用于含锂二次电池的包含压缩夹具的电池单元形成系统的制作方法
本公开的领域总体上涉及二次电池的形成，并且更具体地，涉及含锂二次电池的电池单元形成系统。
背景技术：
1、在摇椅式电池单元中，二次电池的正电极和负电极两者均包括载体离子，如锂插入和提取到其中的材料。在电池放电时，载体离子从负电极中被抽出并且插入到正电极中。在电池充电时，载体离子从正电极中被抽出并且插入到负电极中。
2、由于其高比容量，硅已经成为替代碳质材料作为阳极的有前途的候选物。例如，由lic6形成的石墨阳极可以具有约370毫安时/克(mah/g)的比容量，而由li15si4形成的晶体硅阳极可以具有约3600mah/g的比容量，比石墨阳极增加了近10倍。然而，硅阳极的使用受到限制，这是由于当li载体离子插入到硅阳极中时，硅的体积变化很大(例如，300％)。这种体积增加以及与充电和放电循环相关的破裂和粉碎限制了硅阳极在实践中的使用。另外，由于硅阳极的初始库仑效率(ice)差，导致在利用硅阳极的二次电池的初始形成期间容量损失，因此硅阳极的使用受到限制。
3、在组装含锂二次电池后，通常对经组装的电池经受形成过程。在形成过程期间，电池缓慢充电和放电一次或多次。至少一些已知的形成过程包含将锂添加到电池中的预锂化过程。这些形成过程通常由大型集中式系统执行。此类系统包含连接到要经受形成过程的所有电池的中央控制中心。中央控制中心直接控制连接到其的所有电池的充电、放电和(如果适用的话)预锂化。为了能够控制形成过程并将电力分配给大量的电池，中央控制中心是使用大量的电力、占据大量的空间、并利用大量的导线来连接到所有正在经受形成的电池的相对较大且昂贵的系统。
技术实现思路
1、一个实施例包括一种用于含锂二次电池的电池单元形成系统。每个含锂二次电池包含单位电池单元群体、电极母线、对电极母线、电连接到所述电极母线的第一端子和电连接到所述对电极母线的第二端子。所述单位电池单元群体中的每个单位电池单元包含电极结构、隔膜结构和对电极结构。所述电池单元形成系统包含压缩夹具和装载机构。所述压缩夹具包含基部和耦接到所述基部的多个压缩板组。每个压缩板组包含固定压缩板、可相对于所述固定压缩板在第一位置与第二位置之间移动的可移动压缩板以及操作性地耦接到所述可移动压缩的至少一个弹簧。所述可移动压缩板被定位成在所述第二位置比在所述第一位置更远离所述固定压缩板。所述固定压缩板和所述可移动压缩板在其之间限定用于收纳含锂二次电池的电池容置部。所述至少一个弹簧使所述可移动压缩板朝向所述固定压缩板偏置，使得当定位在所述电池容置部内时，向所述含锂二次电池施加压缩力。所述装载机构包含至少一个板扩展器，所述至少一个板扩展器可操作以使所述可移动压缩板远离所述固定压缩板，以在所述电池容置部内装载和卸载所述含锂二次电池。
2、另一个实施例包括用于含锂二次电池的压缩夹具。每个含锂二次电池包含单位电池单元群体、电极母线、对电极母线、电连接到所述电极母线的第一端子和电连接到所述对电极母线的第二端子。所述单位电池单元群体中的每个单位电池单元包含电极结构、隔膜结构和对电极结构。所述压缩夹具包含基部和耦接到所述基部的多个压缩板组。每个压缩板组包含固定压缩板、可移动压缩板和耦接到所述可移动压缩板的至少一个弹簧。所述可移动压缩板可相对于所述固定压缩板在第一位置与第二位置之间移动，所述可移动压缩板被定位成在所述第二位置比在所述第一位置更远离所述固定压缩板。所述固定压缩板和所述可移动压缩板在其之间限定用于收纳含锂二次电池的电池容置部。所述至少一个弹簧使所述可移动压缩板朝向所述固定压缩板偏置，使得当定位在所述电池容置部内时，向所述含锂二次电池施加压缩力。
3、另一个实施例包括用于制造含锂二次电池的方法。每个含锂二次电池包含单位电池单元群体、电极母线、对电极母线、电连接到所述电极母线的第一端子和电连接到所述对电极母线的第二端子。所述单位电池单元群体中的每个单位电池单元包含电极结构、隔膜结构和对电极结构。所述方法包含将压缩板组中的可移动压缩板从第一位置移动到第二位置。所述压缩板组包含固定压缩板、所述可移动压缩板和至少一个弹簧，所述至少一个弹簧使所述可移动压缩板朝向所述固定压缩板偏置。所述固定压缩板和所述可移动压缩板在其之间限定电池容置部。所述可移动压缩板被定位成在所述第二位置比在所述第一位置更远离所述固定压缩板。所述方法进一步包含将含锂二次电池定位在所述电池容置部内，并且将所述可移动压缩板朝向所述含锂二次电池移动并与其接合，使得所述含锂二次电池在所述固定压缩板与所述可移动压缩板之间被压缩。
4、存在关于上述方面指出的特征的各种改进。其它特征也可以并入上述方面中。这些改进和另外的特征可以单独地或以任何组合存在。例如，以下关于所展示实施例中的任何实施例讨论的各种特征可以单独地或以任何组合并入到上述方面中的任何方面中。
技术特征：
1.一种用于含锂二次电池的电池单元形成系统，每个含锂二次电池包括单位电池单元群体、电极母线、对电极母线、电连接到所述电极母线的第一端子和电连接到所述对电极母线的第二端子，其中所述单位电池单元群体中的每个单位电池单元包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述电池单元形成系统包括：
2.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中所述基部限定多个电池开口，每个电池开口与对应的压缩板组的所述电池容置部对准，其中当所述含锂二次电池定位在所述对应的压缩板组的所述电池容置部中时，所述含锂二次电池的所述第一端子和所述第二端子延伸穿过所述电池开口中的一个电池开口。
3.根据权利要求2所述的电池单元形成系统，其中每个含锂二次电池进一步包括辅助电极和电连接到所述辅助电极的导电接片，其中当所述含锂二次电池定位在所述对应的压缩板组的所述电池容置部中时，所述含锂二次电池的所述导电接片延伸穿过所述电池开口中的一个电池开口。
4.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其进一步包括电池托盘，其中所述压缩夹具能够可移除地耦接到所述电池托盘。
5.根据权利要求4所述的电池单元形成系统，其中所述电池托盘限定多个电池槽，并且其中当所述含锂二次电池定位在所述压缩板组中的一个压缩板组的所述电池容置部中并且所述压缩夹具耦接到所述电池托盘时，所述含锂二次电池的所述第一端子和所述第二端子延伸穿过所述电池槽中的一个电池槽。
6.根据权利要求5所述的电池单元形成系统，其中每个含锂二次电池进一步包括辅助电极和电连接到所述辅助电极的导电接片，其中当所述含锂二次电池定位在所述压缩板组中的一个压缩板组的所述电池容置部中并且所述压缩夹具耦接到所述电池托盘时，所述含锂二次电池的所述导电接片延伸穿过所述电池槽中的所述一个电池槽。
7.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中每个压缩板组中的所述可移动压缩板包含面向所述固定压缩板的第一侧和背对所述固定压缩板的相对的第二侧，其中所述可移动压缩板包含安置在所述第一侧上的顺应性材料。
8.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中每个压缩板组中的所述固定压缩板包含面向所述可移动压缩板的第一侧和背对所述可移动压缩板的相对的第二侧，其中所述固定压缩板包含安置在所述第一侧上的顺应性材料。
9.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中每个压缩板组进一步包括定位在所述固定压缩板与所述可移动压缩板之间的至少一个间隔件，其中所述至少一个间隔件维持所述固定压缩板与所述可移动压缩板之间的最小距离。
10.根据权利要求9所述的电池单元形成系统，其中所述至少一个板扩展器包含可移动接片，所述可移动接片能够操作以与所述可移动压缩板接合以将所述可移动压缩板从所述第一位置移动到所述第二位置，其中所述可移动接片的厚度小于所述间隔件的厚度。
11.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中所述至少一个弹簧定位在一个压缩板组中的所述可移动压缩板与相邻压缩板组中的所述固定压缩板之间。
12.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其进一步包括至少一个对准杆，其中所述固定压缩板和所述可移动压缩板中的每一者限定至少一个通孔，其中所述至少一个对准杆延伸穿过每个固定压缩板和每个可移动压缩板的所述至少一个通孔。
13.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中每个压缩板组中的所述可移动压缩板包括至少一个凸缘，并且其中所述板扩展器能够操作以与所述至少一个凸缘接合以将所述可移动压缩板从所述第一位置移动到所述第二位置。
14.根据权利要求1所述的电池单元形成系统，其中所述装载机构进一步包括电池夹，所述电池夹能够操作以夹紧所述含锂二次电池并将所述含锂二次电池定位在所述电池容置部内。
15.一种使用根据权利要求1所述的电池单元形成系统形成的含锂二次电池，所述含锂二次电池包括：
16.根据权利要求15所述的含锂二次电池，其进一步包括辅助电极、围封所述单位电池单元群体的外壳、所述电极母线、所述对电极母线和所述辅助电极，以及电连接到所述辅助电极的导电接片，其中所述第一端子、所述第二端子和所述导电接片从所述外壳延伸。
17.一种用于含锂二次电池的压缩夹具，每个含锂二次电池包括单位电池单元群体、电极母线、对电极母线、电连接到所述电极母线的第一端子和电连接到所述对电极母线的第二端子，其中所述单位电池单元群体中的每个单位电池单元包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述压缩夹具包括：
18.根据权利要求17所述的压缩夹具，其中所述基部限定多个电池开口，每个电池开口与对应的压缩板组的所述电池容置部对准，其中当所述含锂二次电池定位在所述对应的压缩板组的所述电池容置部中时，所述含锂二次电池的所述第一端子和所述第二端子延伸穿过所述电池开口中的一个电池开口。
19.根据权利要求18所述的压缩夹具，其中每个含锂二次电池进一步包括辅助电极和电连接到所述辅助电极的导电接片，其中当所述含锂二次电池定位在所述对应的压缩板组的所述电池容置部中时，所述含锂二次电池的所述导电接片延伸穿过所述电池开口中的所述一个电池开口。
20.根据权利要求17所述的压缩夹具，其中每个压缩板组进一步包括定位在所述固定压缩板与所述可移动压缩板之间的至少一个间隔件，其中所述至少一个间隔件维持所述固定压缩板与所述可移动压缩板之间的最小距离。
21.根据权利要求17所述的压缩夹具，其中所述至少一个弹簧定位在一个压缩板组中的所述可移动压缩板与相邻压缩板组中的所述固定压缩板之间。
22.根据权利要求17所述的压缩夹具，其进一步包括至少一个对准杆，其中所述固定压缩板和所述可移动压缩板中的每一者限定至少一个通孔，其中所述至少一个对准杆延伸穿过每个固定压缩板和每个可移动压缩板的所述至少一个通孔。
23.根据权利要求17所述的压缩夹具，其中每个压缩板组中的所述可移动压缩板包含面向所述固定压缩板的第一侧和背对所述固定压缩板的相对的第二侧，其中所述可移动压缩板包含安置在所述第一侧上的顺应性材料。
24.根据权利要求17所述的压缩夹具，其中每个压缩板组中的所述固定压缩板包含面向所述可移动压缩板的第一侧和背对所述可移动压缩板的相对的第二侧，其中所述固定压缩板包含安置在所述第一侧上的顺应性材料。
25.一种用于制造含锂二次电池的方法，每个含锂二次电池包括单位电池单元群体、电极母线、对电极母线、电连接到所述电极母线的第一端子和电连接到所述对电极母线的第二端子，其中所述单位电池单元群体中的每个单位电池单元包括电极结构、隔膜结构和对电极结构，所述方法包括：
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述压缩板组耦接到压缩夹具的基部，并且其中将含锂二次电池定位在所述电池容置部内包含将所述含锂二次电池的所述第一端子和所述第二端子定位成穿过在所述基部中限定的电池开口并与所述电池容置部对准。
27.根据权利要求26所述的方法，其中每个含锂二次电池进一步包括辅助电极和电连接到所述辅助电极的导电接片，其中将含锂二次电池定位在所述电池容置部内进一步包含将所述含锂二次电池的所述导电接片定位成穿过所述电池开口。
28.根据权利要求25所述的方法，其进一步包括在所述含锂二次电池在所述可移动压缩板与所述固定压缩板之间被压缩的同时，对所述含锂二次电池执行预锂化过程。
29.根据权利要求28所述的方法，其进一步包括在所述预锂化过程之后从所述电池容置部中移除所述含锂二次电池。
30.根据权利要求25所述的方法，其中将压缩板组中的可移动压缩板从第一位置移动到第二位置包括：
技术总结
一种压缩夹具包含基部和耦接到所述基部的多个压缩板组。每个压缩板组包含固定压缩板、可移动压缩板和耦接到所述可移动压缩板的至少一个弹簧。所述可移动压缩板可相对于所述固定压缩板在第一位置与第二位置之间移动，所述可移动压缩板被定位成在所述第二位置比在所述第一位置更远离所述固定压缩板。所述固定压缩板和所述可移动压缩板在其之间限定用于收纳含锂二次电池的电池容置部。所述至少一个弹簧使所述可移动压缩板朝向所述固定压缩板偏置，使得当定位在所述电池容置部内时，向所述含锂二次电池施加压缩力。所述压缩夹具可以并入到用于含锂二次电池的电池单元形成系统中。
技术研发人员：J·F·瓦尔尼,R·F·金辰,R·S·西都,I·德沃里斯
受保护的技术使用者：艾诺维克斯公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5