根据一个实施例，一种电化学电池单元系统包括：壳体；至少一个电化学电池单元，其在所述壳体内并且包括阳极和在阴极内的离子液体电解质，所述阳极包括锂形式，所述阴极通过不能渗透所述离子液体电解质的固体间隔体与所述阳极隔开；在所述壳体内的温度传感器；以及环境控制器，其至少部分位于所述壳体内并且配置为基于来自所述温度传感器的输入将所述壳体内的温度维持在周围之上至少50℃。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】根据一个实施例，一种电化学电池单元系统包括：壳体；至少一个电化学电池单元，其在所述壳体内并且包括阳极和在阴极内的离子液体电解质，所述阳极包括锂形式，所述阴极通过不能渗透所述离子液体电解质的固体间隔体与所述阳极隔开；在所述壳体内的温度传感器；以及环境控制器，其至少部分位于所述壳体内并且配置为基于来自所述温度传感器的输入将所述壳体内的温度维持在周围之上至少50℃。【专利说明】溫度升高的裡/金属电池系统交叉引用 本申请要求于2013年8月15日提交的美国临时申请No.61/866,219的权益，其全部内容 通过引用结合在此。
本公开设及电池并且更具体地设及裡-金属电池。
技术介绍
电池是可W结合到大量系统中的存储能量的有用来源。可重复充电的裡离子 ("Li-离子"）电池由于它们相较于其他电化学能量存储装置的高比能而成为用于便携式电 子装置和电动W及混合电动车辆的引人注目的能量存储系统。具体地，相较于具有传统的 含碳负电极的电池，具有结合到负电极中的裡金属形式的电池提供异常高的比能（WWh/kg 测量)和能量密度（WWh/L测量）。 在诸如裡的高比容负电极用于电池中时，当还使用高容量正电极活性材料时实现了传 统系统上的容量增加的最大益处。传统的裡嵌入氧化物(例如，LiCoOsi LiNi〇.s〇)cu5Al〇,〇s〇2, W及UuNiwC化u,Mn.a.;〇2)通常受限于~280 .叙姑曠的理论容量(基于裡化氧化物的质 量似及180至化0巧Ah/g的实际容量。比较而言，裡金属的比容为大约3863.放線墙。裡离子正电 极可实现的最高理论容量为1168 m Ag哨(基于裡化材料的质量)，其由LisS和Li2〇2共享。包括BiFS (303执础鬼，裡化似及FeF3(712执础鬼，裡化)的其他高容量材料在在猫触始城技沿.和 N .巧'饼如资孩kctmde 南Ut州iak.fbr 试ilvanced e巧巧歡..S敏m戳沒担HC说，. Journal of Fluorine Qiemishy,幼昕,.;i.誠去按'2说中有标识。然而，全部前述材料 相较于传统氧化正电极在较低电压下与裡反应，因此限制了理论比能。然而，前述材料的理 论比能非常高（〉800Wh/kg，相较于具有裡负电极W及传统氧化正电极的电池单元的~500 Wh/kg的最大值）。 因此，如相较于具有石墨或其他嵌入负电极的电池单元，使用Li金属负电极(有时 称为阳极）的优点是整个电池单元的高得多的能量密度。使用纯Li金属的缺点在于裡是高 反应活性。因此，裡金属具有经历形态改变的倾向，运造成具有高表面积的结构在电池单元 正充电时形成在负电极上和周围。示例性的高表面积结构包括枝晶和苔薛状结构。 枝晶对于具有裡金属阳极的电池单元来说是最常见的失效模式。枝晶形成有针状 结构并且可W在电池单元充电期间生长通过间隔体，导致内部短路。迅速烧掉的"软短路" 导致电池单元的临时性自放电，而由更高、更稳定的接触区域构成的"强短路"可能导致电 池单元的完全放电、电池单元失效W及甚至热逸散。虽然枝晶通常在充电期间生长通过间 隔体，但是短路也可能取决于置于电池单元上的外部压力和/或发生在负电极和正电极两 者中的内部体积改变而在放电期间发展。 因为Li金属高度导电，Li的表面往往由于金属被电锻和剥离而粗糖化。表面中的 峰在充电期间生长为枝晶。在放电期间，一定的枝晶平滑发生。虽然如此，通常在放电结束 时保持一定粗糖度。取决于放电的深度，从一个循环至下一个循环可能放大总体粗糖度。因 为金属基本上在整个范围内处于相同电化学势，电势W及较小程度下的电解相中的浓度梯 度驱使形态的变化。 与枝晶起始W及生长有关的是Li的形态的发展，运往往随着循环而增加电极表面 积并且消耗溶剂W生成新的纯化层。高表面积苔薛状Li的形成往往发生在来自液体电解质 的低速沉积期间，特别是如果盐浓度高的话。与Li的高反应性W及有机溶剂的可燃性组合 的高表面积导致非常有反应性及危险的电池单元。 实现结合Li金属阳极的可商用电池的另一显著挑战是高的Li金属界面电阻W及 Li在通常存在于包含Li金属的固态电池单元中的材料中的慢传输，W及在电池单元的阴极 侧上各相之间的Li转移的动力学。尽管运些过程通常由升高溫度下的操作来协助，但是升 高的溫度需要使用阴极中的稳定的并且在高溫度下具有低蒸汽压力的电解质。 因此，所需要的是包括能够在升高的溫度下进行操作的阳极中的裡形式的电化学 电池单元。
技术实现思路
根据一个实施例，一种电化学电池单元系统包括:壳体；至少一个电化学电池单 元，其在所述壳体内并且包括阳极和在阴极内的离子液体电解质，所述阳极包括裡形式，所 述阴极通过不能渗透所述离子液体电解质的固体间隔体与所述阳极隔开;在所述壳体内的 溫度传感器；W及环境控制器，其至少部分位于所述壳体内并且配置为基于来自所述溫度 传感器的输入将所述壳体内的溫度维持在周围之上至少5(TC。 在一些实施例中，所述电化学电池单元系统包括:存储器;存储在所述存储器内的 程序指令；W及可操作地连接至所述存储器、所述环境控制器W及所述溫度传感器的处理 器。所述处理器配置为执行所述程序指令W :获得来自所述溫度传感器的信号，W及基于所 述信号来控制所述环境控制器W将所述壳体内的溫度维持在周围之上至少5(TC。 在一些实施例中，所述处理器配置为执行所述程序指令W将所述壳体内的溫度维 持在周围之上大约70°C与120°C之间。 在一些实施例中，所述环境控制器包括:至少部分位于所述壳体内的热交换器；W 及在所述热交换器内流通的溫度受控液体。 在一些实施例中，所述处理器配置为执行所述程序指令W将所述溫度受控液体的 溫度维持在存储于所述存储器内的预定溫度设定点。 在一些实施例中，所述离子液体电解质包括具有Li-TFSI盐的咪挫盐。 在一些实施例中，所述固体间隔体包括固体陶瓷Li导体。 在一些实施例中，所述固体间隔体包括复合物固体陶瓷和聚合物层。 根据一个实施例，一种操作电化学电池单元系统的方法包括:利用溫度传感器感 测壳体内的溫度;基于所感测的溫度，控制至少部分位于所述壳体内的环境控制器;W及利 用所控制的环境控制器，将阴极内的离子液体电解质维持在周围之上至少50°C，所述阴极 通过不能渗透所述离子液体电解质的固体间隔体与阳极隔开。 在一些实施例中，控制所述环境控制器包括利用处理器执行存储在存储器内的程 序指令W:利用处理器获得来自所述溫度传感器的信号；W及基于所述信号，控制所述环境 控制器W将所述壳体内的溫度维持在周围之上至少5(TC。 在一些实施例中，所述处理器配置为执行所述程序指令W将所述壳体内的溫度维 持在周围之上大约70°C与120°C之间。 在一些实施例中，控制所述环境控制器包括:在至少部分位于所述壳体内的热交 换器内流通溫度受控液体。 在一些实施例中，所述处理器配置为执行所述程序指令W将所述溫度受控液体的 溫度维持在存储于所述存储器内的预定溫度设定点。 在一些实施例中，将所述离子液体电解质维持在周围之上至少5(TC包括:将包括 具有Li-TFSI盐的咪挫盐的离子液体电解质维持在周围之上至少5(TC。 在一些实施例中，所述固体间隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学电池单元系统，包括：壳体；至少一个电化学电池单元，其在所述壳体内并且包括阳极和在阴极内的离子液体电解质，所述阳极包括锂形式，所述阴极通过不能渗透所述离子液体电解质的固体间隔体与所述阳极隔开；在所述壳体内的温度传感器；以及环境控制器，其至少部分位于所述壳体内并且配置为基于来自所述温度传感器的输入将所述壳体内的温度维持在周围之上至少50℃。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·罗曼，P·阿尔博塔斯，J·F·克里斯滕森，B·科京斯基，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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