用于能量存储装置的断续地涂覆的干电极及其制造方法与流程

相关申请

本申请要求于2019年11月5日提交的美国专利申请第16/675,012号的优先权和于2018年11月8日在美国专利和商标局提交的临时申请第62/757,609号的权益，其全部内容通过引用并入本文。

所描述的技术总体上涉及能量存储装置，并且具体地涉及用于制造用于能量存储装置的断续地涂覆的干电极的方法和包括断续地涂覆的干电极的能量存储装置。

背景技术：

电能蓄电池广泛用于向电子、机电、电化学和其他有用装置(例如混合动力车辆、插电式混合动力车辆和纯电动车辆)提供电力。这样的电池包括诸如一次化学电池和二次(可再充电)电池的电池、燃料电池和各种电容器，包括超级电容器。增加包括电容器和电池的能量存储装置的操作功率和能量对于增强能量存储、增加功率能力和拓宽现实世界使用情况将是期望的。

技术实现要素：

为了概述所描述的技术，本文描述了所描述的技术的某些目的和优点。并非所有这样的目的或优点都可以在所描述的技术的任何特定实施例中实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，所描述的技术可以以实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点而不必实现如本文可以教导或建议的其他目的或优点的方式来实施或执行。

一个发明方面是用于能量存储装置的断续地涂覆的干电极。

另一方面是制造用于能量存储装置的断续地涂覆的干电极的方法。

另一方面是包括断续地涂覆的干电极的能量存储装置。

另一方面是制造用于能量存储装置的干电极的方法，包括：提供金属层；提供由干活性材料形成的电化学活性自支撑膜；组合电化学活性自支撑膜和金属层以形成组合层；并且从组合层去除电化学活性自支撑膜的一部分，使得电化学活性自支撑膜沿金属层的纵向方向断续地形成在金属层上。

另一方面是用于能量存储装置的干电极，包括：金属层；以及由干活性材料形成的电化学活性自支撑膜，其中，电化学活性自支撑膜包括沿金属层的纵向方向断续地形成在金属层上以暴露金属层的一部分的多个膜部分。

另一方面是能量存储装置，包括：第一电极；第二电极；以及插入在第一电极与第二电极之间的隔离件，其中，第一电极和第二电极中的每一个包括：金属层；以及由干活性材料形成的电化学活性自支撑膜，其中，电化学活性自支撑膜包括沿金属层的纵向方向断续地形成在金属层上以暴露金属层的一部分的多个膜部分。

另一方面是制造用于能量存储装置的干电极的方法，包括：提供金属层；提供由干活性材料形成的第一电化学活性自支撑膜；提供由干活性材料形成的第二电化学活性自支撑膜；组合第一电化学活性自支撑膜和第二电化学活性自支撑膜与金属层以形成组合层，使得金属层介于第一电化学活性自支撑膜与第二电化学活性自支撑膜之间；并且从组合层去除第一电化学活性自支撑膜的第一部分和第二电化学活性自支撑膜的第二部分，使得第一电化学活性自支撑膜和第二电化学活性自支撑膜中的每一个沿金属层的纵向方向断续地形成在金属层上。

一个方面的任何特征适用于本文所标识的所有方面。此外，一个方面的任何特征可以以任何方式独立地、部分地或完全地与本文所描述的其他方面组合，例如，一个、两个或三个或更多个方面可以全部或部分地组合。此外，可以使一个方面的任何特征对于其他方面是可选的。制造用于能量存储装置的干电极的方法或能量存储装置的任何方面可以包括用于能量存储装置的干电极或能量存储装置的另一方面，并且用于能量存储装置的干电极或能量存储装置的任何方面可以被配置为执行制造用于能量存储装置的干电极的方法或能量存储装置。

附图说明

图1是示出用于制造用于能量存储装置的干电极的过程的框图。

图2示出了在对其施加热和压力之前放置在连续涂覆粘合剂的金属箔上的电化学活性自支撑膜。

图3示出了在对其施加热和压力之后层压到连续涂覆粘合剂的金属箔上的电化学活性自支撑膜。

图4示出了示例连续涂覆的干电极。

图5示出了在对其施加热和压力之前放置在断续地涂覆粘合剂的金属箔上的电化学活性自支撑膜。

图6示出了在对其施加热和压力之后层压到断续地涂覆粘合剂的金属箔上的电化学活性自支撑膜。

图7示出了根据一个实施例的示例断续地涂覆的干电极。

图8示出了根据一个实施例的电化学活性自由活性膜。

图9示出了根据一个实施例的示例金属箔，该金属箔包括断续地涂覆有粘合剂的金属箔部分和未涂覆的金属箔部分。

图10示出了根据另一实施例的断续地涂覆的干电极。

图11示出了根据另一实施例的放置在示例未涂覆的金属箔上的电化学活性自由活性膜。

图12示出了根据一个实施例的层压机辊组件，该层压机辊组件产生断续地涂覆的电极层压体。

图13示出了根据一个实施例的由图12的层压机辊组件产生的断续地涂覆的干电极。

图14示出了根据另一实施例的放置在示例未涂覆的金属箔上的电化学活性自由活性膜。

图15示出了根据另一实施例的层压机辊组件。

图16示出了根据另一实施例的由图15的层压机辊组件产生的断续地涂覆的干电极。

图17示出了根据一个实施例的层压机辊组件，该层压机辊组件产生图18所示的非对称断续双面涂覆的干层压体。

图18示出了根据一个实施例的由图17所示的层压机辊组件产生的非对称断续双面涂覆的干层压体的截面图。

图19示出了根据另一实施例的层压机辊组件，该层压机辊组件产生图20所示的非对称断续双面涂覆的干层压体。

图20示出了根据另一实施例的由图19所示的层压机辊组件产生的非对称断续双面涂覆的干层压体的截面图。

图21示出了根据一个实施例的要连接到电极片的断续地涂覆的干电极。

图22示出了根据一个实施例的能量存储装置。

图23示出了根据一个实施例的制造用于能量存储装置的干电极的方法。

图24示出了根据另一实施例的制造用于能量存储装置的干电极的方法。

具体实施方式

本文提供了用于能量存储装置的干电极的各种实施例。具体地，在某些实施例中，本文所公开的能量存储装置包括断续地涂覆的干电极。例如，所描述的技术可以提供干电极涂覆能力以包括用于圆柱形卷绕电池的断续图案，其中，电流收集被设计为跨电极的宽度。还提供了用于制造这种断续地涂覆的干电极的方法。所公开的实施例可以提供用于能量存储装置的简化且成本有效的电极涂覆过程。

在许多商业和工业用途中，例如在消费者装置、生产装置和电池供电的车辆中，已经依赖诸如锂离子电池的能量存储装置作为电源。然而，对能量存储装置的需求持续并且快速地增长。例如，汽车工业正在开发依赖紧凑且有效的能量存储的车辆，诸如插电式混合动力车辆和纯电动车辆。锂离子电池非常适合于满足未来的需求。

能量存储装置的存储电势的关键部件是电极。电极的电化学能力(例如，电池电极的容量和效率)受各种因素控制。例如，活性材料、粘合剂和添加剂的分布；其中材料的物理性质，诸如活性材料的颗粒大小和表面积；活性材料的表面性质；以及电极膜的物理特性，诸如密度、孔隙率、内聚性和对导电元件的粘附性。干法处理方法传统上使用高剪切和/或高压处理步骤来分解和混合电极膜材料，这可以促进优于使用湿法处理产生的电极膜的结构优点。

图1是示出用于制造用于能量存储装置的干电极的过程10的框图。如本文所使用的，术语“干”是指除了在最终浸渍电解质步骤期间之外，在本文所描述的过程步骤期间在电极的混合和涂覆过程中不使用液相溶剂和添加剂。图1所示的过程10开始于干混18干活性材料颗粒12、干导电颗粒14和干粘合剂颗粒16以形成干混合物。此外，干导电颗粒21和干粘合剂颗粒23也干混19以形成干混合物，其可以被提供给可选的干原纤化步骤26或29。在干原纤化步骤20中使用例如喷射磨机(未示出)将干混合物原纤化。在干原纤化步骤20期间，对干混合物施加高剪切力，以将其物理地拉伸并形成薄网状纤维网络。在干进料步骤22或29中，将在步骤19和20中形成的干颗粒的相应单独混合物提供至相应容器(未示出)以形成干膜。随后通过辊磨机或压延机24将干膜干压实和压延以提供嵌入/混合的干膜或自支撑电极膜(或电化学活性自支撑膜)。该嵌入/混合的干膜附接或结合到集电器(例如，金属箔)28。在美国专利第7,352,558号中公开了制造包括形成干膜的材料类型和形成集电器的材料的嵌入/混合干膜的更详细的过程，其全部内容通过引用并入本文。

相对于使用湿法处理制造的典型电极膜，以上制造的自支撑干电极膜可以提供改进的特性。例如，本文所提供的干电极膜可以提供改进的膜强度、改进的内聚性、改进的粘附性、改进的电气性能或降低的缺陷发生率中的一种或多种。缺陷可以包括电极膜中的孔、裂纹、表面凹坑。粘附性可以是对集电器的粘附性。电气性能可以是比容量。膜强度可以是拉伸强度。

本文所提供的材料和方法可以在各种能量存储装置中实施。如本文所提供的，能量存储装置可以是电容器、锂离子电容器(lic)、超级电容器、电池(诸如锂离子电池)或组合前述两个或更多个方面的混合能量存储装置。

图2至图4示出了制造示例干电极的过程。示例干电极可以是阳极或阴极。参考图2，电化学活性自支撑膜34放置在金属箔30上。电化学活性自支撑膜34可以由电化学活性材料形成。电化学活性材料可以是阳极活性材料或阴极活性材料。阳极活性材料可以包括例如石墨、硅、锡、钛酸锂、锂金属、锂合金化合物或衍生自这些组合物的复合物。阴极活性材料可以包括例如镍锰钴氧化物(nmc)、镍钴铝氧化物(nca)、锂钴氧化物(lco)、磷酸铁锂(lfp)、活性炭、锂锰氧化物(lmo)、锂镍锰氧化物(lnmo)、硫化铁、硫或衍生自这些组合物的复合物。金属箔30可以由例如铜、铝、钛、不锈钢或其组合形成。本段的描述适用于其余实施例。

金属箔30包括连续涂覆粘合剂的金属箔部分32和未涂覆的金属箔部分36。连续涂覆粘合剂的金属箔部分32沿金属箔30的纵向方向连续涂覆有粘合剂。电化学活性自支撑膜34可以放置在大部分涂覆粘合剂的金属箔部分32上。如图2所示，活性自支撑膜34也可以放置在未涂覆的金属箔部分36的一部分上。在一些实施例中，活性自支撑膜34可以不放置在未涂覆的金属箔36的任何部分上(未示出)。在向活性自支撑膜34和涂覆粘合剂的金属箔部分32施加热和/或压力之后，将活性自支撑膜34层压到涂覆粘合剂的金属箔部分32上(图3)。图3的层压膜包括未附接的电化学活性自支撑膜42的区域和层压到涂覆的金属箔44的膜的区域。可以通过例如剥离或切割来去除涂覆粘合剂的金属箔32的未直接附接到活性自支撑膜34的部分。随后形成连续涂覆粘合剂的干电极46(图4)。图4的干电极46包括未涂覆的金属箔部分48，该金属箔部分48可以用于将干电极46电连接到位于最终电气装置内部的其他电气部件，诸如电极片。未涂覆的箔部分48的大小或尺寸通常构成最终干电极46的重要部分。因此，连续涂覆粘合剂的干电极46的尺寸可以受未涂覆部分48的尺寸限制。

图5至图7示出了根据一个实施例的制造示例断续地涂覆的干电极的过程。参考图5，电化学活性自支撑膜56放置在金属箔58上。金属线圈58沿其纵向方向不连续地或断续地涂覆有粘合剂或粘合剂层(未示出)。该粘合剂层可以由胶水或诸如聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、丙烯酸树脂、含氟聚合物、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、碳或其组合的热塑性塑料中的一种或多种形成。该粘合剂层可以是导电的(例如，碳粘合剂层)。导电粘合剂层的涂层重量可以在约1克/平方米/面至约5克/平方米/面的范围内，其中，干涂层密度为约0.2克/平方厘米/面至约1.1克/平方厘米/面。以上涂层重量和密度可以提供自支撑活性膜的机械稳健附接与较低成本之间的最佳平衡。例如，导电粘合剂层可以是薄的(最低载荷重量)并且密度尽可能低(使用最少的碳粘合剂材料)。这些重量和密度数值仅是示例，并且其他重量和密度值也是可能的。这适用于其余实施例。金属线圈58包括涂覆部分52(或断续地涂覆粘合剂的金属箔部分)和未涂覆部分54(或未涂覆的金属箔部分)。未涂覆部分54介于粘合剂涂覆部分52之间。未涂覆部分54可以沿金属箔58的纵向方向围绕金属箔58的中间放置，然而未涂覆部分54的位置不限于此。不连续涂覆的金属箔58可以通过例如凹版辊涂覆或狭缝挤压涂覆或丝网印刷或激光喷射印刷来产生。

在向堆叠层(58、56)施加热和/或压力之后，将活性自支撑膜56层压到涂覆粘合剂的金属箔部分52上(图6)。图6的层压膜包括未附接的电化学活性自支撑膜62的区域和层压到涂覆的金属箔64上的膜的区域。如图6所示，未附接的电化学活性自支撑膜62的区域包括活性自支撑膜56的上部分和中部分(参见图6的上部区域所示的两个箭头)。层压到涂覆的金属箔64上的膜的区域包括与涂覆粘合剂的金属箔部分52垂直重叠的活性自支撑膜56的左部分和右部分(参见图6的下部区域所示的两个箭头)。

在去除与未涂覆的金属箔部分54垂直重叠的活性自支撑膜56的部分之后，形成不连续或断续地涂覆的干电极72(图7)。可以使用例如气刀和/或真空来执行未附接的自支撑膜62的重叠部分的剥离/修整或去除。由于未涂覆的金属箔部分54没有涂覆粘合剂，并且因此没有粘合到活性自支撑膜56的相应部分，因此与图2至图4所示的连续地涂覆粘合剂的电极相比，可以更容易地去除重叠的自支撑膜部分。干电极72包括相对于彼此不连续地或断续地形成的两个活性自支撑膜部分64a和64b。干电极72包括用于将电极72电连接到诸如电极片的其他元件的未涂覆的箔部分54。未涂覆部分54的尺寸可以基本上小于图4中连续地涂覆的干电极46的未涂覆部分48。例如，未涂覆的箔部分54的宽度可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20毫米，或在这些值中的任何两个之间的范围内的任何宽度。在其他实施例中，未涂覆的箔部分54的宽度可以是5至10、10至20、20至30、30至40或40至50毫米或更大的宽度。因此，图5至图7所示的实施例可以提供用于能量存储装置的简化且成本有效的干电极制造过程。

图8至图10示出了根据另一实施例的制造示例干电极的过程。在图8中，示出了电化学活性自支撑膜80。活性自支撑膜80可以比图2所示的活性自支撑膜34和图5所示的活性自支撑膜56更长。图9示出了金属箔90。如图9所示，金属箔90沿其纵向方向不连续地或断续地涂覆有粘合剂。活性自支撑膜80可以在尺寸上类似于金属箔90。金属线圈90包括涂覆部分92(或断续地涂覆粘合剂的金属箔部分)和未涂覆部分94(或未涂覆的金属箔部分)。如图9所示，涂覆部分92和未涂覆部分94相对于彼此交替形成。可以通过经由例如凹版辊涂覆、狭缝挤压涂覆、丝网印刷或激光喷射印刷在金属箔90上断续地涂覆粘合剂(如上所述)来形成不连续地涂覆的金属箔部分92。

在图9和图10中，x表示沿金属箔90的纵向方向测量的每个未涂覆的金属箔部分94的宽度，而y表示沿纵向方向测量的每个涂覆的金属箔部分92/102的宽度。尽管图9仅示出了三组涂覆部分92和未涂覆部分94，但是可以形成更多对的涂覆部分和未涂覆部分(未示出)。可以相对于彼此交替地形成更多对的涂覆部分和未涂覆部分。应当认识到，x/y的比值可以是任何值，其中，y通常大于x，使得涂覆部分的宽度大于未涂覆部分的值。在一个实施例中，如下面更全面讨论的，宽度y涉及最终电极卷绕的周长，使得当层压膜卷绕成辊式电极形式时，每个未涂覆部分94彼此对准。

类似于图5和图6，在将活性自支撑膜80放置在金属箔90的断续地涂覆粘合剂的金属箔部分92和未涂覆的金属箔部分94上之后，可以向堆叠层(80、90)施加热和/或压力，使得将活性自支撑膜80层压到涂覆粘合剂的金属箔部分92上。同样，活性自支撑膜80可以不粘附或非常微弱地附接到其上不形成粘合剂的未涂覆的金属箔部分94。由于在图9中设置了三个未涂覆的金属箔部分94，因此图10中的层压膜100将最初包括分别与三个未涂覆的金属箔部分94垂直重叠(在去除三个部分之前)的活性自支撑膜80的三个部分(未示出)。在去除活性自支撑膜80的重叠部分之后，形成不连续地或断续地涂覆的干电极100(图10)。可以以与以上关于图5至图7的实施例所讨论的相同的方式进行活性自支撑膜80的重叠部分的剥离或去除。

电极100包括断续地涂覆部分102和未涂覆的箔部分94。未涂覆的箔部分94中的至少一个可以用于将电极100电连接到诸如电极片的其他元件。每个未涂覆部分94的尺寸可以基本上小于图4中连续地涂覆的干电极46的未涂覆部分48。因此，图8至图10所示的实施例还可以提供用于能量存储装置的简化且成本有效的干电极制造过程。

图11至图13示出了根据另一实施例的制造示例干电极的过程。在图11中，示出了电化学活性自支撑膜110和未涂覆粘合剂的金属箔120。活性自支撑膜110可以具有与图8所示的活性自支撑膜80相同的尺寸。在执行图12中的层压机辊过程之前，将活性自支撑膜110放置在未涂覆的金属箔120上并与未涂覆的金属箔120对准。为了说明活性自支撑膜110和未涂覆的金属箔120两者，图11示出了两个元件110和120彼此略微不对准，然而元件110和120将在层压机辊过程之前对准。

参考图12，活性自支撑膜110和未涂覆的金属箔120插入层压机辊组件130中并且被层压机辊组件130层压。层压机辊组件130包括一对辊132和134。辊132和134可以具有基本上相同的直径。辊132和134可以由相同材料或具有相同或相似硬度水平的不同材料形成，使得通过辊132和134两者向堆叠层(110、120)施加基本上均匀的压力。辊132和134分别具有开口136和138。开口136和138可以具有相同的尺寸。在一个实施例中，开口136和138可以具有相同的宽度或圆周长度(x)和相同的深度。在另一实施例中，开口136和138可以具有相同的宽度(x)，但是可以具有不同的深度。开口136和138中的每一个具有与图13所示的每个未涂覆的金属箔部分144的宽度相同的宽度(x)。辊132和134中的每一个的剩余部分的长度(y)与图13所示的每个断续地涂覆部分142的宽度相同。

本领域技术人员将理解，取决于断续地涂覆部分142和未涂覆的金属箔部分144的所需尺寸，层压辊132和134中的每一个可以具有不同的x和y尺寸。例如，当每个未涂覆的金属箔部分的宽度(x)变得更大时，开口的圆周长度也变得更大。相反，当每个未涂覆的金属箔部分的宽度(x)变得更小时，开口的圆周长度也变得更小。一旦定义了x的尺寸，就可以自动定义剩余部分(y)的尺寸。

在图12的层压过程期间，辊132和134彼此相邻定位，使得开口136和138如图12所示彼此对准。当堆叠层(110、120)插入辊132与134之间时，除了穿过开口136和138的部分之外，两个层(110、120)彼此层压，因为堆叠层(110、120)在开口136和138中未被辊132、134挤压。可以剥离活性自支撑膜110的未挤压部分，从而形成如图13所示的断续地涂覆的干电极140。可以以与上面关于先前实施例描述的相同的方式执行剥离过程。

尽管图12的辊132和134中的每一个包括开口，但是辊132和134中的仅一个可以具有开口。在该实施例中，在层压辊过程期间，两个层(110、120)中的仅一个在开口区域中与辊132和134直接接触。

在另一实施例中，辊132和134中的每一个可以包括多个开口(未示出)。在该实施例中，每个辊可以具有大于图12所示的辊132和134的尺寸。例如，在辊132和134中的每一个中形成彼此间隔开的两个或更多个开口。这些辊可以具有相同的尺寸和相同数量的开口。此外，在层压辊过程期间，每个辊的开口可以在圆周上彼此对准，使得形成x区域的活性自支撑膜110的相同部分不被任一辊直接挤压。每个开口的长度可以与每个未涂覆的金属箔部分144的宽度(x)相同。相邻开口之间的距离可以与每个断续地涂覆部分142的宽度(y)相同。在该实施例中，可以更有效地执行层压过程和剥离过程。

以上干电极制造过程可以适用于单面涂覆电极、双面涂覆电极和胶印涂覆电极或非对称断续双面涂覆干层压体(将参考图17至图20描述的在一面上具有不同于在另一面上的断续图案的双面涂覆电极)。在双面涂覆电极中，一面上的断续图案可以与另一面上的断续图案对称。

图14至图16示出了根据另一实施例的制造示例干电极的过程。在图14中，示出了电化学活性自支撑膜150和未涂覆粘合剂的金属箔162。活性自支撑膜150可以具有与图11所示的活性自支撑膜110相同的尺寸。在执行图15中的层压机辊过程之前，将活性自支撑膜150放置在未涂覆的金属箔162上并与未涂覆的金属箔162对准。

参考图15，活性自支撑膜150和未涂覆的金属箔162插入层压机辊组件170中并且被层压机辊组件170层压。层压机辊组件170包括一对辊175和177。辊175和177可以具有基本上相同的直径。辊175和177可以由相同材料或具有相同硬度水平的不同材料形成，使得通过辊175和177两者向堆叠层(150、162)施加基本上均匀的压力。

可以控制辊175和177的相对位置(例如，垂直位置)，使得在辊175和177旋转的同时辊175与177之间的间隙周期性地关闭或打开。在图15中，参考数字172和176表示关闭的间隙，参考数字174表示打开的间隙。在一个实施例中，图16所示的断续地涂覆的干电极180的断续周期可以由向两个层150和162施加压力以产生尺寸x和尺寸y的持续时间来控制。在该实施例中，当辊175和177关闭时(参见图15中的172和176)，产生自支撑膜150附接到金属箔162的尺寸y。图16所示的每个断续地涂覆部分184的长度(y)或宽度可以与辊175和177关闭(172、176)的持续时间成比例。例如，辊175和177关闭的持续时间越长，长度y越大，并且反之亦然。此外，当辊175和177打开时(参见图15中的174)，产生自支撑膜150未附接到(而仅放置在)金属箔162上的尺寸x。相邻断续地涂覆部分184之间的长度(x)可以与辊175和177打开(174)的持续时间成比例。例如，辊175和177打开(174)的持续时间越长，长度x越大，并且反之亦然。在一个实施例中，移动辊175和177两者以打开或关闭辊175与177之间的间隙。在另一实施例中，仅移动辊175和177中的一个以打开或关闭辊175与177之间的间隙。

当辊175和177的间隙关闭(172、176)时，堆叠层(150和162)被辊175和177挤压并且因此彼此层压。当辊175和177的间隙打开(174)时，堆叠层(150和162)未被辊175和177挤压，并且因此未彼此层压(即，仅放置在彼此之上)。去除活性自支撑膜150的未挤压部分，从而形成如图16所示的断续地涂覆的干电极180。可以以与上文关于先前实施例描述的相同的方式来执行去除过程。由此，可以更有效地执行层压过程和去除过程。

以上干电极制造过程可以适用于单面涂覆电极、双面涂覆电极和胶印涂覆电极或非对称断续双面涂覆干层压体(将参考图17至图20描述的在一面上具有不同于在另一面上的断续图案的双面涂覆电极)。

图17和图18示出了根据一个实施例的使用层压机辊组件320制造非对称断续双面涂覆的干层压体300的过程。图17示出了根据一个实施例的层压机辊组件320，该层压机辊组件320产生图18所示的非对称断续双面涂覆的干层压体300。图18示出了根据一个实施例的由图17所示的层压机辊组件320产生的非对称断续双面涂覆的干层压体300的截面图。如以上参考图14至图16简要描述的和如图18所示，非对称断续双面涂覆的干层压体300(或胶印涂覆的干电极)是在一面上具有与另一面不同的断续图案的双面电极。

参考图17，层压机辊组件320包括上层压机辊307和下层压机辊309。辊组件320接收第一膜卷304、第二膜卷306和粘合剂金属箔卷305。第一膜卷304表示用于图18所示的第一断续干层压体301的电化学活性自支撑膜卷。第二膜卷306表示用于图18所示的第二断续干层压体302的电化学活性自支撑膜卷。粘合剂金属箔卷305表示图18所示的非对称断续地涂覆的粘合剂金属箔303的卷。当被插入辊组件320中时，粘合剂金属箔卷305插入第一膜卷304与第二膜卷306之间。当膜和金属层插入上辊307与下辊309之间并由上辊307和下辊309挤压时，第一膜卷304、金属箔卷305和第二膜卷306可以同时解绕。类似于图15所示的过程，控制上辊307以周期性地将第一膜卷304压靠在粘合剂金属箔305以产生第一断续干层压体301。例如，第一膜卷304在图18所示的长度“a”的持续时间内被挤压，而在长度“b”的持续时间内未被挤压。此外，控制下辊309以周期性地将第一第二膜卷306压靠在粘合剂金属箔305以产生第二断续干层压体302。例如，第二膜卷306在图18所示的长度“c”的持续时间内被挤压，而在长度“d”的时间段内未被挤压。可以以与上述相同的方式从层压层308去除未挤压区域以产生图18所示的非对称断续双面涂覆干层压体300。去除部分可以至少部分地彼此竖直重叠。如图18所示，第一断续干层压体301的膜部分可以与第二断续干层压体302的膜部分至少部分地垂直重叠。

参考图18，第一断续干层压体301和第二断续干层压体302彼此不对称。例如，第一断续干层压体301的每个层压部分的长度a不同于第二断续干层压体302的每个层压部分的长度c。此外，金属箔303的上表面的暴露部分的长度b也不同于金属箔303的下表面的暴露部分的长度d。在一些实施例中，长度b小于距离d，如图18所示。在其他实施例中，长度b大于长度d(未示出)。此外，在一些实施例中，长度c小于长度a，如图18所示。在其他实施例中，长度c大于长度a(未示出)。

尽管图17和图18示出了制造非对称断续双面涂覆的干层压体的过程，但是除了加压间隔或持续时间对于上层压机辊307和下层压机辊309是相同的之外，也可以以相同的方式制造对称断续双面涂覆的干层压体。此外，图17和图18仅示出了制造非对称断续双面涂覆的干层压体的示例过程，其他辊组件配置和/或膜卷和金属箔卷的其他布置也是可能的。

图19和图20示出了根据另一实施例的使用层压机辊组件340制造非对称断续双面涂覆的干层压体310的过程。图19示出了根据另一实施例的层压机辊组件340，该层压机辊组件340产生图20所示的非对称断续双面涂覆的干层压体310。图20示出了根据另一实施例的由图19所示的层压机辊组件340产生的非对称断续双面涂覆的干层压体310的截面图。参考图19，层压机辊组件340包括第一层压机辊组件350和第二层压机辊组件360。第一层压机辊组件350包括第一对层压机辊317和321，并且第二层压机辊组件360包括第二对层压机辊323和318。辊317具有宽度或圆周长度为(b)的开口352。辊318具有不同于圆周长度(b)的宽度或圆周长度(d)的开口354。

第一辊组件350接收第一膜卷314和未涂覆的金属箔卷315。第一膜卷314表示用于图20所示的第一断续干层压体311的电化学活性自支撑膜卷。第二辊组件360接收第一膜卷314、未涂覆的金属箔卷315和第二膜卷316。第二膜卷316表示用于图20所示的第二断续干层压体312的电化学活性自支撑膜卷。未涂覆的金属箔卷315表示图20所示的非对称断续地涂覆的粘合剂金属箔313的卷。当被插入第二辊组件360中时，未涂覆的金属箔卷315插入第一膜卷314与第二膜卷316之间。在其他实施例中，第二膜卷316和未涂覆的金属箔卷315可以插入第一辊组件350中，而第一膜卷314(连同第二膜卷316和未涂覆的金属箔卷315)插入第二辊组件360中。在这些实施例中，辊321将具有圆周长度为d的开口并且辊323将具有圆周长度为b的开口。可以在解绕第二膜卷316之前解绕第一膜卷314和金属箔卷315。

类似于图17所示的过程，当第一膜卷314和未涂覆的金属箔卷315插入辊317和321中以在离开第一辊组件350时产生第一层压层330，并且随后第一层压层330和第二膜卷316插入辊323和318中以在离开第二辊组件360时产生第二层压层319。除了穿过开口352和354的层314和316的部分之外，三个层314、315和316彼此层压。可以从第二层压层319去除未挤压部分，从而形成如图20所示的非对称断续双面涂覆的干层压体310。

尽管图19和图20示出了制造非对称断续双面涂覆的干层压体的过程，但是除了开口的宽度对于上层压机辊317和下层压机辊318是相同的之外，可以以相同的方式制造对称断续双面涂覆的干层压体。同样，图19和图20仅示出了制造非对称断续双面涂覆的干层压体的示例过程，其他辊组件配置和/或膜卷和金属箔卷的其他布置也是可能的。

图21示出了根据一个实施例的要连接到电极片的断续地涂覆的干电极198。断续地涂覆的干电极198包括层压部分192和194，其中，电化学活性自支撑膜层压到金属箔上。断续地涂覆的干电极198进一步包括上述未涂覆的金属箔部分196。未涂覆的金属箔部分196用于将干电极198连接到电极片(参见图21)或用于与外部装置(未示出)连接的其他电气部件。尽管图21示出了单个未涂覆的金属箔部分196，但是电极片或其他电气部件可以附接到多个未涂覆的金属箔部分中的一个或多个，例如，如图10、图13和图16所示。

图22示出了根据一个实施例的能量存储装置200。该能量存储装置200可以是电池、电容器或组合电池和电容器的混合型。该电池可以包括液体电解质电池或聚合物电解质电池或固态电池。聚合物电解质可以包括固体聚合物电解质和增塑凝胶聚合物电解质。液体电解质电池可以包括锂离子电池。聚合物电解质电池可以包括锂聚合物电池。该电池可以具有圆柱形状、棱柱形状或袋形状。

能量存储装置200包括电极组件210。该电极组件210包括第一电极220、第二电极240和位于第一电极220与第二电极240之间的隔离件230。隔离件230可以被配置为使第一电极220和第二电极240电绝缘，同时允许两个电极220和240之间的离子连通。

第一电极220可以是阳极(“负电极”)，并且第二电极240可以是阴极(“正电极”。阳极电极220和阴极电极240中的每一个可以是通过图5至图19的上述过程之一制造的断续地涂覆的干电极。第一电极220和第二电极240分别包括连接到相应的电极片224和244或其他电气部件(未示出)的未涂覆的金属箔部分222和242。

本文所提供的能量存储装置可以具有任何合适的配置，例如平面的、螺旋缠绕的、纽扣形的或袋形的。本文所提供的能量存储装置可以是系统的部件，例如发电系统、不间断电源系统(ups)、光伏发电系统、用于例如工业机械和/或运输的能量回收系统。本文所提供的能量存储装置可以用于为各种电子装置和/或机动车辆(包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)和/或电动车辆(ev))供电。

图23示出了根据一个实施例的制造用于能量存储装置的干电极的方法的流程图2300。尽管本文参考特定顺序描述了过程流程图2300，但是在各种实施例中，本文的状态可以以不同顺序执行或省略，并且可以添加另外的状态。这可以应用于图24所示的流程图2400。

在状态2310中，提供金属层。例如，金属层可以包括分别如图5、图9、图11和图14所示的金属箔(58、90、120、162)。在状态2320中，提供由干活性材料形成的电化学活性自支撑膜。例如，电化学活性自支撑膜可以是分别如图5、图8、图11和图14所示的电化学活性干膜(56、80、110、150)。在状态2330中，组合电化学活性自支撑膜和金属层以形成组合层。例如，金属层可以涂覆有粘合剂，电化学活性自支撑膜可以放置在金属层上，并且可以向膜和金属层施加热和/或压力以组合两个元件，如关于图6和图9所描述的。作为另一示例，电化学活性自支撑膜可以放置在金属层上，插入相对的一组辊之间并且被辊挤压，如关于图12和图15所描述的。

在状态2340中，从组合层去除电化学活性自支撑膜的一部分。例如，如关于图7、图10、图13和图16所描述的，可以经由剥离或切割从组合层的金属层部分去除电化学活性自支撑膜的未附接粘合剂或未被辊挤压的部分。在状态2350中，电化学活性自支撑膜沿金属层的纵向方向断续地形成在金属层上，例如，如图7、图10、图13和图16所示。如上所述，电化学活性自支撑膜可以仅形成在金属层的一个表面或相对表面上。

图24示出了根据另一实施例的制造用于能量存储装置的干电极的方法的流程图2400。在状态2410中，提供金属层。例如，金属层可以包括图17和图19所示的金属箔卷(305、315)。在状态2420中，提供由干活性材料形成的第一电化学活性自支撑膜。例如，第一电化学活性自支撑膜可以包括图17和图19所示的第一膜卷(304、314)。

在状态2430中，提供由干活性材料形成的第二电化学活性自支撑膜。例如，第二电化学活性自支撑膜可以包括图17和图19所示的第二膜卷(306、316)的卷。在状态2440中，组合第一电化学活性自支撑膜和第二电化学活性自支撑膜与金属层以形成组合层，使得金属层介于第一电化学活性自支撑膜与第二电化学活性自支撑膜之间。例如，第一电化学活性自支撑膜和第二电化学活性自支撑膜的卷(其中，金属层介于第一电化学活性自支撑膜与第二电化学活性自支撑膜之间)被相对的一组辊(例如，一对辊或两对辊)挤压，如关于图17和图19所描述的。

在状态2450中，从组合层去除第一电化学活性自支撑膜的第一部分和第一电化学活性自支撑膜的第二部分，如关于图18和图20所描述的。在状态2460中，在金属层的相对表面上形成断续的电化学活性自支撑膜，例如，如图18和图20所示。

如本文所使用的，术语“电池”和“电容器”被赋予本领域普通技术人员它们的普通和惯用含义。术语“电池”和“电容器”彼此不排斥。电容器或电池可以指可以单独操作或作为多电池系统的部件操作的单个电化学电池。

结合特定方面、实施例或示例描述的特征、材料、特性或组应被理解为适用于在该部分中或在本说明书的其他地方描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其不相容。本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合来组合，除了至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合之外。保护不限于任何前述实施例的细节。该保护扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中所公开的特征的任何新颖的特征或任何新颖的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的特征或任何新颖的组合。

此外，本公开中在单独实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相对照地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实现中实现。此外，尽管上述特征可以被描述为以某些组合起作用，但是在一些情况下，可以从组合去除来自要求保护的组合的一个或多个特征，并且该组合可以要求保护为子组合或子组合的变化。

此外，尽管操作可以在附图中描绘或在说明书中以特定顺序描述，但是这样的操作不需要以所示的特定顺序或以先后顺序执行或执行所有操作以实现期望的结果。未描绘或描述的其他操作可以并入示例方法和过程中。例如，可以在任何所述操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。此外，在其他实现中可以重新排列或重新排序操作。本领域技术人员将理解，在一些实施例中，在所示和/或公开的过程中采取的实际步骤可以不同于附图中所示的步骤。根据实施例，可以去除上述的某些步骤，可以添加其他步骤。此外，以上公开的具体实施例的特征和属性可以以不同的方式组合以形成附加的实施例，所有这些都落入本公开的范围内。此外，上述实现中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实现中都需要这种分离，并且应理解，所描述的部件和系统通常可以一起集成在单个产品中或封装到多个产品中。例如，本文所描述的用于能量存储系统的任何部件可以单独地提供，或集成在一起(例如，封装在一起，或附接在一起)以形成能量存储系统。

出于本公开的目的，本文描述了某些方面、优点和新颖特征。根据任何特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，可以以实现如本文所教导的一个优点或一组优点而不必实现如本文所教导或建议的其他优点的方式来实施或进行本公开。

除非另有具体说明或者在所使用的上下文内另有理解，否则诸如“能够(can)”、“可以(could)”、“可以(might)”或“可以(may)”的条件语言通常旨在表达某些实施例包括某些特征、元件和/或步骤而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语言通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或步骤是否被包括在任何特定实施例中或者是否将在任何特定实施例中执行这些特征、元件和/或步骤的逻辑。

除非另有具体说明，否则诸如短语“x、y和z中的至少一个”的连接性语言在上下文中被另外理解为通常用于表达项目、术语等可以是x、y或z。因此，这样的连接性语言通常不旨在暗示某些实施例要求存在x中的至少一个、y中的至少一个和z中的至少一个。

本文所使用的程度语言(诸如本文所使用的术语“大约”、“约”、“总体上”和“基本上”)表示接近仍执行期望的功能或实现期望的结果的所述值、量或特性的值、量或特性。

本公开的范围不旨在受本部分或本说明书中其他地方的实施例的具体公开的限制，并且可以由本部分或本说明书中其他地方提出的或将来提出的权利要求限定。权利要求的语言将基于在权利要求中采用的的语言被广义地解释，并且不限于在本说明书中或在本申请的诉讼期间描述的示例，这些示例将被解释为非排他性的。

尽管已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅通过示例的方式呈现，并且不旨在限制本公开的范围。实际上，本文所描述的新颖方法和系统可以以各种其他形式来实施。此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文所描述的系统和方法进行各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求来限定。