电池组电池和电池组制造技术

本发明专利技术公开电池组电池和电池。本发明专利技术涉及一种具有改善的安全性的电池组电池。该电池组电池包括可从电池组电池外面接触的两个电池组电池端子和电化学部分，该电化学部分包括至少一个正电极和至少一个负电极、包括至少一种导电盐和至少一种溶剂的电解质、以及至少一个隔离物，其中，当所述至少一个隔离物达到预定义温度时，所述至少一个隔离物变得对于可以在电化学部分内部产生的离子而言至少部分地不可渗透。还包括具有至少一个电阻器的快速放电单元，其中，所述快速放电单元可连接在两个电池组电池端子之间，并被配置成借助于流过电池组和快速放电单元的第一电流使电池组放电。溶剂和/或导电盐的浓度被以化学方式修改以改善电池组电池的安全性。

Battery, battery, and battery pack

The invention discloses a battery pack, a battery and a battery. The present invention relates to a battery pack having improved safety. The battery includes two battery terminals and accessible from the outside part of the electrochemical battery, the electrochemical part comprises at least one positive electrode and a negative electrode, at least comprises at least a conductive salt and at least one solvent electrolyte, and at least one spacer, wherein, when the at least one predefined temperature reaches the spacer, the at least one spacer to become ions can be generated in the electrochemical part at least partially impermeable. It includes at least the rapid discharge unit, a resistor, the rapid discharge unit may be connected between two battery terminals, and is configured with a first current flowing through the battery pack and fast discharge unit to make battery discharge. The concentration of the solvent and / or the conductive salt is chemically modified to improve the safety of the battery cell.

【技术实现步骤摘要】
电池组电池和电池组
本专利技术涉及一种能够改善电池组的安全性的用于电池组的电池组电池（batterycell）。本专利技术进一步涉及一种在电池组电池故障或电池组误用情况下高度避免非期望危险行为的电池组。
技术介绍
电子行业的近期发展已增强对高性能、紧凑且便携的电子装置的要求。这样的电子装置需要具有高能量密度的电池组。特别适合于此目的的是富含镍和富含锂的正极活性物质。然而，这样的富含镍和富含锂的正极活性物质在电池组电池故障或电池组电池误用的情况下产生问题。因此，电池组可以示出非期望的危险行为，诸如脱气、火灾的发展和爆炸。
技术实现思路
然而，根据本文权利要求1的专利技术的电池组电池降低危险水平并对电池组的安全性做贡献。专利技术的电池组电池包括可从电池组电池外面接触的两个电池组电池端子，和优选地以至少一个果冻卷（jellyroll）的形式构造的电化学部分，所述电化学部分包括至少一个正电极、至少一个负电极、包括至少一种导电盐和至少一种溶剂的电解质，以及至少一个隔离物。所述至少一个隔离物被组成为使得当所述至少一个隔离物达到预定义温度时，其变得对于可以在电化学部分内部产生的离子而言至少部分地不可渗透。为了增加专利技术的电池组电池的安全性，电池组电池包括具有至少一个电阻器的快速放电单元。该快速放电单元可连接在两个电池组电池端子之间，并被配置成借助于流过电池组和快速放电单元的第一电流使电池组放电。更特别地，以这样的方式来选择所述至少一个电阻器的第一电阻值，即第一电流在流过电池组和快速放电单元期间导致使得所述至少一个隔离物达到预定义温度这样的对电化学部分的加热。换言之，在快速放电单元激活之后的几毫秒（ms）之内，电极前面的载荷子被非常快速地放电。这引起在电极前面的载荷子的耗尽，并且导致电极的第一强极化。在接下来的几百毫秒之内，在第二步骤中，已经存在于电解质中的载荷子将被非常快速地放电，与电极的较慢反插入（deinsertion）/插入反应、通过固体电解质界面（SEI）的缓慢扩散、和在活性物质中的缓慢扩散相比较的话。这导致电极前面的载荷子的强分离，其导致电极极化的进一步增加和电池组电池的高电压降，并且达到第一平稳阶段。放电越快，电池组电池的安全性行为越高，因为放电电流快速地降低，并且电池组电池的升温未被局部地固定在损坏区处。因此，电池组电池的总升温与短路情况下的局部升温相比较是低的。可以通过以下机制来改善电压降：根据第一机制，可以通过使电池组电池的电解质修改，使得溶剂包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯并且环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数（vol.-%）的比例在60：40与95：5之间变化来改善电压降。由此减少电解质的离子导电性。这是由于环状碳酸酯的高含量而引起的。在电解质中，可以使用一个环状碳酸酯或环状碳酸酯的混合物，其总体积相对于线性和环状碳酸酯的体积的总和在60与95体积百分数之间变化。此外，电解质可以包含一个线性碳酸酯或线性碳酸酯的混合物，其总体积相对于线性和环状碳酸酯的体积的总和在5与40体积百分数之间变化。替换地，根据第二机制，可以通过经由使用溶剂来减少电解质的离子导电性而改善电压降，所述溶剂包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯，其中，环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在10：90与5：95之间变化。由于线性碳酸酯的高含量，只有少量的离子溶解在溶剂中，并且减少电解质中的离子导电性。如已经针对第一机制概述的，同样在第二机制中，溶剂可以包含一个或多个线性碳酸酯和一个或多个环状碳酸酯，相对于线性和环状碳酸酯的体积的总和而言，环状碳酸酯的总体积在5与10体积百分数之间变化，并且线性碳酸酯的总体积在90与95体积百分数之间变化。作为第三机制，并且因此为以上描述的两个机制的替换机制，或者作为附加机制，可以通过直接减少载荷子，即通过将导电盐的浓度调整至电解质的少于1mol/L、且特别是0.8mol/L来改善电压降。通过减少导电盐的浓度，大大地减少载荷子的量。电介质的离子导电性的减少对电池组电池的安全性具有进一步的有利影响：在达到其中电解质中的大部分载荷子被分离且耗尽发生在电极处的第一平稳阶段之后，在500ms至25s的时间线处达到第二平稳阶段，其经由载荷子从负电极的反插入和通过电解质到正电极的扩散而形成，其中载荷子被插入到正电极中。可以通过以上加说明的机制中的一个来影响扩散的速度，即，在60：40与95：5之间变化的环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例，或者在10：90与5：95之间变化的环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例。电解质的少于1mol/L的导电盐的浓度直接地影响电解质中的载荷子的量。此外，通过将电解质的组成修改成包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯，其中，环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在60：40与95：5之间变化，可以改善电池组电池的固有安全性。由于环状碳酸酯通常具有超过约180℃的高沸点，所以电解质中的环状碳酸酯的高含量在电池故障期间提供低的压力增加。特别地，在电池组电池的快速放电的情况下，可以维持低的气体压力直至电池组的隔离物关闭为止。因此，环状碳酸酯的含量越高，电池组的低危险水平的可能性增加。即使在与危险电极材料组合使用专利技术的电池组电池的情况下，所述危险电极材料通常针对电池组电池的热耗散（thermalrunaway）具有不稳定的晶体结构和降低的触发温度，也可以避免电池组的危险行为，诸如脱气、火灾发展或爆炸。通过使用专利技术的电池组电池，在诸如电池内部短路、过热等电池故障情况下、以及在由于电池的误操作或错用（像，重击、电池组掉落、机械损坏等）而引起的电池损坏情况下的电池组的安全性可以被增加。从属权利要求包含本专利技术的有利实施例。根据本专利技术的实施例，优选地以这样的方式进一步选择第一电阻值，即由第一电流在通过流动电池组和快速放电单元期间导致的电化学部分的加热不能触发电池组的热耗散。由此进一步改善电池组电池的安全性。在专利技术的电池电池组中，优选的是环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在70：30与80：20之间变化。虽然鉴于电池组的安全性改善，环状碳酸酯的较高含量是优选的，并且线性碳酸酯的较高含量可能增加电解质的导电性，但是环状碳酸酯与线性碳酸酯的以上比率提供相应碳酸酯的选择中的自由，并且可以容易地准备一方面改善电池组的安全性并且另一方面对高电池组性能做贡献的环状和线性碳酸酯的适合的混合物。在第三机制，即导电盐的减少浓度的情况下，溶剂不受特别限制，而是优选地可以选自包括以下各项的组：乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、二氟乙酸甲酯（methyldifluoroacetate）、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃（tetrahydrofurane）、2-甲基四氢呋喃（2-methyltetrahydrofurane）、2,2,2-三氟乙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、六氟-异丙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、环丁砜、甲基-异丙基砜、甲基-异丙基砜、甲基乙基砜、乙基-异丙基砜、乙基-异丙基砜、丁砜、乙基-异丁基砜、乙基异丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、异丙基-异丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、异丙基-仲丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池组电池，其包括能从电池组电池外面接触的两个电池组电池端子和优选地以至少一个果冻卷的形式构造的电化学部分，并且所述电化学部分包括至少一个正电极和至少一个负电极、包括至少一种导电盐和至少一种溶剂的电解质、以及至少一个隔离物，其中当所述至少一个隔离物达到预定义温度时，所述至少一个隔离物变得对于能在电化学部分内部产生的离子而言至少部分地不可渗透，其特征在于具有至少一个电阻器的快速放电单元，其中所述快速放电单元能连接在两个电池组电池端子之间，并被配置成借助于流过电池组和快速放电单元的第一电流使电池组放电，其中以这样的方式来选择所述至少一个电阻器的第一电阻值，即第一电流在通过流动电池组和快速放电单元期间导致使得所述至少一个隔离物达到预定义温度这样的对电化学部分的加热，并且其中，‑所述溶剂包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯，并且环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在60：40与95：5之间变化，或者其中‑所述溶剂包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯，并且环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在10：90与5：95之间变化，和/或其中‑导电盐的浓度少于电解质的1 mol/L且特别是0.8 mol/L。...

【技术特征摘要】
2015.11.05 EP 15193307.41.电池组电池，其包括能从电池组电池外面接触的两个电池组电池端子和优选地以至少一个果冻卷的形式构造的电化学部分，并且所述电化学部分包括至少一个正电极和至少一个负电极、包括至少一种导电盐和至少一种溶剂的电解质、以及至少一个隔离物，其中当所述至少一个隔离物达到预定义温度时，所述至少一个隔离物变得对于能在电化学部分内部产生的离子而言至少部分地不可渗透，其特征在于具有至少一个电阻器的快速放电单元，其中所述快速放电单元能连接在两个电池组电池端子之间，并被配置成借助于流过电池组和快速放电单元的第一电流使电池组放电，其中以这样的方式来选择所述至少一个电阻器的第一电阻值，即第一电流在通过流动电池组和快速放电单元期间导致使得所述至少一个隔离物达到预定义温度这样的对电化学部分的加热，并且其中，-所述溶剂包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯，并且环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在60：40与95：5之间变化，或者其中-所述溶剂包括至少一个环状碳酸酯和至少一个线性碳酸酯，并且环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在10：90与5：95之间变化，和/或其中-导电盐的浓度少于电解质的1mol/L且特别是0.8mol/L。2.根据权利要求1所述的电池组电池，其特征在于以这样的方式进一步选择第一电阻值，即由第一电流在通过流动电池组和快速放电单元期间导致的电化学部分的加热不能触发电池组的热耗散。3.根据权利要求1或2所述的电池组电池，其中，环状碳酸酯与线性碳酸酯的体积百分数的比例在70：30与80：20之间变化。4.根据前述权利要求中的任一项所述的电池组电池，其中，所述溶剂选自包括以下各项的组：乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、二氟乙酸甲酯、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2,2,2-三氟乙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、六氟-异丙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、环丁砜、甲基-异丙基砜、甲基-异丙基砜、甲基乙基砜、乙基-异丙基砜、乙基-异丙基砜、丁砜、乙基-异丁基砜、乙基异丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、异丙基-异丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、异丙基-仲丁基砜、乙基乙烯砜、丁基-异丁基砜、乙腈、3-甲氧基丙腈、3-乙氧基丙腈、（2,2,2-三氟）乙氧基丙腈、丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈、甲基膦酸二甲酯、（2-甲氧基乙氧基）甲基膦酸二甲酯、（2-甲氧基乙氧基）甲基膦酸二乙酯、取代磷腈、硅烷、硅氧烷、2-三氟甲基-3-甲氧基全氟戊烷、2-（三氟-2-氟-3-二氟丙氧基）-3-二氟-4-氟-5-三氟戊烷、乙基丙基醚、1,1-二氟-2,2-二氟乙基-2',2'-二氟-3',3'-二氟丙基醚、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田英树，水谷俊介，川副雄大，腾又勇太郎，M维尔卡，M弗里德里希，
申请(专利权)人：锂能源和电力有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE