FR3125639A1 - Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell - Google Patents
Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell Download PDFInfo
- Publication number
- FR3125639A1 FR3125639A1 FR2211565A FR2211565A FR3125639A1 FR 3125639 A1 FR3125639 A1 FR 3125639A1 FR 2211565 A FR2211565 A FR 2211565A FR 2211565 A FR2211565 A FR 2211565A FR 3125639 A1 FR3125639 A1 FR 3125639A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- strip
- compressed
- stack
- separator
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 17
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- KWGRBVOPPLSCSI-WPRPVWTQSA-N (-)-ephedrine Chemical compound CN[C@@H](C)[C@H](O)C1=CC=CC=C1 KWGRBVOPPLSCSI-WPRPVWTQSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0404—Machines for assembling batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/0046—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by constructional aspects of the apparatus
- B32B37/0053—Constructional details of laminating machines comprising rollers; Constructional features of the rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
- B32B37/16—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
- B32B37/20—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of continuous webs only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
L’invention concerne un procédé de fabrication d’une cellule (1) pour dispositif de stockage d’énergie électrique, ledit procédé de fabrication comprenant une étape de formation (E20) d’un premier empilement de bandes compressé (15) dans laquelle un premier empilement de bandes compressé (15) est formé par la solidarisation d’une première bande d’électrode (11) et d’une première bande de séparateur (13), ladite étape de formation (E20) comprenant une première étape de compression (E23) dans laquelle la première bande d’électrode (11) et la première bande de séparateur (13) sont superposées et compressées ensemble, de manière à former ledit premier empilement de bandes compressé (15), et une étape d’enroulement (E60). L’invention concerne également une cellule (1) pour dispositif de stockage d’énergie électrique obtenue par un tel procédé de fabrication. Figure 1The invention relates to a method of manufacturing a cell (1) for an electrical energy storage device, said method of manufacturing comprising a step of forming (E20) a first stack of compressed strips (15) in which a first stack of compressed strips (15) is formed by joining together a first electrode strip (11) and a first separator strip (13), said forming step (E20) comprising a first compression step ( E23) in which the first electrode strip (11) and the first separator strip (13) are superposed and compressed together, so as to form said first compressed strip stack (15), and a winding step (E60 ). The invention also relates to a cell (1) for an electrical energy storage device obtained by such a manufacturing method. Figure 1
Description
Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une cellule pour dispositif de stockage d’énergie électrique.The present invention relates to a method for manufacturing a cell for an electrical energy storage device.
L’invention concerne aussi une cellule pour dispositif de stockage d’énergie électrique obtenu par un tel procédé.The invention also relates to a cell for an electrical energy storage device obtained by such a process.
Etat de la techniqueState of the art
Dans le domaine du stockage d’énergie électrique, il est connu d’utiliser une ou plusieurs cellules de batterie, par exemple montées en série, pour stocker ou alternativement fournir de l’énergie électrique. Ce type de dispositif est utilisé dans des domaines d’application très variés comme par exemple celui des téléphones mobiles, des dispositifs électroniques portables, des véhicules électriques etc.In the field of electrical energy storage, it is known to use one or more battery cells, for example connected in series, to store or alternatively supply electrical energy. This type of device is used in a wide variety of application fields such as mobile phones, portable electronic devices, electric vehicles, etc.
Ces dernières années, la demande en dispositifs de stockage d’énergie électrique dans ces domaines a drastiquement augmenté, nécessitant une augmentation des capacités de production de ces dispositifs, et donc des cellules les composant.In recent years, the demand for electrical energy storage devices in these fields has drastically increased, requiring an increase in the production capacities of these devices, and therefore of the cells composing them.
Par exemple, il est connu de l’état de la technique d’utiliser des cellules de batteries ayant une forme cylindrique. Ce type de batterie comprend généralement un empilement sous forme de bande qui est enroulé sur lui-même pour former la cellule de batterie. Un tel empilement comprend classiquement une bande d’anode, une bande de cathode, et deux bandes de séparateur séparant les bandes d’anode et de cathode. Ces bandes de séparateur sont indispensables à la formation de la cellule car elles permettent d’isoler électriquement et chimiquement la bande d’anode de la bande de cathode pour qu’elles ne soient pas en contact direct l’une avec l’autre. Ainsi, si un défaut d’alignement entre les bandes de séparateur et les bandes d’électrodes est présent, un court-circuit peut se produire à l’intérieur d’une cellule.For example, it is known from the state of the art to use battery cells having a cylindrical shape. This type of battery generally comprises a stack in the form of a strip which is rolled up on itself to form the battery cell. Such a stack conventionally comprises an anode strip, a cathode strip, and two separator strips separating the anode and cathode strips. These separator strips are essential for the formation of the cell because they make it possible to electrically and chemically isolate the anode strip from the cathode strip so that they are not in direct contact with each other. Thus, if a misalignment between the separator strips and the electrode strips is present, a short circuit can occur inside a cell.
Dans une production à grande échelle notamment, il est possible de constater un désalignement entre les différentes bandes constitutives de la cellule, ce qui peut rendre possible le contact direct entre l’anode et la cathode. Pour éviter cela, il est connu d’utiliser des moyens de contrôle des cellules au cours du procédé de fabrication, mais également d’instrumenter la ligne de production avec des capteurs d’alignement pour améliorer l’alignement entre les bandes.In large-scale production in particular, it is possible to observe a misalignment between the different constituent bands of the cell, which can make direct contact between the anode and the cathode possible. To avoid this, it is known to use cell control means during the manufacturing process, but also to instrument the production line with alignment sensors to improve the alignment between the bands.
Toutefois, malgré ces précautions, des problèmes de fabrication persistent et conduisent généralement à la mise au rebus de la cellule de batterie quand le défaut est identifié lors de la fabrication. Dans d’autres cas plus problématiques, ces défauts de fabrication peuvent mener à la destruction de la batterie lors de son utilisation.However, despite these precautions, manufacturing problems persist and generally lead to the disposal of the battery cell when the defect is identified during manufacture. In other more problematic cases, these manufacturing defects can lead to the destruction of the battery during use.
Ces désagréments peuvent être causés par une mauvaise adhésion mécanique entre les couches, ou par une mauvaise stabilité thermique. En effet, les bandes de séparateur comprenant généralement des matériaux polymères, elles peuvent se dilater ou se contracter lors du procédé de fabrication, ou lors de l’utilisation de la cellule de batterie, notamment lorsqu’elle monte en température.These inconveniences can be caused by poor mechanical adhesion between the layers, or by poor thermal stability. Indeed, the separator strips generally comprising polymer materials, they can expand or contract during the manufacturing process, or during the use of the battery cell, in particular when it rises in temperature.
Objet de l’inventionObject of the invention
La présente invention a pour but de proposer une solution qui réponde à tout ou partie des problèmes précités.The object of the present invention is to propose a solution which responds to all or part of the aforementioned problems.
Ce but peut être atteint grâce à la mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’une cellule pour dispositif de stockage d’énergie électrique, ledit procédé de fabrication comprenant :
- une étape de fourniture d’une première bande de séparateur, d’une deuxième bande de séparateur, d’une première bande d’électrode, et d’une deuxième bande d’électrode ;
- une étape de formation d’un premier empilement de bandes compressé dans laquelle un premier empilement de bandes compressé est formé par la solidarisation de ladite première bande d’électrode et de ladite première bande de séparateur, ladite étape de formation d’un premier empilement de bandes compressé comprenant une première étape de compression dans laquelle la première bande d’électrode et la première bande de séparateur sont superposées et compressées ensemble, de manière à former ledit premier empilement de bandes compressé, et
- une étape d’enroulement dans laquelle ledit premier empilement de bandes compressé, la deuxième bande de séparateur, et la deuxième bande d’électrode (21)sont enroulés ensemble en se superposant, autour d’un mandrin d’enroulement entraîné en rotation autour d’un axe d’enroulement durant l’étape d’enroulement.
- a step of providing a first separator strip, a second separator strip, a first electrode strip, and a second electrode strip;
- a step of forming a first stack of compressed strips in which a first stack of compressed strips is formed by joining said first electrode strip and said first strip of separator, said step of forming a first stack of compressed strips comprising a first compression step in which the first electrode strip and the first separator strip are superposed and compressed together, so as to form said first compressed strip stack, and
- a winding step in which said first compressed strip stack, the second separator strip, and the second electrode strip (21) are wound together by overlapping, around a winding mandrel driven in rotation around a winding axis during the winding step.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de fabrication d’une cellule pour dispositif de stockage d’énergie électrique amélioré. L’étape de formation d’un premier empilement de bandes compressé dans laquelle la première bande d’électrode est solidarisée avec la première bande de séparateur permet d’améliorer la cohésion mécanique entre les deux bandes, d’améliorer la stabilité thermique et donc de rendre la cellule fabriquée fiable et sécurisée. De manière avantageuse, la solidarisation de la première bande d’électrode avec la première bande de séparateur, avant leur enroulement lors de l’étape d’enroulement, permet de limiter les risques de dilatation de la première bande de séparateur.The arrangements previously described make it possible to propose a method for manufacturing an improved cell for an electrical energy storage device. The step of forming a first stack of compressed strips in which the first strip of electrode is secured to the first strip of separator makes it possible to improve the mechanical cohesion between the two strips, to improve the thermal stability and therefore to make the manufactured cell reliable and secure. Advantageously, the joining of the first strip of electrode with the first strip of separator, before their winding during the winding step, makes it possible to limit the risks of expansion of the first strip of separator.
Le procédé de fabrication peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.The manufacturing method may also have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication permet de former une cellule de batterie en forme de cylindre notamment lors de l’étape d’enroulement.According to one embodiment, the manufacturing method makes it possible to form a battery cell in the shape of a cylinder, in particular during the winding step.
Selon un mode de réalisation, l’étape de formation d’un premier empilement de bandes compressé comprend une première étape de chauffage dans laquelle la première bande d’électrode et la première bande de séparateur sont chauffées à une première température d’assemblage.According to one embodiment, the step of forming a first compressed strip stack includes a first heating step in which the first electrode strip and the first separator strip are heated to a first assembly temperature.
Selon un mode de réalisation, la première température d’assemblage est strictement supérieure à 10°C.According to one embodiment, the first assembly temperature is strictly greater than 10°C.
Selon un mode de réalisation, la première température d’assemblage est comprise entre 10°C et 150°C, et préférentiellement entre 50°C et 100°C, lors de la première étape de chauffage.According to one embodiment, the first assembly temperature is between 10° C. and 150° C., and preferably between 50° C. and 100° C., during the first heating step.
Selon un mode de réalisation, la première étape de chauffage et la première étape de compression sont mises en œuvre successivement, la première étape de chauffage étant réalisée avant la première étape de compression.According to one embodiment, the first heating step and the first compression step are implemented successively, the first heating step being carried out before the first compression step.
De cette manière, il est possible d’adapter le procédé de fabrication pour améliorer l’adhérence mécanique entre les bandes, en fonction du type de première bande d’électrode, ou du type de première bande de séparateur utilisé.In this way, it is possible to adapt the manufacturing process to improve the mechanical adhesion between the strips, depending on the type of first electrode strip, or the type of first separator strip used.
Selon un mode de réalisation, la première étape de chauffage et la première étape de compression sont mises en œuvre simultanément.According to one embodiment, the first heating step and the first compression step are implemented simultaneously.
Ainsi, le procédé de fabrication est plus rapide.Thus, the manufacturing process is faster.
Selon un mode de réalisation, la première étape de chauffage et la première étape de compression sont mises en œuvre par l’introduction simultanée de la première bande d’électrode et de la première bande de séparateur dans une presse à rouleaux comprenant des rouleaux de laminage chauffants configurés pour chauffer et compresser lesdites première bande d’électrode et première bande de séparateur.According to one embodiment, the first heating step and the first compression step are implemented by the simultaneous introduction of the first electrode strip and the first separator strip into a roller press comprising rolling rollers heaters configured to heat and compress said first electrode strip and first separator strip.
Selon un mode de réalisation, lesdits rouleaux de laminage chauffants sont configurés pour compresser la première bande d’électrode avec la première bande de séparateur lors de la première étape de compression, à une pression linéaire de laminage comprise entre 1N/mm et 50N/mm, et plus particulièrement entre 2N/mm et 20 N/mm. De manière avantageuse, l’utilisation de telles gammes de pression linéaires de laminage permettent d’éviter la migration d’un éventuel agent de liaison entre les bandes comprises dans le premier empilement de bandes compressé.According to one embodiment, said heated rolling rollers are configured to compress the first strip of electrode with the first strip of separator during the first compression step, at a linear rolling pressure comprised between 1N/mm and 50N/mm , and more particularly between 2 N/mm and 20 N/mm. Advantageously, the use of such linear rolling pressure ranges makes it possible to avoid the migration of any bonding agent between the strips included in the first stack of compressed strips.
Selon un mode de réalisation, lesdits rouleaux de laminage chauffants sont configurés pour chauffer la première bande d’électrode avec la première bande de séparateur lors de la première étape de chauffage, à la première température d’assemblage.According to one embodiment, said heated rolling rolls are configured to heat the first electrode strip with the first separator strip during the first heating step, to the first assembly temperature.
Les dispositions précédemment décrites permettent d’utiliser qu’un seul équipement pour réaliser deux étapes du procédé. De manière avantageuse, l’utilisation d’un seul équipement permet de limiter l’empreinte au sol.The arrangements previously described make it possible to use only one piece of equipment to carry out two stages of the process. Advantageously, the use of a single piece of equipment makes it possible to limit the footprint on the ground.
Selon un mode de réalisation, la première étape de compression est mise en œuvre par l’introduction de la première bande d’électrode et de la première bande de séparateur entre des rouleaux de laminage, lesdits rouleaux de laminage étant disposés à l’intérieur d’une enceinte d’un four d’assemblage.According to one embodiment, the first compression step is implemented by introducing the first electrode strip and the first separator strip between rolling rolls, said rolling rolls being arranged inside an enclosure of an assembly oven.
Les dispositions précédemment décrites permettent de contrôler les paramètres de chauffage par le four d’assemblage, et de contrôler les paramètres de compression par les rouleaux de laminage. Par ailleurs, ce mode de réalisation permet de mettre en œuvre les premières étapes de compression et de chauffage simultanément ou non.The arrangements previously described make it possible to control the heating parameters by the assembly furnace, and to control the compression parameters by the rolling rollers. Furthermore, this embodiment makes it possible to implement the first stages of compression and heating simultaneously or not.
Selon un mode de réalisation, lesdits rouleaux de laminage sont configurés pour compresser la première bande d’électrode avec la première bande de séparateur lors de la première étape de compression, à une pression de laminage comprise entre 1N/mm et 50N/mm.According to one embodiment, said rolling rolls are configured to compress the first electrode strip with the first separator strip during the first compression step, at a rolling pressure comprised between 1N/mm and 50N/mm.
Selon un mode de réalisation, ledit four d’assemblage est configuré pour placer ladite enceinte à la première température d’assemblage.According to one embodiment, said assembly oven is configured to place said enclosure at the first assembly temperature.
Selon un mode de réalisation, la première bande d’électrode est choisie dans le groupe comprenant une bande d’anode et une bande de cathode.According to one embodiment, the first electrode strip is chosen from the group comprising an anode strip and a cathode strip.
De cette manière, le procédé de fabrication est adapté pour la fabrication d’une cellule de batterie.In this way, the manufacturing process is suitable for manufacturing a battery cell.
Selon un mode de réalisation, une largeur de la bande de cathode, comptée le long de l’axe d’enroulement, est strictement inférieure à une largeur de la bande d’anode comptée le long de l’axe d’enroulement. De cette manière, les risques de formation de dendrites sont réduits.According to one embodiment, a width of the cathode strip, counted along the winding axis, is strictly less than a width of the anode strip counted along the winding axis. In this way, the risks of dendrite formation are reduced.
Selon un mode de réalisation, la première bande de séparateur comprend un agent de liaison disposé sur au moins une partie d’une surface de liaison tournée vers la première bande d’électrode, ledit agent de liaison étant configuré pour permettre à la première bande de séparateur d’adhérer à la première bande d’électrode au niveau de ladite surface de liaison lors de l’étape de formation du premier empilement de bandes compressé.According to one embodiment, the first separator strip comprises a bonding agent disposed on at least a portion of a bonding surface facing the first electrode strip, said bonding agent being configured to allow the first band to separator from adhering to the first electrode strip at said bonding surface during the step of forming the first compressed strip stack.
En d’autres termes, l’agent de liaison recouvre tout ou partie de la surface de liaison de la première bande de séparateur.In other words, the bonding agent covers all or part of the bonding surface of the first strip of separator.
Selon un mode de réalisation, l’agent de liaison est configuré pour permettre l’adhésion entre la première bande de séparateur et la première bande d’électrode lorsqu’il est chauffé, par exemple lors de la première étape de chauffage.According to one embodiment, the bonding agent is configured to allow adhesion between the first strip of separator and the first strip of electrode when it is heated, for example during the first heating step.
De cette manière, l’adhésion entre la première bande d’électrode et la première bande de séparateur est améliorée.In this way, the adhesion between the first electrode strip and the first separator strip is improved.
De manière générale, la première bande de séparateur comprend un film de base en polyoléfine comme le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE) ou équivalent.Generally, the first separator strip comprises a polyolefin base film such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) or the like.
Selon un mode de réalisation, l’agent de liaison peut comprendre un composé céramique ou un polymère, comme par exemple l’aramide, le polyfluorure de vinylidène (PVDF), ou un copolymère comme le Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP).According to one embodiment, the bonding agent may comprise a ceramic compound or a polymer, such as for example aramid, polyvinylidene fluoride (PVDF), or a copolymer such as poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) ( PVDF-HFP).
Selon un mode de réalisation, l’étape de fourniture consiste à délivrer une première bande d’électrode libre et une première bande de séparateur libre, l’étape de formation d’un premier empilement de bandes compressé comprenant en outre une première étape de guidage dans laquelle la première bande d’électrode libre et la première bande de séparateur libre sont introduites dans un guide d’empilement, de manière à superposer la première bande d’électrode et la première bande de séparateur, pour former ledit premier empilement de bandes compressé.According to one embodiment, the step of supplying consists of delivering a first strip of free electrode and a first strip of free separator, the step of forming a first stack of compressed strips further comprising a first step of guiding wherein the first strip of free electrode and the first strip of free separator are introduced into a stacking guide, so as to superimpose the first strip of electrode and the first strip of separator, to form said first stack of compressed strips .
Il est donc bien compris que la première bande d’électrode libre forme la première bande d’électrode après son introduction dans le guide d’empilement, et que la première bande de séparateur libre forme la première bande de séparateur après son introduction dans le guide d’empilement.It is therefore well understood that the first strip of free electrode forms the first strip of electrode after its introduction into the stacking guide, and that the first strip of free separator forms the first strip of separator after its introduction into the guide stacking.
Selon un mode de réalisation, la presse à rouleaux comprend le guide d’empilement.According to one embodiment, the roller press includes the stacking guide.
De cette manière, il est possible d’aligner la première bande d’électrode et la première bande de séparateur avant ou pendant la première étape de compression.In this way, it is possible to align the first strip of electrode and the first strip of separator before or during the first stage of compression.
Selon un mode de réalisation, le guide d’empilement est configuré pour mettre en contact chaque bande libre introduite dans le guide d’empilement avec au moins une autre bande libre introduite dans le guide d’empilement.According to one embodiment, the stacking guide is configured to bring each free strip introduced into the stacking guide into contact with at least one other free strip introduced into the stacking guide.
Selon un mode de réalisation, l’étape de fourniture d’une première bande d’électrode libre, et d’une première bande de séparateur libre comprend le déroulement d’une bobine associée à chaque bande libre.According to one embodiment, the step of supplying a first strip of free electrode, and a first strip of free separator comprises unwinding a reel associated with each free strip.
Les dispositions précédemment décrites permettent de proposer un procédé de fabrication adapté à une production à grande échelle.The arrangements previously described make it possible to propose a manufacturing method suitable for large-scale production.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de formation d’un deuxième empilement de bandes compressé dans laquelle un deuxième empilement de bandes compressé est formé par la solidarisation de ladite deuxième bande d’électrode et de ladite deuxième bande de séparateur, ladite étape de formation d’un deuxième empilement de bandes compressé comprenant une deuxième étape de compression dans laquelle la deuxième bande d’électrode et la deuxième bande de séparateur sont superposées et compressées ensemble, de manière à former ledit deuxième empilement de bandes compressé ; l’étape d’enroulement étant mise en œuvre de sorte que le premier empilement de bandes compressé et le deuxième empilement de bandes compressé sont enroulés ensemble, en se superposant l’un sur l’autre, autour du mandrin d’enroulement lorsqu’il est entraîné en rotation autour de l’axe d’enroulement durant l’étape d’enroulement.According to one embodiment, the manufacturing method further comprises a step of forming a second stack of compressed strips in which a second stack of compressed strips is formed by joining said second electrode strip and said second strip separator, said step of forming a second compressed strip stack comprising a second compression step in which the second electrode strip and the second separator strip are superimposed and compressed together, so as to form said second strip stack compressed; the winding step being carried out such that the first compressed strip stack and the second compressed strip stack are wound together, overlapping one another, around the winding mandrel when it is rotated around the winding axis during the winding step.
Les dispositions précédemment décrites permettent donc de former une cellule de batterie.The arrangements described above therefore make it possible to form a battery cell.
Selon un mode de réalisation, l’étape de formation d’un deuxième empilement de bandes compressé comprend une deuxième étape de chauffage dans laquelle la deuxième bande d’électrode et la deuxième bande de séparateur sont chauffées à une deuxième température d’assemblage.According to one embodiment, the step of forming a second compressed strip stack includes a second heating step in which the second electrode strip and the second separator strip are heated to a second assembly temperature.
Il est bien compris que l’utilisation des termes « premier » et « deuxième » n’est pas limitative et que selon le mode de réalisation, il peut y avoir au moins un empilement supplémentaire de nature identique au premier empilement de bandes compressé, ou au deuxième empilement de bandes compressé et pour lequel les mêmes principes qu’eux s’appliquent.It is understood that the use of the terms "first" and "second" is not limiting and that depending on the embodiment, there may be at least one additional stack of identical nature to the first stack of compressed bands, or to the second stack of compressed tapes and for which the same principles apply.
Par ailleurs, les dispositions prévues concernant la première bande d’électrode, le premier empilement de bandes compressé, la première température d’assemblage, la première étape de chauffage, la première étape de guidage, et la première étape de compression peuvent être adaptées par l’homme du métier pour les appliquer respectivement à la deuxième bande d’électrode, le deuxième empilement de bandes compressé, la deuxième température d’assemblage, la deuxième étape de chauffage, une deuxième étape de guidage, et la deuxième étape de compression.Furthermore, the provisions provided for the first electrode strip, the first stack of compressed strips, the first assembly temperature, the first heating step, the first guiding step, and the first compression step can be adapted by the person skilled in the art to apply them respectively to the second electrode strip, the second stack of compressed strips, the second assembly temperature, the second heating step, a second guiding step, and the second compression step.
Selon un mode de réalisation, la première bande d’électrode, la première bande de séparateur, la deuxième bande d’électrode, et la deuxième bande de séparateur présentent une forme générale de film. Par « forme de film », on entend qu’un élément présente une épaisseur très largement inférieure, voire négligeable, par rapport à sa largeur ou à sa longueur.According to one embodiment, the first strip of electrode, the first strip of separator, the second strip of electrode, and the second strip of separator have the general shape of a film. By “film shape”, we mean that an element has a thickness that is very much less, or even negligible, compared to its width or its length.
Selon un mode de réalisation, la première bande d’électrode, la première bande de séparateur, la deuxième bande d’électrode, et la deuxième bande de séparateur présentent chacune une largeur comprise entre 40 mm et 120 mm et de préférence entre 60 mm et 100 mm.According to one embodiment, the first electrode strip, the first separator strip, the second electrode strip, and the second separator strip each have a width of between 40 mm and 120 mm and preferably between 60 mm and 100mm.
Selon un mode de réalisation, la première bande d’électrode, la première bande de séparateur, la deuxième bande d’électrode, et la deuxième bande de séparateur présentent ensemble une épaisseur totale comprise entre 100 micromètres et 650 micromètres.According to one embodiment, the first electrode strip, the first separator strip, the second electrode strip, and the second separator strip together have a total thickness of between 100 micrometers and 650 micrometers.
Selon un mode de réalisation, la première étape de chauffage comprend la deuxième étape de chauffage. En d’autres termes, la première bande d’électrode, la deuxième bande d’électrode, la première bande de séparateur, et la deuxième bande de séparateur peuvent être chauffées simultanément, par exemple entre les mêmes rouleaux de laminage chauffants.According to one embodiment, the first heating step comprises the second heating step. In other words, the first strip of electrode, the second strip of electrode, the first strip of separator, and the second strip of separator can be heated simultaneously, for example between the same heating rolling rolls.
Selon un mode de réalisation, la première température d’assemblage est égale à la deuxième température d’assemblage.According to one embodiment, the first assembly temperature is equal to the second assembly temperature.
Selon un mode de réalisation, la première étape de chauffage et la deuxième étape de chauffage sont mise en œuvre dans des fours d’assemblage différents.According to one embodiment, the first heating step and the second heating step are implemented in different assembly ovens.
Selon un mode de réalisation, la première étape de chauffage et la deuxième étape de chauffage sont mise en œuvre dans le même four d’assemblage.According to one embodiment, the first heating step and the second heating step are implemented in the same assembly oven.
Selon un mode de réalisation, au moins un empilement de bandes compressé, choisi parmi le premier empilement de bandes compressé et le deuxième empilement de bandes compressé, est introduit au-dessus du mandrin d’enroulement dans le sens de la gravité lors de l’étape d’enroulement.According to one embodiment, at least one stack of compressed strips, chosen from among the first stack of compressed strips and the second stack of compressed strips, is introduced above the winding mandrel in the direction of gravity during the winding step.
De cette manière, il est possible de limiter le dépôt de poussières sur la surface des empilements avant de réaliser l’étape d’enroulement.In this way, it is possible to limit the deposition of dust on the surface of the stacks before carrying out the winding step.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de laminage intermédiaire dans laquelle le premier empilement de bandes compressé et le deuxième empilement de bandes compressé sont laminés par introduction dans une presse à rouleaux.According to one embodiment, the manufacturing method further comprises an intermediate rolling step in which the first stack of compressed strips and the second stack of compressed strips are rolled by introduction into a roller press.
De cette manière, il est possible d’obtenir un empilement intermédiaire comprenant la superposition d’une bande d’anode, d’une première bande de séparateur, d’une bande de cathode et d’une deuxième bande de séparateur. Ledit empilement intermédiaire présentant une bonne résistance mécanique.In this way, it is possible to obtain an intermediate stack comprising the superposition of an anode strip, a first separator strip, a cathode strip and a second separator strip. Said intermediate stack having good mechanical strength.
Selon un mode de réalisation, l’étape de laminage intermédiaire est mise en œuvre avant l’étape d’enroulement.According to one embodiment, the intermediate rolling step is implemented before the winding step.
Selon un mode de réalisation, la presse à rouleaux est configurée pour compresser la première bande d’électrode, et la première bande de séparateur, afin que le premier empilement de bandes compressé atteigne une épaisseur maximale comprise entre 100 µm et 650 µm.According to one embodiment, the roller press is configured to compress the first strip of electrode, and the first strip of separator, so that the first stack of compressed strips reaches a maximum thickness comprised between 100 μm and 650 μm.
Selon un mode de réalisation, la première bande d’électrode est une bande d’anode et dans lequel la deuxième bande d’électrode est une bande de cathode.According to one embodiment, the first electrode strip is an anode strip and wherein the second electrode strip is a cathode strip.
Selon un mode de réalisation, le mandrin d’enroulement présente une géométrie de cylindre autour de l’axe d’enroulement, l’étape d’enroulement étant mise en œuvre de manière à enrouler le premier empilement de bandes compressé et le deuxième empilement de bandes compressé autour du mandrin d’enroulement de manière à former une cellule de forme cylindrique présentant une face interne tournée vers le mandrin d’enroulement et une face externe opposée à la face interne.According to one embodiment, the winding mandrel has a cylinder geometry around the winding axis, the winding step being implemented so as to wind the first stack of compressed strips and the second stack of strips compressed around the winding mandrel so as to form a cell of cylindrical shape having an internal face facing the winding mandrel and an external face opposite the internal face.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend en outre une étape d’alignement mise en œuvre avant l’étape d’enroulement, dans laquelle lesdits premier empilement de bandes compressé et deuxième empilement de bande compressé sont alignés l’un par rapport à l’autre latéralement le long de l’axe d’enroulement.According to one embodiment, the manufacturing method further comprises an alignment step implemented before the winding step, in which said first stack of compressed strips and second stack of compressed strips are aligned with respect to one another. to the other laterally along the winding axis.
Selon un mode de réalisation, l’étape d’alignement est mise en œuvre par un ajustement de la position de chaque empilement de bandes compressé par rapport à l’autre empilement de bandes compressé ou aux autres empilements de bandes compressés s’il est prévu au moins un troisième empilement de bandes compressé de même nature que les premier et deuxième empilement de bandes compressé, par exemple par un décalage latéral d’un empilement le long de l’axe d’enroulement.According to one embodiment, the alignment step is implemented by adjusting the position of each stack of compressed strips with respect to the other stack of compressed strips or to the other stacks of compressed strips if provided at least one third stack of compressed strips of the same nature as the first and second stack of compressed strips, for example by a lateral offset of a stack along the winding axis.
Par exemple, l’étape d’alignement comprend la mesure d’un décalage latéral entre le premier empilement de bandes compressé et le deuxième empilement de bandes compressé par un capteur d’alignement, l’alignement du premier empilement de bandes compressé et du deuxième empilement de bandes compressé étant mis en œuvre par un décalage latéral du deuxième empilement de bandes compressé par rapport au premier empilement de bandes compressé de manière à maintenir une valeur dudit décalage latéral inférieure à 5 mm, et notamment inférieure à 2 mm, et plus particulièrement inférieure à 1 mm.For example, the step of aligning includes measuring a lateral offset between the compressed first strip stack and the compressed second strip stack by an alignment sensor, aligning the compressed first strip stack and the second stack of compressed strips being implemented by a lateral shift of the second stack of compressed strips with respect to the first stack of compressed strips so as to maintain a value of said lateral shift of less than 5 mm, and in particular less than 2 mm, and more particularly less than 1 mm.
Selon un mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend en outre une étape de découpe comprenant la coupe des premier et deuxième empilements de bandes compressés avant leur enroulement autour du mandrin d’enroulement lors de l’étape d’enroulement.According to one embodiment, the manufacturing method further comprises a cutting step comprising the cutting of the first and second stacks of compressed strips before their winding around the winding mandrel during the winding step.
Le but de l’invention peut également être atteint grâce à la mise en œuvre d’une cellule pour dispositif de stockage d’énergie électrique obtenue par un procédé de fabrication tel que décrit précédemment.The object of the invention can also be achieved through the implementation of a cell for an electrical energy storage device obtained by a manufacturing method as described above.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones :
Claims (14)
- une étape de fourniture (E10) d’une première bande de séparateur (13), d’une deuxième bande de séparateur (23), d’une première bande d’électrode (11), et d’une deuxième bande d’électrode (21) ;
- une étape de formation (E20) d’un premier empilement de bandes compressé (15) dans laquelle un premier empilement de bandes compressé (15) est formé par la solidarisation de ladite première bande d’électrode (11) et de ladite première bande de séparateur (13), ladite étape de formation (E20) d’un premier empilement de bandes compressé (15) comprenant une première étape de compression (E23) dans laquelle la première bande d’électrode (11) et la première bande de séparateur (13) sont superposées et compressées ensemble, de manière à former ledit premier empilement de bandes compressé (15), et
- une étape d’enroulement (E60) dans laquelle ledit premier empilement de bandes compressé (15), la deuxième bande de séparateur (23), et la deuxième bande d’électrode (21) sont enroulés ensemble, en se superposant, autour d’un même mandrin d’enroulement (7) entraîné en rotation autour d’un axe d’enroulement durant l’étape d’enroulement (E60).
- a step of supplying (E10) a first separator strip (13), a second separator strip (23), a first electrode strip (11), and a second electrode strip (21);
- a step of forming (E20) a first stack of compressed strips (15) in which a first stack of compressed strips (15) is formed by joining said first strip of electrode (11) and said first strip of separator (13), said step of forming (E20) a first compressed strip stack (15) comprising a first compression step (E23) in which the first electrode strip (11) and the first separator strip ( 13) are superimposed and compressed together, so as to form said first stack of compressed strips (15), and
- a winding step (E60) in which said compressed first strip stack (15), second separator strip (23), and second electrode strip (21) are wound together, overlapping, around the same winding mandrel (7) driven in rotation around a winding axis during the winding step (E60).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2211565A FR3125639A1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2211565A FR3125639A1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell |
| FR2211565 | 2022-11-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3125639A1 true FR3125639A1 (en) | 2023-01-27 |
Family
ID=84887482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2211565A Pending FR3125639A1 (en) | 2022-11-07 | 2022-11-07 | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3125639A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN210468000U (en) * | 2019-10-10 | 2020-05-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Apparatus for manufacturing electrode assembly of secondary battery |
| CN112993416A (en) * | 2021-04-29 | 2021-06-18 | 蜂巢能源科技有限公司 | Battery pole piece rolling and stacking device and battery pole piece rolling and stacking method |
-
2022
- 2022-11-07 FR FR2211565A patent/FR3125639A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN210468000U (en) * | 2019-10-10 | 2020-05-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Apparatus for manufacturing electrode assembly of secondary battery |
| CN112993416A (en) * | 2021-04-29 | 2021-06-18 | 蜂巢能源科技有限公司 | Battery pole piece rolling and stacking device and battery pole piece rolling and stacking method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2320502B1 (en) | Method for forming a thin-layer lithium-ion battery | |
| EP2783415B1 (en) | Method for the production of an all-solid battery | |
| FR3037724A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING AN ELECTROCHEMICAL LITHIUM BATTERY BEAM WITH FOLDING OR WINDING OF THE SHEET END ON THE SAME | |
| US20010001053A1 (en) | Apparatus and method for treating a cathode material provided on a thin-film substrate | |
| EP3120399B1 (en) | Flexible structure with strain gauge, application to electrochemical lithium-ion batteries in a flexible packaging | |
| FR3011128A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTROCHEMICAL BEAM OF A LITHIUM ACCUMULATOR | |
| EP2904654B1 (en) | Bipolar battery including a current collector having a built-in sealing means, method for manufacturing such a battery | |
| EP2270900B1 (en) | Unbalanced lithium-ion microbattery | |
| WO2019007812A1 (en) | Methods for producing an electrochemical bundle of a metal-ion battery by means of a gel polymer electrolyte membrane, and associated batteries | |
| FR3125639A1 (en) | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell | |
| EP2532038B1 (en) | Electrochemical accumulator with packaging comprising at least one polyaryletherketone (paek), and associated film and methods | |
| FR3125641A1 (en) | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell | |
| FR3125640A1 (en) | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell | |
| FR3125642A1 (en) | Cell for electrical energy storage device and method of manufacturing such a cell | |
| EP2756535A1 (en) | Method for evaluating the sealing of a bipolar structure for an electrochemical generator | |
| EP4182988B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing a battery cell | |
| EP3311433A1 (en) | Method for producing an electrochemical bundle for a metal-ion battery comprising metal foam at the ends of strips | |
| FR3003093A1 (en) | BIPOLAR LIQUID BATTERY WITH IMPROVED SEALING AND METHOD OF MAKING SAME | |
| EP3327819B1 (en) | Metal-ion accumulator provided with a stack of electrodes and characterized by a high energy density and a high capacity | |
| EP3327818B1 (en) | Metal-ion battery provided with a stack of electrodes and characterized by high capacity and high power | |
| WO2024038240A1 (en) | System and method for manufacturing a battery cell | |
| US20230307688A1 (en) | Apparatus and Method for Manufacturing Unit Cell | |
| FR3059159A1 (en) | ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL BEAM OF A METAL-ION BATTERY WITH HIGH ENERGY DENSITY, CYLINDRICAL OR PRISMATIC ACCUMULATOR | |
| WO2000077875A1 (en) | Method for making a multilayer structure for lithium polymer generators | |
| FR3053842A1 (en) | METAL-ION ELECTROCHEMICAL ACCUMULATOR, HIGH CAPACITY AND FLEXIBILITY ENABLES GREAT CONFORMABILITY |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20230707 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |