制造集电器的方法和相关装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制造用于电池或超级电容器的集电器的方法和相关装置，所述制造方法包括将金属元件和涂有涂层的金属条带连接的连接阶段，所述涂层由涂层材料制成，所述涂层材料与条带材料不同，所述连接阶段包括所述条带和所述金属元件在叠加表面上叠加的叠加步骤；以及用超声波焊接机的超声波发生器(46)沿着线将超声波施加到所述叠加表面用于焊接叠加表面的步骤。

Methods and related devices for manufacturing collector

【技术实现步骤摘要】
制造集电器的方法和相关装置
本专利技术涉及制造集电器的方法。本专利技术还涉及相应的拼接台和通过连接方法获得的集电器以及包括这种集电器的系统。
技术介绍
电池，即一组电化学蓄电池，用于许多扩展领域，例如电动车。电化学蓄电池通常包括至少四个元件：正电极、负电极、电解质以及用于每个电极的集电器。负电极和集电器的组件形成阳极，而正电极和集电器的组件形成阴极。蓄电池的工作原理基于通过实施两个单独但耦合的电化学反应可逆地存储化学能中的电能。在电解质中浸泡的正电极和负电极是所谓的法拉第电化学反应的所在。特别地，电极由活性材料制成，用于通过氧化和还原反应来存储和释放离子。在放电期间，负电极的活性材料氧化，并且一方面释放通过集电器到达外部电路的电子，另一方面，释放通过电解质迁移到正电极的阳离子。然后，借助能量和阳离子通过电路的电子被还原的正电极的活性材料捕获。蓄电池可以释放的能量密度是电化学电池的电势和容量的函数，两者都与系统的化学性质直接相关。电池的电位由在正电极和负电极处同时发生的氧化还原反应的电位之间的差异确定。从蓄电池的操作得出，集电器提供电子传输。本专利技术更具体地涉及集电器的制造，考虑到使用这种元件的应用的数量增加，希望改进集电器。集电器由足够导电的材料制成以提供电子转移，并且通过轻、薄和机械抗性用作电极的基板。形成基板的导电材料可任选地涂覆有至少一个涂层，该涂层用作集电器与电池的电极(阴极或阳极)之间的界面。制造涂覆的集电器的方法是连续工艺，称为开卷工艺，其中通过涂覆卷绕的基板来沉积涂层。这种制造方法包括供应基板的步骤；通过在基板表面上沉积悬浮液来形成涂层；干燥沉积的悬浮液。这种方法允许连续和有效的制造，因为基板以沿纵向缠绕的数十、数百或数千米的大卷的形式呈现，其中涂层几乎连续地施加到基板上，同时展开基板。但是，为了满足线圈长度方面的规格，必须能够连接两个涂层辊的横向端部，以便获得更长的线圈或切断线圈中存在的缺陷区域，然后重新连接通过切断所产生的两个端部。因此，需要一种制造集电器的方法，该方法实施起来更简单并且改善了集电器的质量。
技术实现思路
为此，本说明书涉及制造用于电池或超级电容器的集电器的方法，所述制造方法包括将金属元件和涂覆有涂层的金属条带连接的连接阶段，该涂层由涂层材料制成，所述涂层材料不同于条带材料，所述连接阶段包括条带和金属元件在叠加表面上的叠加步骤，以及将超声波密封机的超声波发生器沿着线超声地施加到所述叠加表面以焊接所述叠加表面的步骤。作为创造性步骤的一部分，申请人对当前的制造过程感兴趣，下面将说明其中最重要的元件。通常，集电器由金属条带制成，该金属条带的厚度(沿最小尺寸测量的尺寸)在5微米(μ米)至100μ电之间，优选地，在6间，至20，优之间。用于这种条带的材料例如是铁、铜、铝、镍、钛或不锈钢。优选地，该材料是非铁类的，铝和铜是最常见的实施例。优选地，通过冷轧生产铝带，同时通过电沉积获得铜带。该条带涂有至少一个涂层，该涂层用作集电器和电池的电极(阴极或阳极)之间的界面。涂层的组装形成涂层。形成条带的金属材料起到涂层基底的作用。涂层的功能特别是在集电器和电极之间的界面处的粘附性和接触电阻的优化。涂层的另一个主要功能是保护集电器，集电器的腐蚀是相当普遍的现象。涂层可以沉积在金属条带的一侧或两侧，以及每个面的全部或部分上。因此，术语“涂覆”包括条带被完全涂覆的情况和条带被部分涂覆的情况。应该注意的是，涂层的特性、厚度、图案、化学成分可以从一个面到另一个面变化，或甚至在同一面上变化。涂层由不同于基底材料的材料制成。特别地，金属颗粒可以存在于涂层材料中。这种颗粒可具有任何类型的形状。优选地，颗粒是球形的。对于每个粒子，直径定义为颗粒表面上两点之间的最大距离。直径例如通过激光粒度技术测量。激光衍射粒度测量技术通过测量当激光束穿过分散粒子样品时散射光强度的角度变化来测量粒度分布。大颗粒以小角度散射光到激光束，小颗粒以更大的角度散射光。在第一组合物C1的颗粒中，每个颗粒的直径小于或等于100微米。优选地，颗粒是纳米颗粒。纳米颗粒是每个尺寸小于100纳米的颗粒。就化学组成而言，可以想到涂层材料的许多可能性。涂层材料包括例如导电材料。许多材料可用于导电材料：导电材料的实施例以非限制性地方式包括导电碳、炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、活性碳纤维、未活化的碳纳米纤维、金属薄片、金属粉末、金属纤维和导电聚合物或其混合物。优选地，涂层材料包括粘合剂材料和导电颗粒。许多材料可用于粘合剂材料，只要粘合剂材料相对于用于电极的材料是惰性的即可。粘合剂材料通常是聚合物材料，其有助于在制造过程中处理涂层。粘合剂材料的实施例以非限制性地方式包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯(也称为PVF2或PVDF)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(也称为EPDM)、聚环氧乙烷(也称为PEO)、紫外线固化丙烯酸酯、紫外线固化甲基丙烯酸酯和可热固化的二乙烯基醚及其类似物。其他合适的粘合剂材料包括交联聚合物，例如选自具有羧基的聚合物和交联剂的聚合物。更一般地，粘合剂材料是由选自热塑性聚合物、热固性聚合物、弹性体及其混合物中的一种或多种聚合物组成的材料。作为热塑性聚合物的实施例，可以提及由脂肪族或脂环族乙烯基单体聚合得到的聚合物，例如聚烯烃(包括聚乙烯或聚丙烯)。还有由乙烯基芳族单体聚合得到的聚合物，例如聚苯乙烯，衍生自丙烯酸单体和/或(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、聚醚酮和聚酰亚胺的聚合得到的聚合物。热固性树脂如环氧树脂，与聚氨酯或与聚醚多元醇混合的聚酯树脂是热固性聚合物的实施例。举例来说，弹性体聚合物包括天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物(也称为SBR)和乙烯-丙烯共聚物(也称为EPM)或硅氧烷。涂层中的粘合剂材料含量优选大于或等于30％重量。另一方面，在一些情况下，涂层可包括一种或多种类型的导电添加剂以改善电子传导性。导电添加剂的实施例包括但不限于导电碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、活性碳纤维、未活化的碳纳米纤维、金属薄片、金属粉末、金属纤维和导电聚合物。如果存在，导电添加剂的含量大于涂层重量的10％。涂层的厚度在10纳米(nm)至100厚度之间，优选地，在0.5优选至5.5的范围内。通过印刷方法将涂层沉积在条带上，所述印刷方法尤其包括丝网印刷、柔性版印刷、凹版印刷、胶版印刷或喷墨印刷，这使得可以施加基于金属颗粒的组合物的涂层。由于这种相对较小的厚度，涂层通常被称为“薄膜”。在一些情况下，涂层在基底的整个表面上延伸。然而，有利的是，涂层不会在基材的整个表面上延伸：实际上，涂层可以这样形成，使得金属条带在其边缘区域或在片材的中心保持未涂覆。在金属条带的一个面上的涂覆和未涂覆区域的连续交替限定了图案。条带边缘处的未涂覆区域称为边缘，由两个涂覆区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造用于电池或超级电容器的集电器的方法，所述制造方法包括将金属元件和涂有涂层的金属条带(18)连接的连接阶段，所述涂层由涂层材料制成，所述涂层材料与条带材料不同，所述连接阶段包括：/n-所述条带(18)和所述金属元件在叠加表面上叠加的叠加步骤；和/n-用超声波焊接机(32)的超声波发生器(46)沿着线将超声波施加到所述叠加表面用于焊接所述叠加表面的步骤。/n

【技术特征摘要】
20180724 FR 18568321.制造用于电池或超级电容器的集电器的方法，所述制造方法包括将金属元件和涂有涂层的金属条带(18)连接的连接阶段，所述涂层由涂层材料制成，所述涂层材料与条带材料不同，所述连接阶段包括：
-所述条带(18)和所述金属元件在叠加表面上叠加的叠加步骤；和
-用超声波焊接机(32)的超声波发生器(46)沿着线将超声波施加到所述叠加表面用于焊接所述叠加表面的步骤。


2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述施加步骤期间，在所述叠加表面的至少一部分中实现非金属材料与所述条带(18)之间的焊接。


3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述叠加步骤期间，叠加条带包括所述涂层的至少一部分，并且在所述施加步骤期间，由超声波发生器(46)在叠加表面上施加超声波的所述线包括至少一部分涂层。


4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述涂层材料包括聚合物粘合剂材料。


5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述涂层材料包括分散在至少粘合剂中的颗粒。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造方法，其中，在焊接步骤期间，所施加的超声波的频率在40千赫兹至100千赫兹之间。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，其中，所述条带(18)具有厚度，所述条带(18)的厚度在5微米至20微米之间。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的制造方法，其中，所述涂层的厚度在10纳米至100微米之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：沙姆·卡尔·霍申，让弗朗索瓦·诺埃尔·马塞尔·埃夫拉尔，
申请(专利权)人：阿尔莫，
类型：发明
国别省市：法国;FR