具有涂覆的锂参比电极的电池电芯和提供方法技术

提供涂覆的锂参比引线的电池电芯，其包括至少一个阳极层、至少一个阴极层和参比引线。参比引线包括导线、联接到导线的锂金属层、以及覆盖锂金属层的聚合物涂层。参比引线插入到具有至少一个阳极层和至少一个阴极层的电池电芯中。

【技术实现步骤摘要】
具有涂覆的锂参比电极的电池电芯和提供方法
本公开涉及一种具有涂覆的锂参比引线的电池电芯及提供该电池电芯的方法。
技术介绍
锂离子(“Li-ion”)电池广泛用于能量存储应用。这些应用包括为电动车辆(EV)和个人电子设备供电，例如笔记本电脑、数字音乐播放器、智能电话等。由于锂离子电池的高能量密度、高工作电压和低自放电率，它们在这些应用中特别有利。然而，尽管它们被广泛使用并且日益普及，但是在锂离子电池的使用中仍然存在严重的技术挑战。这些挑战包括每次充电的里程、充电时间、成本、安全性，以及最重要的电池寿命。由于EV应用期望电池具有长期的电池循环和10-15年的寿命，这些挑战在EV应用中尤其显著。电池电芯是难以仅从阳极和阴极的外部观察来表征的副反应、非平衡动力学和电势波动的极其复杂的网格。通常，为了研究电化学电芯的详细的非平衡动力学和热力学，需要三电极电芯的特殊结构。三电极电芯是其中“参比电极”放置在电池电芯中的电芯。然而，参比电极还必须与电极的实际工作保持电绝缘。这允许参比电极用作稳定的已知电化学势，利用该电化学势来比较在阳极和阴极端子处测量的电势。这允许容易地计算各个电极电势，而不是简单地测量电极之间的总电化学势差。这还可以实现测量动力学变量和/或常数，例如过电势，同时跟踪电芯内的额外副反应的发生和影响。
技术实现思路
在一些实施方式中，提供涂覆的锂参比引线的电池电芯可以包括至少一个阳极层、至少一个阴极层和参比引线。参比引线包括导线、联接到导线的锂金属层、以及覆盖锂金属层的聚合物涂层。参比引线可以插入到具有至少一个阳极层和至少一个阴极层的电池电芯中。在一些实施方式中，提供具有涂覆的锂参比引线的电池电芯的方法可以包括通过将锂金属层联接到导线，以及用聚合物涂层涂覆锂金属层和导线的至少一部分来形成参比引线。该方法还可以包括将参比引线插入到具有至少一个阳极层和至少一个阴极层的电池电芯中。在任何实施方式中，以下特征中的任何特征可以包括在任何组合中而没有限制。聚合物涂层还可以覆盖导线的至少一部分。聚合物可以是导电聚合物。导电聚合物可以是离子导电聚合物。锂金属层可以压制到导线的端部长度上。在锂金属层联接到导线之后，可将锂金属层和导线浸入聚合物中。电池电芯可以包括果冻卷(jellyroll)，果冻卷包括至少一个阳极层和至少一个阴极层。参比引线可以插入在果冻卷中的至少一个阳极层和至少一个阴极层的层之间。电池电芯可以是棱柱形电芯。电池电芯可以是软包电芯。电池电芯还可以包括电解质，其中参比引线可以插入到电解质中。可以在至少一个阳极层和参比引线之间获得电测量。可以在至少一个阴极层和参比引线之间获得电测量。使用参比引线的电测量可以提供给电动车辆的电池管理系统(BMS)。可以使用参比引线将电测量提供给实验室测试仪。至少一个阳极层和至少一个阴极层可以插入到电池罐中，并且电池罐可以围绕电池盖帽卷曲，使得参比引线在电池罐和电池盖帽之间延伸。电池电芯还可以包括双电极盖帽。至少一个阳极层和至少一个阴极层中的至少一个可以联接到双电极盖帽的第一电极。参比引线可以联接到双电极盖帽的第二电极。电力可以从电池电芯提供到电动车辆的电动机。附图说明通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本专利技术的本质和优点的进一步理解，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似的部件。在一些情况下，子标记与附图标记相关联以表示多个类似部件中的一个。当引用附图标记而没有指定存在的子标记时，其旨在指代所有这样的多个类似部件。图1A示出了根据一些实施方式的电动车辆的传动系的简化图。图1B示出了根据一些实施方式的可以在电动车辆中使用的电池管理系统(BMS)130的简化框图。图2示出了根据一些实施方式的用于电动车辆的锂电池的层的简化图。图3示出了根据一些实施方式，各种化学层如何可以以果冻卷结构卷起到电池内部的简化图。图4示出了传统电池电芯的图。图5A示出了根据一些实施方式的示例性锂电极的图。图5B示出了根据一些实施方式的锂电极的外部视图的图。图6示出了根据一些实施方式，聚合物如何能够为锂电极提供机械强度的示例。图7示出了根据一些实施方式，在制造期间或之后，如何将涂覆的锂金属参比电极插入现有的电池电芯中。图8示出了根据一些实施方式的在密封电池电芯之前插入有参比电极的果冻卷。图9示出了根据一些实施方式的罐，该罐已经围绕盖帽闭合以密封电池电芯，同时使电极暴露。图10A-10B示出了根据一些实施方式的双电极盖帽的用途。图11示出了根据一些实施方式的用于提供具有涂覆的锂参比引线的电池电芯的方法的流程图。图12示出了示例性计算机系统，其中可以实现各种实施方式。具体实施方式本文描述了用于商业电池电芯的涂覆的锂金属参比引线的实施方式。已经发现锂金属是用作除了电池电芯的阳极和阴极之外的第三参比引线的理想材料。然而，插入到电池电芯的腐蚀性内部的锂金属倾向于快速劣化并且使电池测量结果偏斜。因此，本文所描述的实施方式提供了可联接到导线的锂金属条。锂金属和导线的组合可以涂覆有导电聚合物以保护锂金属，同时仍然允许对电池电芯内部的电接入。然后，可以将涂覆的参比引线插入到具有阳极/阴极层的传统电池电芯中。该参比引线然后可以在商业使用期间向电动车辆的电池管理系统提供附加测量以用于关于电池的实时诊断信息。锂离子电池电芯在商业、住宅和汽车应用中得到广泛使用。然而，阻碍锂离子电池替代传统能量技术的障碍之一是电池充电。例如，汽车工业仍然主要由传统的汽油内燃机提供动力。内燃机的一个明显优点是其能够快速地补充燃料。例如，在加油站处的停车通常花费少于5分钟，并且可以产生对于由内燃机提供动力的车辆数百英里的能量。相反地，由锂离子电池供电的电动车辆可能需要超过30分钟来对汽车的电池电芯再充电。这就存在着补充燃料速率与再充电速率的差异，这阻止了许多可能使用电动车辆的个人。为了使电动车辆对一般公众更合意，用于电动车辆的电池充电循环应当尽可能短。因此，对锂离子电池快速充电的能力对该产业来说是非常重要的。如果电动车辆中的电池可以在30分钟内再充电至80％的荷电状态(SOC)，则电动车辆可能比传统的内燃机更具竞争力。因此，对锂离子电池快速充电的能力可提供影响能量效率、能源自主性、环境问题、成本效益的技术改进，并提供许多其它经济和社会效益。另外，在充电和放电循环期间表征电池电芯的能力对于优化电池的充电时间和/或寿命循环可能是非常有用的。设计具有可与内燃机车辆竞争的存储容量和充电时间的锂离子电池的第一步骤是表征和理解在使用期间发生的分子水平反应。能够测量除阳极和阴极之间的总测量之外的锂电池电芯的电特性对于防止电池劣化模式、锂析出、寿命循环减少、以及限制电动车辆的容量和充电时间的其它电现象可能是必要的。电池电芯包括难以仅通过对阳极和阴极的外部观察来表征的副反应、非平衡动力学和电势波动的极其复杂的网格。通常，为了研究电化学电芯的详细的非平衡动力学和热力学，需要三电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提供涂覆的锂参比引线的电池电芯，所述电池电芯包括：/n至少一个阳极层；/n至少一个阴极层；以及/n参比引线，包括：/n导线；/n联接到所述导线的锂金属层；以及/n覆盖所述锂金属层的聚合物涂层；/n其中，所述参比引线插入到具有至少一个阳极层和至少一个阴极层的所述电池电芯中。/n

【技术特征摘要】
1.一种提供涂覆的锂参比引线的电池电芯，所述电池电芯包括：
至少一个阳极层；
至少一个阴极层；以及
参比引线，包括：
导线；
联接到所述导线的锂金属层；以及
覆盖所述锂金属层的聚合物涂层；
其中，所述参比引线插入到具有至少一个阳极层和至少一个阴极层的所述电池电芯中。


2.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述聚合物涂层还覆盖所述导线的至少一部分。


3.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述聚合物包括导电聚合物。


4.根据权利要求3所述的电池电芯，其中，所述导电聚合物包括离子导电聚合物。


5.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述锂金属层压制到所述导线的端部长度上。


6.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，在所述锂金属层联接到所述导线之后，所述锂金属层和所述导线浸入所述聚合物中。


7.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述电池电芯包括果冻卷，所述果冻卷包括所述至少一个阳极层和所述至少一个阴极层。


8.根据权利要求7所述的电池电芯，其中，所述参比引线插入在所述果冻卷中的所述至少一个阳极层和所述至少一个阴极层的层之间。


9.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述电池电芯包括棱柱形电芯。


10.根据权利要求1所述的电池电芯，其中，所述电池电芯包括软包电芯。


11.一种提供具有涂覆的锂参比引线的电池电芯的方法，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：重庆金康新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50