具有过量电解质容量以提高寿命的锂离子电化学装置制造方法及图纸

本公开提供了一种电化学装置，其可以包括具有至少一个电化学电池的堆叠，该电化学电池具有第一电极、第二电极、多孔隔板以及电解质液体，该电解质液体被设置在多孔隔板中并且可选地设置在第一电极、第二电极或第一电极和第二电极这两者中。该堆叠具有第一体积的电解质液体。电化学装置还具有集成存储区域，其存储第二体积的电解质液体并且与多个电化学电池流体连通并且被配置为将电解质液体转移到多个电化学电池中，其中电解质液体的第二体积至少约为第一体积的3％。还提供了延长电化学装置的寿命的方法。

【技术实现步骤摘要】
具有过量电解质容量以提高寿命的锂离子电化学装置引言本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。本公开涉及一种电化学装置，其包括多个电化学电池和集成存储区域，该集成存储区域存储多余的电解质液体并将其供应到多个电化学电池。还提供了延长电化学装置的寿命的方法。作为背景，高能量密度的电化学电池(诸如锂离子电池组)可以用于各种消费者产品和车辆，诸如混合动力电动车辆(HEV)和电动车辆(EV)。典型的锂离子、锂硫以及锂-锂对称电池组包括第一电极、第二电极、电解质材料以及隔板。一个电极用作正电极或阴极，而另一个电极用作负电极或阳极。可以电连接电池组电池堆叠以增加总输出。常规的可再充电锂离子电池组通过在负电极与正电极之间来回可逆地传递锂离子来操作。隔板和电解质被设置在负电极与正电极之间。电解质适合于传导锂离子，并且可以是固体(例如，固态扩散)或液体形式。锂离子在电池组充电期间从阴极(正电极)移动到阳极(负电极)，并且在电池组放电时以相反方向移动。然而，在经过数千次循环操作之后，某些锂离子电池组和锂循环的其它电池组表现出较低的容量和较高的电阻，从而缩短了电池组的寿命。因此，期望开发可靠的、高性能的电化学电池，其具有优异的性能，包括更高的容量和减小的电阻，持续时间更长。
技术实现思路
本部分提供了本公开的总体说明内容，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。本公开在某些变型中提供了一种电化学装置。电化学装置可以包括堆叠，该堆叠包括至少一个电化学电池。至少一个电化学电池包括第一电极、具有与第一电极相反极性的第二电极、多孔隔板、电解质液体，该电解质液体被设置在多孔隔板中并且可选地设置在第一电极、第二电极中或者第一电极和第二电极这两者中。该堆叠包括第一体积的电解质液体。电化学装置还包括具有第二体积的电解质液体的集成存储区域，该集成存储区域与堆叠中的至少一个电化学电池流体连通并且被配置为将电解质液体转移到该堆叠中的至少一个电化学电池中。第二体积至少约为第一体积的3％。在一个方面中，该堆叠限定横向边缘，并且集成存储区域被设置为与横向边缘相邻并接触。集成存储区域可以包括框架结构和壳体。框架结构包括选自由以下项组成的组的聚合物材料：聚烯烃、含氟聚合物以及它们的组合。在一个方面中，至少一个电化学电池包括连接到第一电极的第一突片和连接到第二电极的第二突片。第一突片和第二突片延伸超出横向边缘。集成存储区域限定与横向边缘相邻的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一突片和第二突片分别从第一侧行进并穿过第一侧到第二侧并穿过第二侧以便从第二侧突出。在一个方面中，至少一个电化学电池包括连接到第一电极的第一突片和连接到第二电极的第二突片。横向边缘位于电化学电池的与第一突片和第二突片相对的一侧上，并且集成存储区域被设置成与横向边缘相邻并接触。在一个方面中，该堆叠限定堆叠高度和堆叠宽度。集成存储区域限定小于或等于堆叠高度的第一高度和小于或等于堆叠宽度的第一宽度。在一个方面中，集成存储区域具有从第一侧到第二侧的长度，该长度大于或等于约1mm到小于或等于约40mm。在一个方面中，第一电极包括第一孔隙，并且第二电极包括第二孔隙。第一孔隙和第二孔隙对准使得它们限定集成存储区域。在一个方面中，集成存储区域围绕该堆叠的外部的至少一部分。集成存储区域包括含有液体电解质的吸附材料。在其它变型中，本公开提供了一种包括多个电化学电池的电化学装置。多个电化学电池中的每一个分别包括第一电极、具有与第一电极相反极性的第二电极、多孔隔板、电解质液体，该电解质液体被设置在多孔隔板中并且可选地设置在第一电极、第二电极中或者第一电极和第二电极这两者中。多个电化学电池包括第一体积的电解质液体。集成存储区域存储与多个电化学电池流体连通的第二体积的电解质液体并且被配置为将电解质液体转移到多个电化学电池中。电解质液体的第二体积至少约为第一体积的3％。在一个方面中，多个电化学电池限定横向边缘，并且集成存储区域被设置为与横向边缘相邻并接触。在一个方面中，多个电化学电池各自分别包括连接到第一电极的第一突片和连接到第二电极的第二突片。第一突片和第二突片延伸超出横向边缘，并且集成存储区域限定与横向边缘相邻的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第一突片和第二突片分别从第一侧行进并穿过第一侧到第二侧并穿过第二侧以便从第二侧突出。在一个方面中，多个电化学电池各自分别包括连接到第一电极的第一突片和连接到第二电极的第二突片。横向边缘位于与第一突片和第二突片相对的一侧上，并且集成存储区域被设置成与横向边缘相邻并接触。在一个方面中，多个电化学电池通常限定堆叠高度和堆叠宽度。集成存储区域限定小于或等于堆叠高度的第一高度和小于或等于堆叠宽度的第一宽度。在一个方面中，第一电极和第二电极中的每一个包括孔隙，其中当孔隙对准时，它们一起限定集成存储区域。在一个方面中，多个电化学电池以堆叠配置连接。在一个方面中，多个电化学电池处于卷绕配置。在一个方面中，集成存储区域围绕多个电化学电池的外部的至少一部分。集成存储区域包括含有液体电解质的吸附材料。在又其它变型中，本公开提供了一种延长电化学装置的寿命的方法，该方法包括将液体电解质引入到包括多个电化学电池和集成存储区域的电化学装置中。集成存储区域与多个电化学电池流体连通。每个相应的电化学电池包括第一电极、具有与第一电极相反极性的第二电极，以及多孔隔板。多个电化学电池限定用于接收液体电解质的第一体积，并且集成存储区域限定用于接收液体电解质的第二体积。第二体积至少约为第一体积的3％。在电化学装置的循环期间，与缺少集成存储区域的对比电化学装置相比，电化学装置的寿命延长至少500个深度放电循环。在一个方面中，第二体积大于或等于第一体积的约3％到小于或等于第一体积的约10％。在一个方面中，电化学装置的寿命延长至少2,000个深度放电循环。从本文所提供的描述中将明白进一步应用领域。
技术实现思路
中的描述和具体示例仅旨在用于说明目的并且不旨在限制本公开的范围。附图说明本文所述的附图仅用于选定实施例而非全部可能实施方案的说明目的并且不旨在限制本公开的范围。图1A示出了根据本公开的一个变型的具有在多个突片附近提供过量的电解质容量的框架设计的锂离子电化学电池堆叠；图1B是图1中所指示的区域的详细视图，其示出了锂离子电化学电池堆叠内的单个电化学电池的侧视截面图；图2示出了根据本公开的另一个变型的具有在与多个突片相对的一侧上提供过量的电解质容量的框架设计的另一种锂离子电化学电池堆叠；图3示出了根据本公开的另一个变型的具有限定用于过量电解质容量的空隙区域的电池堆叠的中心区域的又一种锂离子电化学电池堆叠；图4示出了根据本专利技术的另一个变型的具有多个孔隙的卷绕锂离子电化学电池堆叠，该多个孔隙在卷绕相应层之后限定过量电解质容量的中心空隙区域；图5示出了根据本公开的另一个变型的具有以吸附材料封装的不同电池的堆叠的另一种锂离子电化学电池堆叠，该吸附材料提供过量电解质容量；图6示出了在封装堆叠之前外部吸附材料层进行组装期间的图5的锂离子电化学电池堆叠；并且图7示出了根据本公开的另一个变型的具有以吸附材料封装的圆柱形电池核心设计的又一种锂离子电化学电池堆叠，该吸附材料提供过量电解质容量。附图的全部几个视图中的对应参考标号指示对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学装置，包括：包括至少一个电化学电池的堆叠，其包括：第一电极；第二电极，其具有与所述第一电极相反的极性；多孔隔板；电解质液体，其被设置在所述多孔隔板中，并且可选地设置在所述第一电极、所述第二电极或所述第一电极和所述第二电极这两者中，其中所述堆叠包括第一体积的电解质液体；以及具有第二体积的电解质液体的集成存储区域，所述集成存储区域与所述堆叠中的所述至少一个电化学电池流体连通并且被配置为将所述电解质液体转移到所述堆叠中的所述至少一个电化学电池中，其中所述第二体积至少约为所述第一体积的3％。

【技术特征摘要】
2017.08.29 US 15/6890591.一种电化学装置，包括：包括至少一个电化学电池的堆叠，其包括：第一电极；第二电极，其具有与所述第一电极相反的极性；多孔隔板；电解质液体，其被设置在所述多孔隔板中，并且可选地设置在所述第一电极、所述第二电极或所述第一电极和所述第二电极这两者中，其中所述堆叠包括第一体积的电解质液体；以及具有第二体积的电解质液体的集成存储区域，所述集成存储区域与所述堆叠中的所述至少一个电化学电池流体连通并且被配置为将所述电解质液体转移到所述堆叠中的所述至少一个电化学电池中，其中所述第二体积至少约为所述第一体积的3％。2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述堆叠限定横向边缘，并且所述集成存储区域包括框架结构和壳体，并且所述集成存储区域被设置成与所述横向边缘相邻并接触，其中所述框架结构包括选自由以下项组成的组的聚合物材料：聚烯烃、含氟聚合物以及它们的组合。3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中所述至少一个电化学电池包括连接到所述第一电极的第一突片和连接到所述第二电极的第二突片，其中所述第一突片和所述第二突片延伸超出所述横向边缘，并且所述集成存储区域限定与所述横向边缘相邻的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中所述第一突片和所述第二突片分别从所述第一侧行进并穿过所述第一侧到所述第二侧并穿过所述第二侧以便从所述第二侧突出。4.根据权利要求2所述的电化学装置，其中所述至少一个电化学电池包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·H·曾，吁志强，吴美远，阙小超，潘飞，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US