一种用于电池的可破裂分隔体制造技术

本公开包括用于操作电池的系统、装置和方法。该电池包括电力单元，该电力单元具有第一电极和第二电极，所述第一电极结合到第一集流体。第一集流体结合到第一导电部件。该电池还包括分隔体，该分隔体具有介于第一电极和第二电极之间的第一部分以及位于第二电极和第一导电部件之间的第二部分。在一些方面，分隔体的第二部分被配置为响应于接受对电池的力而破裂，以便使电力单元安全地放电，而不会发生热失控和灾害性损坏。热失控和灾害性损坏。热失控和灾害性损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于电池的可破裂分隔体


[0001]本公开总体上涉及电池电芯(battery cel l)，并且更具体地但不限于与可充电的电池电芯一起使用的可破裂分隔体。

技术介绍

[0002]电池正变得越来越多地用于对广泛应用中的电子和机械装置供电，所述应用诸如移动电话、平板电脑、个人计算机、混合动力电动车辆、全电动车辆和储能系统。具体地，诸如锂离子(Li离子)电池的可充电电池由于若干引人注目的特征而变得流行，诸如高的功率和能量密度、长的循环寿命、优异的存储能力和无记忆再充电特性。对可充电电池进行设计以提供高的功率输出并且重复地充电和放电状态以适于长期使用。在更大更苛刻的应用中，可以将几个可充电电池串联和/或并联连接以产生具有更高容量和功率输出的电池组。
[0003]虽然这样的电池和电池组提供了若干优点，但是这些电池对外部(例如，来自周围环境)和内部(例如，在电池的正常操作、快速充电和放电期间产生的热量)的温度升高都是敏感的。由于各种原因，可能出现严重的热危害，例如电池的热失控和电池组的潜在爆炸。可充电电池和电池组的机械撞击可能引起漏电、不良放电、短路或导致热失控的其它系列热释放事件。例如，一些撞击产生立即损伤，例如电极之间的集中短路(focused short)，而其它撞击可能引起不能被使用者立即注意到的逐渐损伤，例如缓慢地导致热失控和电池破坏的漏电。

技术实现思路

[0004]本公开总体上涉及电池电芯、电池模块或电池组的分隔体的系统、装置和方法。分隔体可被配置为可破裂的(breakable)从而提供温度控制和/或防止热失控。例如，一种系统可以包括：具有第一电力单元的电池电芯，该第一电力单元包括第二电极和具有第一集流体的第一电极，和分隔体。所述分隔体包括介于第一电极和第二电极之间的第一部分以及位于第二电极和第一导电部件之间的第二部分。第一导电部件可以包括第一集流体的一部分、汇流条或结合到第一集流体的其它导电结构，电池电芯的容器(例如电芯包壳)的表面或其上的涂层，诸如导电涂层，或其组合。分隔体的第二部分被配置为响应于受到电池处的力而破裂。例如，分隔体的第二部分可具有0.2至5MPa
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的断裂韧性(K
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)，使得第二部分被配置为在高应变事件期间破裂。第二部分的破裂可以在电力单元中产生短路，诸如与第一电极相关联的第一集流体和与第二电极相关联的第二集流体之间的短路，并且允许电池电芯安全地放出存储能量，并且阻止损坏的电池电芯的进一步运行。在一些这样的实施方式中，所述第二电极被配置成结合到所述第一导电部件(例如，第一汇流条或第一集流体)以便在所述分隔体的第二部分破裂时产生电短路。第一导电部件被配置成在电短路期间传导和分布热量，以允许热量和电流容易逸出电力单元，以便确保安全地去除所产生的热量，从而防止集中短路和热失控的可能性。因此，本系统、装置和方法减轻了可能由常规电池的机械撞击引起的严重热危害(例如，热失控、燃烧、爆炸、和/或类似物)。
[0005]在本系统的一些实施方式中，分隔体可以包括脆性特征，诸如切口、脆性涂层，UV处理或热处理。在一些这样的实施方式中，分隔体的第二部分的断裂韧性小于或等于分隔体的第一部分。第一电极可包括第一石墨层、第二石墨层和第一集流体。第一集流体包括介于第一石墨层和第二石墨层之间的第一部分。另外，在一些实施方式中，第一集流体包括第一导电部件或与第一导电部件成一体。在一些上述实施方式中，所述第二电极包括第一阴极层、第二阴极层和第二集流体，所述第二集流体包括介于所述第一阴极层和所述第二阴极层之间的第一部分
[0006]在一些实施方式中，第一集流体包括第一部分和带极耳部分，例如第一导电部件，所述带极耳部分从所述第一部分延伸离开。在一些实施方式中，带极耳部分在基本上平行于第一汇流条的长度的方向上延伸。一些电池电芯可以包括第二集流体，所述第二集流体结合到第二电极和第二导电部件。第二导电部件可包括第二集流体的一部分、第二汇流条或其它导电结构，或其组合。在一些实施方式中，第一汇流条和第一电极包括铜，并且第二汇流条和第二电极包括铝。在本系统、装置和方法的一些实施方式中，电池包括容器，该容器包括限定腔的一个或多个壁。在一些这样的实施方式中，所述一个或多个壁包括第一壁以及与所述第一壁相对的第二壁，所述第一汇流条可被设置在所述第一电极与所述第一壁之间，和/或所述第二汇流条可被设置在所述第二电极与所述第二壁之间。
[0007]在本系统的一些实施方式中，电芯包括第二电力单元，所述第二电力单元具有包括第三集流体的第三电极和包括第四集流体的第四电极。在这样的实施方式中，分隔体可以包括介于第三电极和第四电极之间的第三部分以及位于第四电极和第一汇流条之间的第四部分。第一汇流条可以结合到第三集流体并且第二汇流条可以结合到第四集流体。本系统的一些实施方式包括具有两个或更多个电池电芯的电池子组(subpack)。每个电池电芯可以包括第一电源单元、第一汇流条和分隔体。在一些实施方式中，每个电池电芯可以包括第二电力单元。
[0008]在本系统、装置和方法的一些实施方式中，包括操作电池电芯和接受电池处的力的方法，其中所述力使分隔体的第二部分破裂并且使第二电极结合到第一导电部件。将第二电极结合到第一导电部件可引起电短路。作为补充或作为替代，第一导电部件和/或第一汇流条可以在电短路期间传导热量。作为补充或作为替代，所述力可以对应于与另一物体或地面的撞击。
[0009]如本文所使用的，各种术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，并不是旨在限制实施方式。例如，如本文所使用的，用于修饰要素(诸如结构、元件、操作等)的序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)本身并不表示该要素相对于另一要素的任何优先级或顺序，而是仅仅将该要素与具有相同名称(但是使用了序数术语)的另一要素区分开来。术语“结合”(coupled)被定义为连接的，然而不一定是直接地，也不一定是机械地；“结合”的两个物品可以是彼此一体的。术语“a”和“an”被定义为一个或多个，除非本公开另有明确要求。术语“基本上”被定义为很大程度上但不一定完全是所指定的(并且包括所指定的；例如，基本上90度包括90度，并且基本上平行包括平行)，如本领域普通技术人员所理解的。在任何公开的实施方式中，术语“基本上”可以被替换为在所指定的“[百分比]范围内”，其中该百分比包括0.1％、1％、5％和10％。
[0010]如本文所使用的术语“约”可以允许数值或范围的一定程度的可变性，例如，在所
述值或范围的所述极限的10％以内、5％以内或1％以内，并且包括确切的所述值或范围。术语“基本上”被定义为在很大程度上但不一定完全是所指定的(并且包括所指定的；例如，基本上90度包括90度，并且基本上平行包括平行)，如本领域普通技术人员所理解的。在任何公开的实施方式中，术语“基本上”可以被替换为在所指定的“[百分比]范围内”，其中该百分比包括0.1％、1％或5％；并且术语“近似”可以被替换为“在指定值的10％以内”。表述“基本上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池电芯，包含：第一电力单元，包含：第一电极，其包括结合到第一导电部件的第一集流体；和第二电极；和分隔体，包含：介于所述第一电极和所述第二电极之间的第一部分；和位于所述第二电极和所述第一导电部件之间的第二部分；和其中所述分隔体的第二部分被配置为响应于接受对电池的力而破裂。2.根据权利要求1所述的电池电芯，其中：所述第一导电部件包括结合到所述第一集流体的第一汇流条、所述第一集流器的一部分、所述电池电芯的容器的表面或其上的涂层、或其组合；和所述第二电极被配置为结合到所述第一导电部件，以便在所述分隔体的第二部分破裂时产生电短路。3.根据权利要求2所述的电池电芯，其中所述第一导电部件被配置为在所述电短路期间传导和分布热量。4.根据权利要求1所述的电池电芯，其中所述分隔体的第二部分具有0.2至5MPa
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之间的断裂韧性(K
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)。5.根据权利要求4所述的电池电芯，其中：所述第一电极包含：第一石墨层；第二石墨层；和所述第一集流体的第一部分介于第一石墨层和第二石墨层之间。6.根据权利要求5所述的电池电芯，其中所述第二电极包含：第一阴极层；第二阴极层；和第二集流体，所述第二集流体包括介于所述第一阴极层和所述第二阴极层之间的第一部分。7.根据权利要求1所述的电池电芯，其中所述电池包括锂离子电池。8.根据权利要求1所述的电池电芯，其中：所述第一集流体包含第一部分和延伸远离第一部分的第一导电部件；和所述第一集流体的第一导电部件在基本上平行于第一汇流条的长度的方向上延伸，所述第一汇流条被配置为分布热量。9.根据权利要求8所述的电池电芯，还包含：结合到所述第二电极的第二集流体；和第二汇流条，所述第二汇流条结合到第二集流体并且被配置为分布来自第二集流体的热量。10.根据权利要求9所述的电池电芯，其中：所述第一汇流条和所述第一电极包含铜；和...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：SABIC环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：