auch im(in) Beispiel(en) des Verfahrens zur Herstellung einer Pouch-Zelle verwendet werden. Ein Beispiel des Verfahrens ist in den 2A-2B und 4 dargestellt. 2A und 2B veranschaulichen die Bildung eines Kernstapels 24 und der ersten Überlagerung 26 und 4 veranschaulicht das Wicklungs-/Faltverfahren, das in der Bildung der Pouch-Zelle 30 resultiert.
Das Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle 30 (4) beinhaltet die Bildung eines äußersten Stapels 28 und eines inneren Stapels 32.
Der äußerste Stapel 28 beinhaltet eine negative Elektrode 14NE (z. B. die unterste negative Elektrode 14NE in 2A) und die Separatoren 34, die an den gegenüberliegenden Oberflächen der negativen Elektrode 14NE positioniert sind.
Der innere Stapel 32 beinhaltet eine positive Elektrode 14PE und mindestens einen Unterstapel 36. Der Unterstapel 36 beinhaltet eine weitere negative Elektrode 14NE, eine weitere positive Elektrode 14PE und andere Separatoren 34, die an den gegenüberliegenden Oberflächen der anderen negativen Elektrode 14NE positioniert sind. Obwohl nicht dargestellt, ist es selbstverständlich, dass der innere Stapel 32 eine beliebige Anzahl von Unterstapeln 36 auf der positiven Elektrode 14PE beinhalten kann.
Jeder der Separator 34 kann z. B. aus einem Polyolefin bestehen. Das Polyolefin kann ein Homopolymer (abgeleitet von einem einzelnen Monomerbestandteil) oder ein Heteropolymer (abgeleitet von mehr als einem Monomerbestandteil) sein und kann entweder linear oder verzweigt sein. Wenn ein Heteropolymer, das von zwei Monomerbestandteilen abgeleitet ist, verwendet wird, kann das Polyolefin eine beliebige Copolymer-Kettenanordnung annehmen, einschließlich solcher eines Blockcopolymers oder eines Randomcopolymers. Dasselbe gilt, wenn das Polyolefin ein Heteropolymer ist, das von mehr als zwei Monomerbestandteilen abgeleitet ist. Beispielsweise kann das Polyolefin Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder eine Mischung aus PE und PP sein oder ein mehrschichtiger strukturierter poröser Film aus PE und/oder PP. Handelsübliche poröse Separatoren 34 enthalten eine Polypropylen-Membran mit einer einzelnen Schicht, wie z. B. CELGARD 2400 und CELGARD 2500 von Celgard, LLC (Charlotte, NC). Es ist selbstverständlich, dass die porösen Separatoren 34 beschichtet oder behandelt, oder unbeschichtet oder unbehandelt sein können. Die porösen Separatoren 34 können beispielsweise beschichtet oder unbeschichtet sein oder eine Oberflächenaktivstoffbehandlung aufweisen.
In anderen Beispielen können die porösen Separatoren 34 aus einem anderen Polymer bestehen, ausgewählt aus Polyethylen-Terephthalat (PET), Polyvinylidenfluorid (PVdF), Polyamiden (Nylon), Polyurethanen, Polykarbonaten, Polyester, Polyetheretherketonen (PEEK), Polyethersulfonen (PES), Polyimiden (PI), Polyamidimiden, Polyethern, Polyoxymethylen (z. B. Acetal), Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthenat, Polybuten, Polyolefincopolymeren, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS), Polystyrol-Copolymeren, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylchlorid (PVC), Polysiloxanpolymeren (wie etwa Polydimethylsiloxan (PDMS)), Polybenzimidazol (PBI), Polybenzoxazol (PBO), Polyphenylenen (z. B. PARMAX™ (Mississippi Polymer Technologies, Inc., Bay Saint Louis, Mississippi)) Polyarylen-Eetherketonen, Polyperfluorocyclobutan, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid-Co-Polymeren und Terpolymeren, Polyvinylfluorid, flüssigkristallinen Polymeren (z. B. VECTRAN™ (Hoechst AG, Deutschland) und ZENITE® (DuPont, Wilmington, DE)), Polyaramiden, Polyphenylenoxid, und/oder Kombinationen aus diesen. Es wird angenommen, dass ein anderes Beispiel eines flüssigkristallinen Polymers, das für die porösen Separatoren 34 verwendet werden kann, Poly(p-Hydroxybenzoesäure) ist. In einem weiteren Beispiel können die porösen Separatoren 34 aus einer Kombination aus Polyolefin (wie z. B. PE und/oder PP) und einem oder mehreren der anderen oben aufgelisteten Polymeren ausgewählt werden.
Die porösen Separatoren 34 können eine einzelne Schicht oder ein Mehrschicht-Laminat (z. B. Doppelschicht oder Dreifachschicht usw.) aus entweder einem trockenen oder nassen Verfahren sein.
Die porösen Separatoren 34 dienen als elektrischer Isolator (der das Auftreten eines Kurzschlusses verhindert), als mechanische Unterstützung und als Barriere, um den physischen Kontakt zwischen den beiden Elektroden 14NE, 14PE zu verhindern. Die porösen Separatoren 34 stellen auch den Durchtritt von Lithium-Ionen (gekennzeichnet mit Li+) durch eine Elektrolytlösung, die dessen Poren füllt, sicher.
Das Verfahren beinhaltet ferner die Positionierung des inneren Stapels 32 am äußersten Stapel 28, um den Kernstapel 24 zu bilden, der aus allen Komponenten des inneren Stapels 32 und dem äußersten Stapel 28 besteht. Die Positionierung des inneren Stapels 32 am äußersten Stapel 28 wird so durchgeführt, dass i) ein Ende des inneren Stapels 32 im Wesentlichen mit einem Ende des äußersten Stapels 28 ausgerichtet ist, ii) ein anderes Ende des äußersten Stapels 28 und ein Abschnitt 42 des äußersten Stapels 28 freigelegt bleiben und iii) sich die positive Elektrode 14PE (die nicht Teil des Unterstapels 36 ist) des inneren Stapels 32 neben einem der Separatoren 34 (die nicht der äußerste Separator 34, O sind) der äußersten Stapel 28 befindet. Jede dieser Bedingungen zum Positionieren des inneren Stapels 32 am äußersten Stapel 28 wird weiter beschrieben.
Der innere Stapel 32 ist am äußersten Stapel 28 positioniert, sodass ein Ende des inneren Stapels 32 im Wesentlichen mit einem Ende des äußersten Stapels 28 ausgerichtet ist. Mit „im Wesentlichen ausgerichtet“ ist gemeint, dass ein Ende 22A oder 22B (1A und 1B) jeder Elektrode 14NE, 14PE und dem entsprechenden einen Ende 38A oder 38B jedes Separators 34 nebeneinander liegen oder sich innerhalb von einem geeigneten Abstand vom Ende 22A oder 22B oder 38A oder 38B der Elektrode 14NE, 14PE oder des Separators 34 befindet und die kürzeste Länge L aller Komponenten der Kernstapel 24 aufweisen. Die Enden 22A oder 22B und die Enden 38A oder 38B können im Wesentlichen vor dem Wicklung-/Faltverfahren (z. B. wie 2A und 3) und/oder im Wesentlichen nach der Wicklungs--/Faltverfahren (z. B. wie in 4) ausgerichtet sein. Ein Beispiel für die im Wesentlichen nebeneinander ausgerichteten Enden 22A oder 22B und 38A oder 38B ist in 2A gezeigt, wobei alle Enden 22A und 38A mit einer anderen nebeneinander liegen (z. B. eine gedachte vertikale Ebene wird an den Enden 22A und 38A gebildet). Ein weiteres Beispiel der im Wesentlichen nebeneinander ausgerichteten Enden 22A oder 22B und 38A oder 38B ist in 3 gezeigt, wobei sich alle Enden 22A und 38A über einen geeignete Abstand vom Ende 22A der obersten Elektrode 14PE mit der kürzesten Länge aller Komponenten der Kernstapel 24 erstrecken. In 3, ist die kürzeste positive Elektrode 14PE die oberste oder äußerste Elektrode 14PE im inneren Stapel 32 und die Enden 22A und 38A von jeder der Elektroden 14NE, 14PE und den anderen Separatoren 34 erstrecken sich über einen geeigneten Abstand vom Ende 22A der obersten Elektrode 14PE. Als Beispiel kann der geeignete Abstand für eine geeignete Ausrichtung mindestens 1 mm betragen. Beispielsweise erstreckt sich das Ende 38A jedes Separators 34 und dem Ende 22A der Elektrode 14NE, 14PE beim nach unten Bewegen des Kernstapels 24 von der obersten Elektrode 14PE 1 mm länger als die Elektrode 14NE, 14PE oder der Separator 34 unmittelbar über ihr.
Unter Bezugnahme auf 2A, ist der innere Stapel 32 auch am äußersten Stapel 28 positioniert, sodass ein anderes Ende des äußersten Stapels 28 freigelegt bleibt (d. h., nicht vom inneren Stapel 32 bedeckt ist). Es versteht sich, dass das andere Ende des äußersten Stapel 28, gezeigt in 2A, die Enden 38B der beiden Separatoren 34 im Stapel 28 beinhaltet sowie das Ende 22B der negativen Elektrode 14NE im Stapel 28.
Zusätzlich, wie in 2A gezeigt, ist auch der innere Stapel 32 am äußersten Stapel 28 positioniert, sodass der Abschnitt 42 des äußersten Stapels 28 freigelegt bleibt (d. h., nicht vom inneren Stapel 32 bedeckt ist). Der freiliegende Abschnitt 42 ist so lang, dass er teilweise um ein anderes Ende des inneren Stapels 32 gefaltet werden kann. Es versteht sich, dass die anderen Ende des inneren Stapels 32, gezeigt in 2A, die Enden 38B der beiden Separatoren 34 im Stapel 32 beinhalten sowie die Enden 22B der positiven Elektroden 14PE und der negativen Elektrode 14NE im Stapel 32. Ein Beispiel für die partielle Faltung des freiliegenden Abschnitts 42 wird in 2B gezeigt. Der freiliegende Abschnitt 42 ist so lang, dass, wenn er gefaltet ist, der Abschnitt 42 die Enden 22B, 38B der Elektroden 14PE, 14NE und die Separatoren 34 des inneren Stapels 32 und auch einen Abschnitt 44 der Außenschicht des inneren Stapels 32 bedecken kann. In dem Beispiel, gezeigt in 2A, ist die Außenschicht des inneren Stapels 32 die positive Elektrode 14PE, O.
Damit Abschnitt 42 freigelegt bleibt, nachdem der innere Stapel am äußersten Stapel 28 positioniert ist, sind die negative Elektrode 14NE und die Separatoren 34 des äußersten Stapels 28 länger als die negative Elektrode 14NE, die positive Elektrode 14PE und andere Separatoren 34 des inneren Stapels 28. In einem Beispiel sind die Komponenten des äußersten Stapels 28 ungefähr 4 cm länger als die Komponenten des inneren Stapels 32. Die Länge der Komponenten (und insbesondere die Elektroden 14PE, 14NE) in den jeweiligen Stapeln 28, 32 kann zumindest teilweise vom geladenen aktiven Material und dem gewünschten Kapazität der endgültigen Pouch-Zelle 30 (4) abhängen. Beispiele für Gleichungen, die zum Einschätzen der Längen der positiven Elektrode 14PE (Gleichung I) und der negativen Elektrode 14NE (Gleichung II) verwendet werden, beinhalten: $C_{K a t h o n e} = C_{F l \ddot{a} c h e n} * B r e i t e_{K a t h o n e} * L \ddot{a} n g e_{K a t h o n e} * S c h i c h t a n z a h l e n$
$\begin{array}{l} C_{A n o d e} = C_{F l \ddot{a} c h e n} * B r e i t e_{A n o d e} * I n n e n l \ddot{a} n g e_{A n o d e} * S c h i c h t a n z a h l e n + \\ C_{F l \ddot{a} c h e n} * B r e i t e_{A n o d e} * d i e L \ddot{a} n g e d e r e r s t e n F a l t u n g * A u ß e n s c h i c h t a n z a h l \end{array}$
Gleichung I C_Kathode ist die Kapazität der positiven Elektrode, C_Flächen die Flächenkapazität und die Schichtanzahlen sind die Gesamtzahl der Schichten des Kernstapels 24. In Gleichung II C_Anode ist die Kapazität der negativen Elektrode, C_Flächen die Flächenkapazität, Innenlänge_Anode der Länge der negativen Elektrode 14NE im inneren Stapel 32, die Schichtanzahlen als Gesamtzahl der Schichten des Kernstapels 24, die Länge der ersten Faltung gleich der Länge 42 in 2A und die Außenschichtanzahl ist die gesamte Anzahl der Schichten im äußersten Stapel 28.
Wie oben erwähnt, ist auch der innere Stapel 32 am äußersten Stapel 28 positioniert, sodass sich die positive Elektrode 14PE des inneren Stapels 32 neben einem der Separatoren 34 des äußersten Stapels 28 befindet. Diese positive Elektrode 14PE ist die unterste Komponente des inneren Stapels 32 und ist nicht als Teil des Unterstapels 36 angesehen. Dieser Separator 34 ist die oberste Komponente des äußersten Stapels 28 (z. B. gegenüber dem Separator 34, O).
Der Kernstapel 24, der gebildet wird, beinhaltet eine n-Anzahl von positiven und negativen Elektroden 14PE, 14NE und eine 2n-Anzahl von Separatoren 34, wobei ein einzelner Separator zwischen den benachbarten positiven Elektroden 14PE und den negativen Elektroden 14NE positioniert ist.
Bei 2A wird der Kernstapel 24 gebildet. Bei 2B wird die erste Überlagerung 26 gebildet. Die erste Überlagerung wird durch die Faltung des freiliegenden Abschnitts 42 um das andere Ende des inneren Stapels 32 gebildet, sodass sie die Enden 22B, 38B der Elektroden 14PE, 14NE und die Separatoren 34 des inneren Stapels 32 und auch den Abschnitt 44 der Außenschicht (z. B. 14PE, O) des inneren Stapels 32 bedecken.
Unter Bezugnahme auf 4, ist das Wicklungs-/Faltverfahren dargestellt, das in der Bildung der Pouch-Zelle 30 resultiert. Auf der linken Seite von 4 ist ein schematischer Querschnitt des Kernstapels 24 und die erste Überlagerung 26 aus 2B dargestellt. Auf der rechten Seite von 4 ist ein schematischer Querschnitt der Pouch-Zelle 30 dargestellt.
Zum Bilden der Pouch-Zelle 30 aus dem Kernstapel 24 und der ersten Überlagerung 26, wird der Kernstapel 24 eine vorgegebene Anzahl von Malen (m) um mindestens einen Abschnitt der ersten Überlagerung 26 gefaltet. In 4 ist der Kernstapel 24 übe die erste Überlagerung 26 einmal (durch den linken größten, hohlen Pfeil in 4 identifiziert) gefaltet, um die Pouch-Zelle 30 zu bilden. Je nach Länge der Elektroden 14NE, 14PE und Separatoren 34 kann der Kernstapel 24 fortfahren um den Bodenabschnitt der ersten Überlagerung 26 gefaltet zu werden. Die Faltung kann um die erste Überlagerung 26 für eine m-Anzahl von Malen fortfahren (durch den rechten größten Pfeil in 4 identifiziert).
Mehrere Abmessungen des Kernstapels 24 und der ersten Überlagerung 26 sind in 4 gekennzeichnet. Die Länge L₀ ist die Länge der ersten Überlagerung 26. Diese Länge L₀ kann vom Ende 22B der Elektrode 14NE oder dem Ende 38B der Separatoren 34 (überdeckenden mehreren der Abschnitt 44) zum Ende 46 des Kernstapels 24 gemessen werden, der durch den gefalteten freiliegenden Abschnitt 42 gebildet ist. T₀ ist die Gesamtdicke des Kernstapels 24 und T' die Dicke des äußersten Stapels 28.
Mindestens einige der Abmessungen der Pouch-Zelle 30 können durch die Abmessungen des Kernstapels 24 und der ersten Überlagerung 26 bestimmt werden. Unter kurzer Bezugnahme auf 5, hat eine Pouch-Zelle 50, die konfiguriert ist, um die Pouch-Zelle 30, gezeigt in 4, zu enthalten, die Abmessungen der Breite W, der Tiefe D und der Höhe H. Die Breite W kann nach Gleichung III bestimmt werden: $W = L_{0} + m \times T_{0}$
und die Tiefe D kann nach Gleichung IV bestimmt werden: $D = (m + 1) \times T_{0} + T'$
Wie in 4 gezeigt, können, wenn die Wicklung/Faltung abgeschlossen ist, die Elektrodenenden 22A und die Separatorenden 38A am Rand 58 des gewickelten Kernstapels 24 im Wesentlichen miteinander ausgerichtet sein. Wenn die Enden 22A, 38A beispielsweise so ausgerichtet sind, wie in 2A bei Beginn des Verfahrens gezeigt, können diese im Wesentlichen wie in 4 beim Abschluss des Verfahrens ausgerichtet sein. Wenn die Enden 22A, 38A so ausgerichtet sind, wie in 4 bei Abschluss des Verfahrens gezeigt, können sie so beschnitten sein, dass sie gleich lang sind, wie in 2A gezeigt. Für ein weiteres Beispiel, wenn die Enden 22A, 38A so ausgerichtet sind, wie in 3 beim Abschluss des Verfahrens gezeigt, können sie eine im Wesentlichen so ausgerichtet sein, dass die Enden 22A und 38A mit einem anderen (z. B. eine gedachte vertikale Ebene wird an den Enden 22A und 38A gebildet) am Ende des Verfahrens gleich lang sind. In diesem Beispiel können den Enden 22A, 38A vorgeschnitten sein, sodass die Bescheidung nicht am Ende des Verfahrens durchgeführt wird.
Zusätzlich kann am Schluss des Wicklungs-/Faltverfahrens jede Lasche, die an den negative Elektroden 14NE angebracht ist, zusammengeschweißt sein, um eine einzelne negative Elektrodenlasche 52 (5) zu bilden und jede Lasche, die an den positiven Elektroden 14PE angebracht ist, kann zusammengeschweißt sein, um eine einzelne positive Elektrodenlasche 54 ( 5) zu bilden.
Wenn die Pouch-Zelle 30 fertiggestellt ist, kann diese in einer Pouch 56 abgedichtet werden, wie in 5 gezeigt. Ein Elektrolyt kann zu der Pouch 56 vor der Abdichtung hinzugefügt werden. Der verwendete Elektrolyt hängt zumindest teilweise von den verwendeten Elektroden 14NE, 14PE ab.
Die Elektrolyten der Lithium-Ionen-Batterie/Pouch-Zelle oder der Lithium-Lithium-Batterie/Pouch-Zelle beinhaltet ein organisches Lösungsmittel und ein Lithiumsalz, die in dem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Beispiele der organischen Lösungsmittel beinhalten cyclische Carbonate (Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat, Butylencarbonat, Fluorethylencarbonat), lineare Carbonate (Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethylcarbonat (EMC)), aliphatische Carbonsäureester (Methylformiat, Methylacetat, Methylpropionat), γ-Lactone (γ-Butyrolacton, γ-Valerolacton), Kettenstrukturether (1,2-Dimethoxyethan, 1,2-Diethoxyethan, Ethoxymethoxyethan), cyclische Ether (Tetrahydrofuran, 2-Methyltetrahydrofuran) und Gemische derselben. In einem Beispiel ist der Elektrolyt eine Mischung aus Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat und Diethylcarbonat. Beispiele für die Lithiumsalze beinhalten LiClO₄, LiAlCl₄, Lil, LiBr, LiSCN, LiBF₄, LiB(C₆H₅)₄, LiAsF₆, LiCF₃SO₃, LiN(FSO₂)₂ (LlFSI), LiN(CF₃SO₂) ₂ (LITFSI), LiPF₆, LiB(C₂O₄)₂ (LiBOB), LiBF₂(C₂O₄) (LiODFB), LiPF₃(C₂F₅)₃ (LiFAP), LiPF₄(CF₃)₂, LiPF₄(C₂O₄) (LiFOP), LiNO₃, LiPF₃(CF₃) ₃, LiSO₃CF₃ und Mischungen derselben. In einem Beispiel beträgt die Konzentration des Salzes in dem Elektrolyt etwa 1 mol/L. LiNO₃ kann dem Elektrolyt auch als Additiv hinzugefügt werden. In diesen Fällen kann die Konzentration des Lithiumsalzes ca. 0,6 mol/L plus das LiNO₃ Additiv sein.
Die Elektrolyten der Lithium- oder Silizium-Schwefel-Batterie/Pouch-Zelle oder der Lithium-Lithium-Batterie/Pouch-Zelle beinhaltet ein Ether-basiertes Lösungsmittel und ein Lithiumsalz, die in dem Ether-basierten Lösungsmittel gelöst werden. Beispiele des Ether-basierten Lösungsmittels beinhalten 1,3-Dioxolan (DOL), 1,2-Ethylenglycoldimethylether (DME) Tetrahydrofuran (THF), 2-Methyltetrahydrofuran, 1,2-Diethoxyether, Ethoxymethylether, Tetraethylenglykoldimethylether (TEGDME), Polyethylenglykol-Dimethylether (PEGDME) und Mischungen davon. Ein Beispiel einer Mischung beinhaltet 1,3-Dioxolan und 1,2-Ethylenglycoldimethylether. Jedes der zuvor erwähnten Salze kann in diesem Elektrolyt verwendet werden. In einem Beispiel beträgt die Konzentration des Salzes im Elektrolyt etwa 1 mol/l. Dieses Elektrolyt kann auch ein anderes Additiv beinhalten, wie etwa LiNO₃ (neben einem anderen Lithiumsalz) und/oder einen fluorierten Ether. Wenn beinhaltet, kann das fluorierte Ether Bis(2,2,2-Trifluorethylen)-Ether (F₃C-CH₂-O-CH₂-CF₃) und/oder Propylen-1,1,2,2-Tetra-Ether (H₇C₃-O-CF₂-CHF₂) sein. Die Konzentration des fluorierten Ethers in der Elektrolytlösung reicht von etwa 0,1 M bis etwa 1 M.
Zur weiteren Darstellung der vorliegenden Erfindung wird hierin ein Beispiel angeführt. Es ist selbstverständlich, dass dieses Beispiel zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt wird.
BEISPIEL

Eine 1 Ah Pouch-Zelle wurde mit einer Nickel-Mangan-Kobalt- (NMC)-positiven-Elektrode (auf beiden Seiten eines Aluminiumstromabnehmers) und einer Stromabnehmer-freien-Lithiummetall-negativen-Elektrode hergestellt. Auf diese Weise wurden Laschen auf jeder der Elektroden unter Verwendung des hierin offenbarten Verfahrens angebracht. Eine Aluminium-Lasche wurde er neben der positiven Elektrode und sowohl die Lasche als auch die Elektrode wurden sandwichartig zwischen zwei Stücken Aluminiumfolie befestigt. Das Sandwich wurde ultraschallverschweißt, um die Aluminium-Lasche an die positive Elektrode zu sichern. Eine Nickel-Lasche wurde er neben der negativen Elektrode und sowohl die Lasche als auch die Elektrode wurden sandwichartig zwischen zwei Stücken Nickelfolie befestigt. Das Sandwich wurde ultraschallverschweißt, um die Nickel-Lasche an die negative Elektrode zu sichern. Die beiden Elektroden wurden mit einem Separator dazwischen gestapelt. Der Separator war eine Polypropylenmembran (CELGARD 2400). In diesem Beispiel besteht der äußerste Stapel aus der negativen Elektrode und der Separator und der innere Stapel aus der positiven Elektrode. Dieses Beispiel beinhaltete nicht die zusätzlichen hierin offenbarten Unterstapel. Ein Abschnitt des äußersten Stapels wurde um ein Ende der positiven Elektrode gefaltet, um die erste Überlagerung zu bilden und dann wurde der Kernstapel (einschließlich der negativen Elektrode, dem Separator und der positiven Elektrode) 9-mal um die erste Überlagerung gefaltet, um die Pouch-Zelle zu bilden. In der folgenden Tabelle werden verschiedene Parameter gezeigt.

Faltzeiten	Gesamtdicke (T ₀ ) (cm)	Gesamtbreite (W) (cm)	Li-Länge (cm)	Li-Gewicht (g)	NMC-Länge (cm)	NMC-Gewicht (g)
9	0,6360	3,225	69,96	2,24	66,18	22,87

Separatorgewicht (g)	Laschengewicht (g)	Elektrolyt (g)	Pouchgewicht (g)	Gesamtgewicht (g)	Energiedichte (Wh/kg)	Kapazität (Ah)
1,46	0,2	3,33	2	32,12	346,13	1,11

Bei einem herkömmlichen Aufbau einer Pouch-Zelle, einschließlich Cu-Folien mit Laschenbereichen und gestapelten Elektroden und Separatoren, beträgt die Energiedichte etwa 304 Wh/kg. Der Cu-Stromabnehmer wird etwa 4,37 g im der herkömmlichen Aufbau betragen.
Die Eliminierung des Stromabnehmers der Negativseite, bei Verwendung von Lithiummetall als die negative Elektrode, verbessert die Energiedichte der hierin offenbarten Pouch-Zelle.
Es ist selbstverständlich, dass die hierin bereitgestellten Bereiche den angegebenen Bereich und einen beliebigen Wert oder Teilbereich innerhalb des angegebenen Bereichs beinhalten. So sollte beispielsweise ein Bereich von etwa 0,1 M bis etwa 1 M dahingehend interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit angegebenen Grenzen von etwa 0,1 M bis etwa 1 M, sondern auch Einzelwerte beinhaltet, wie beispielsweise 0,5 M, 0,75 M, usw., und Teilbereiche, wie von etwa 0,3 M bis etwa 0,9 M usw. Weiterhin, wenn „etwa“ verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, soll dieses bedeuten, dass geringfügige Variationen des angegebenen Wertes darin enthalten sind (bis zu +/- 10 %).

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Pouch-Zelle, umfassend: das Bilden eines äußersten Stapels, einschließlich einer negativen Elektrode und Separatoren, die an gegenüberliegenden Oberflächen der negativen Elektrode positioniert sind; das Bilden eines inneren Stapels, einschließlich: einer positiven Elektrode; und mindestens einem Unterstapel mit einer weiteren negativen Elektrode, einer weiteren positiven Elektrode und weiteren Separatoren, die an gegenüberliegenden Oberflächen der weiteren negativen Elektrode positioniert sind; das Positionieren des inneren Stapels auf dem äußersten Stapel, so dass i) ein Ende des inneren Stapels im Wesentlichen mit einem Ende des äußersten Stapels ausgerichtet ist, ii) ein anderes Ende des äußersten Stapels und ein Abschnitt des äußersten Stapels frei bleiben und iii) sich die positive Elektrode des inneren Stapels neben einem der Separatoren des äußersten Stapels befindet, wodurch ein Kernstapel gebildet wird; das Falten des freiliegenden Abschnitts des äußersten Stapels um ein anderes Ende des inneren Stapels und zum Abdecken eines Abschnitts einer Au-ßenschicht des inneren Stapels, wodurch eine erste Überlagerung gebildet wird; und das Falten des Kernstapels um mindestens einen Abschnitt der ersten Überlagerung nach einer zuvor festgelegten Anzahl.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der innere Stapel eine Vielzahl von Unterstapeln beinhaltet und wobei das Verfahren ferner beinhaltet: das Beschneiden einer Kante des Kernstapels, sodass die positiven Elektroden, die negativen Elektroden und die Separatoren im Wesentlichen zueinander am Rand des Kernstapels ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die negativen Elektroden Lithiummetalle sind und wobei die Pouch-Zelle einen Stromabnehmer der Negativseite ausschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die positiven Elektroden Schwefel-Kohlenstoff-Verbundelektroden sind und wobei die Pouch-Zelle Stromabnehmer der Positivseite ausschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Bilden des äußersten und inneren Stapels, das Verfahren ferner das Befestigen einer Lasche auf jede der negativen Elektroden umfasst durch: das Bilden einer Sandwich-Struktur mit einem ersten Stück Folie, der negativen Elektrode, der Lasche und einem zweiten Stück Folie; und das Verschweißen der Sandwichstruktur.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach dem Falten des Kernstapels, das Verfahren ferner die Laschen, die an jede der negativen Elektroden befestigt sind, zusammenschweißt, um eine einzelne negative Elektrodenlasche zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Bilden des äußersten und inneren Stapels, das Verfahren ferner das Befestigen einer Lasche auf jede der positive Elektroden umfasst durch: das Bilden einer Sandwich-Struktur mit einem ersten Stück Folie, der positiven Elektrode, der Lasche und einem zweiten Stück Folie; und das Verschweißen der Sandwichstruktur.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei nach dem Falten des Kernstapels, das Verfahren ferner die Laschen, die an jede der positiven Elektroden befestigt sind, zusammenschweißt, um eine einzelne positive Elektrodenlasche zu bilden.