[发明专利]用于切割二次电池单元的电极箔片的切割装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于切割二次电池单元的电极箔片的切割装置和方法。该切割装置包括：切割机构，被配置用于切割电极箔片；抽吸机构，被配置用于吸入气体；以及用于产生静电场的机构，其中用于产生静电场的机构包括电压源、适配为电连接到电极箔片的第一电极、以及第二电极，当电极箔片被设置以被切割机构切割时，第二电极布置在抽吸机构的入口处或附近且在距电极箔片的一距离处。

技术领域

本发明涉及用于切割电极箔片(electrode foil)的切割装置，其中电极箔片旨在用于二次电池单元，具体地，用于电动车辆或混合动力车辆的电源中可采用的二次电池单元。本发明还涉及用于切割二次电池单元的电极箔片的方法。

背景技术

近年来，已经开发使用电力作为运动源的用于运输货物和人员的车辆。这样的电动车辆是由电动机使用储存在可再充电电池中的能量驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是另外地由例如汽油发电机供电的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动机和常规内燃机的组合。一般地，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV)的驱动供电的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们被设计为在持续的时间段内提供电力。可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于它能够重复地充电和放电，而一次电池仅提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作诸如蜂窝电话、笔记本计算机和摄像机的小型电子装置的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。

一般地，可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳、以及电连接到电极组件的电极端子，该电极组件包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的隔板。电解质溶液被注入到壳中，以便使电池能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应来充电和放电。壳的形状(例如，圆柱形或矩形)取决于电池的预期用途。通过其在膝上型电脑和消费电子产品中的使用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电池在近来开发的一组电动车辆中占据主导地位。

可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模块，从而提供高能量密度，特别是为电机驱动(诸如在电动车辆、混合动力车辆、电动自行车或电动滑板车中的电机驱动)提供高能量密度。也就是，取决于所需的电量并为了实现高功率可再充电电池，电池模块通过互连多个单位电池单元的电极端子而形成。

此外，可以采用电池包。电池包是一组任何数量(优选地，相同的)电池模块。它们可以串联、并联或两者混合配置，以提供期望的电压、容量或功率密度。电池包的部件包括各个电池模块以及在它们之间提供导电性的互连。

锂离子电池或类似的二次电池单元通常包括卷起或堆叠的阳极电极箔片、阴极电极箔片和隔板箔片。阳极电极箔片由例如铜箔片(例如具有8–20μm的厚度)构成，该铜箔片通常在两侧覆盖有活性阳极材料(例如石墨、硅、钛酸锂)，在每一侧的活性阳极材料具有例如50μm的厚度。阴极电极箔片由例如铝箔片构成，该铝箔片类似地在两侧覆盖有阴极活性材料(例如LFP、NMC、NCA)。隔板箔片常常是不导电的箔片(例如具有10–30μm的厚度)，其仅传导电解质溶液中的离子。隔板箔片可以由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或PE和PP的共聚物制成。二次电池单元通常还包括填充有电解质的壳体或壳。阳极电极箔片、阴极电极箔片和隔板箔片的组合件与电解质一起被容纳在壳或壳体中。电解质可以是：有机溶剂，诸如EC(碳酸亚乙酯)、PC(碳酸亚丙酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)或DMC(碳酸二甲酯)；以及锂盐，诸如锂六氟磷酸盐(LiPF₆)或四氟硼酸锂(LiBF₄)。此外，电解质可以处于液相、固相或凝胶相。

在制造期间，阳极箔片和阴极箔片(电极箔片)两者被切割成合适的形状以适合单元类型。切割优选地用激光切割器进行。由于聚焦在预期切割位置上的激光束，将要切割的电极箔片的材料在预期的切割位置蒸发。然而，在激光切割期间可能形成飞溅物。蒸发的材料和/或飞溅物颗粒可能回落并粘附在电极箔片上，再次凝结并以不期望的方式积聚在电极箔片的表面上。当然，使用诸如机械切割的其它切割方法也可能形成飞溅物。