一种包含双极电极的电池、动力电池系统与车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种包含双极电极的电池、动力电池系统与车辆，所述电池包括极芯，所述极芯包括层叠设置的至少一个第一双极电极组与至少一个第二双极电极组，相邻所述第一双极电极组之间由第二双极电极组隔开，相邻所述第二双极电极组之间由第一双极电极组隔开；所述第一双极电极组包括至少一个层叠设置的第一双极电极，所述第二双极电极组包括至少一个层叠设置的第二双极电极；所述第二双极电极的阻燃性能高于第一双极电极。本发明专利技术中第一双极电极组中的第一双极电极发生热失控时，热量在经过第二双极电极组时受到阻碍，热扩散被控制在第一双极电极组的内部，从而增大了包含双极电极的电池的安全性能。的电池的安全性能。的电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种包含双极电极的电池、动力电池系统与车辆


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种包含双极电极的电池，尤其涉及一种包含双极电极的电池、动力电池系统与车辆。

技术介绍

[0002]现有技术中通过在集流体的第一表面设置耐热性较高的第一电极材料，在第二表面设置耐热性稍低的第二电极材料，实现了将两种具有不同耐热性的电极材料复合使用以制作电池极片，如此，可以提高电池极片的耐热性和安全性，进而提高电芯乃至电池的耐热性和安全性能，延长使用寿命，并且在一定程度上可以有利于降低制作成本；同时，在应用至电池装置中时，无需额外再增加隔热材料，从而可以实现空间的有效利用。现有技术中公开的正极电极的电路示意图如图1所示，U1、U2与U3代表第一电极材料电压，U4代表第二电极材料电压，可以发现第一电极材料和第二电极材料是并联的，由此带来两个问题：第一，两种电极材料的电压上限不同，若U1＝U2＝U3＞U4，充电时第二电极材料电压U4先到达上限电压，若停止充电则会导致第一电极材料未充满电，若继续充电则会导致第二电极材料发生过充；第二，两种电极材料的电压
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容量曲线不同，相同SOC状态时U1＝U2＝U3≠U4，电压高的电极材料给电压低的电极材料充电，造成内部SOC状态不一致，影响电极的容量发挥，甚至会导致过充电或过放电，从而产生安全隐患。
[0003]CN100375328C公开了一种用于双极电池中电极的隔离壁，由尺寸稳定的非导电材料的多孔薄板构成，该孔填充了铅或者对应的金属或者其合金。该隔离壁的特征在于：该多孔薄板在它的外围区域的至少一个侧面施加了一种防电解质的密封边缘部分，该密封边缘部分直接连合在上述多孔薄板的非导电材料上，上述密封边缘部分中的材料包含玻璃、陶瓷材料、珐琅、釉、塑性材料或橡胶中的任何一种。本专利技术还包括双极电极、双极电池和隔离壁的制造方法。该隔离壁虽然能够防止电池组发生短路，但是并不能在电池发生热失控时对电池进行保护。
[0004]CN217485542U公开了一种双极电池，包括双极电池极片和电解质，所述电解质连通两个所述双极电池极片构成双极电池单元，若干双极电池单元串联组成双极电池；相邻两个双极电池单元之间通过导电胶进行串联。该技术的有益效果为：该技术所述双极电池不仅能够避免短路的发生，而且还可以使用更薄的箔材，从而提升能量密度。除此之外，该双极电池使用热熔胶对双极电池单元进行密封可使用液态电解液，使得双极电池的量产成为可能。但是，该双极电池难以在发生热失控时及时阻隔热量的扩散，安全性较低。
[0005]目前公开的包含双极电极的电池都有一定的缺陷，存在着由于电极材料的电压范围不同或电压
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SOC曲线不同导致的整体性能下降、难以在发生热失控时及时阻隔热量的扩散，安全性难以保障的问题。因此，开发设计一种新型的包含双极电极的电池、动力电池系统与车辆至关重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种包含双极电极的电池、动力电池系统与车辆，本专利技术中第一双极电极组中的第一双极电极发生热失控时，热量向相邻的其他第一双极电极组传递需要经过第二双极电极组，由于第二双极电极组中包括阻燃性能高于第一双极电极的第二双极电极，热量在经过第二双极电极组时受到阻碍，热扩散被控制在第一双极电极组的内部，从而增大了包含双极电极的电池的安全性能。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种包含双极电极的电池，所述电池包括极芯，所述极芯包括层叠设置的至少一个第一双极电极组与至少一个第二双极电极组，相邻所述第一双极电极组之间由第二双极电极组隔开，相邻所述第二双极电极组之间由第一双极电极组隔开；
[0009]所述第一双极电极组包括至少一个层叠设置的第一双极电极，所述第二双极电极组包括至少一个层叠设置的第二双极电极；所述第二双极电极的阻燃性能高于第一双极电极。
[0010]本专利技术中第一双极电极组中的第一双极电极发生热失控时，热量向相邻的其他第一双极电极组传递需要经过第二双极电极组，由于第二双极电极组中包括阻燃性能高于第一双极电极的第二双极电极，热量在经过第二双极电极组时受到阻碍，热扩散被控制在第一双极电极组的内部，从而增大了包含双极电极的电池的安全性能。
[0011]优选地，所述第一双极电极组的数量为1～5，例如可以是1、2、3、4或5。
[0012]优选地，所述第二双极电极组的数量为1～4，例如可以是1、2、3或4。
[0013]优选地，所述第一双极电极组中第一双极电极的数量为3～10，例如可以是3、4、5、6、7、8、9或10。
[0014]优选地，所述第二双极电极组中第二双极电极的数量为1～3，例如可以是1、2或3。
[0015]优选地，所有所述第一双极电极与所有所述第二双极电极的单位面积正极活性物质容量相同，所有所述第一双极电极与所有所述第二双极电极的单位面积负极活性物质的容量相同。
[0016]本专利技术中双极电极均通过串联的方式连接，所有双极电极的正极容量、负极容量分别相同，即使双极电极中电极材料的电压范围不同或电压
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SOC曲线不同，也不会对包含双极电极的电池的整体性能造成影响，双极电极中的各电极材料可以发挥各自特性，从而结合电极材料的优点，使包含双极电极的电池具备更加优异的性能。
[0017]优选地，相邻所述第一双极电极组与第二双极电极组之间设置有隔膜。
[0018]优选地，相邻所述第一双极电极之间设置有隔膜，相邻所述第二双极电极之间设置有隔膜。
[0019]优选地，所述第一双极电极包括第一集流体，所述第一集流体的一侧表面覆盖有第一正极活性材料层，另一侧表面覆盖有第一负极活性材料层。
[0020]优选地，所述第二双极电极包括第二集流体，所述第二集流体的一侧表面覆盖有第二正极活性材料层，另一侧表面覆盖有第二负极活性材料层。
[0021]优选地，所述第一集流体包括铜铝复合箔、铁铝复合箔、银铝复合箔、金铝复合箔或铝箔。
[0022]优选地，所述第二集流体包括铜铝复合箔、铁铝复合箔、银铝复合箔、金铝复合箔或铝箔。
[0023]优选地，所述第一正极活性材料层中包括第一正极活性物质、导电剂与粘结剂。
[0024]优选地，以所述第一正极活性材料层的质量为百分数计，所述第一正极活性物质的质量分数为94～98wt％，导电剂的质量分数为1～4wt％，粘结剂的质量分数为1～2wt％。
[0025]以所述第一正极活性材料层的质量为百分数计，第一正极活性物质的质量分数为94～98wt％，例如可以是94wt％、94.5wt％、95wt％、95.5wt％、96wt％、96.5wt％、97wt％、97.5wt％或98wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]以所述第一正极活性材料层的质量为百分数计，导电剂的质量分数为1～4wt％，例如可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含双极电极的电池，其特征在于，所述电池包括极芯，所述极芯包括层叠设置的至少一个第一双极电极组与至少一个第二双极电极组，相邻所述第一双极电极组之间由第二双极电极组隔开，相邻所述第二双极电极组之间由第一双极电极组隔开；所述第一双极电极组包括至少一个层叠设置的第一双极电极，所述第二双极电极组包括至少一个层叠设置的第二双极电极；所述第二双极电极的阻燃性能高于第一双极电极。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一双极电极组的数量为1～5；优选地，所述第二双极电极组的数量为1～4；优选地，所述第一双极电极组中第一双极电极的数量为3～10；优选地，所述第二双极电极组中第二双极电极的数量为1～3。3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所有所述第一双极电极与所有所述第二双极电极的单位面积正极活性物质容量相同，所有所述第一双极电极与所有所述第二双极电极的单位面积负极活性物质的容量相同。4.根据权利要求1～3任一项所述的电池，其特征在于，相邻所述第一双极电极组与第二双极电极组之间设置有隔膜；优选地，相邻所述第一双极电极之间设置有隔膜，相邻所述第二双极电极之间设置有隔膜。5.根据权利要求1～4任一项所述的电池，其特征在于，所述第一双极电极包括第一集流体，所述第一集流体的一侧表面覆盖有第一正极活性材料层，另一侧表面覆盖有第一负极活性材料层；优选地，所述第二双极电极包括第二集流体，所述第二集流体的一侧表面覆盖有第二正极活性材料层，另一侧表面覆盖有第二负极活性材料层。6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一集流体包括铜铝复合箔、铁铝复合箔、银铝复合箔、金铝复合箔或铝箔；优选地，所述第二集流体包括铜铝复合箔、铁铝复合箔、银铝复合箔、金铝复合箔或铝箔；优选地，所述第一正极活性材料层中包括第一正极活性物质、导电剂与粘结剂；优选地，以所述第一正极活性材料层的质量为百分数计，所述第一正极活性物质的质量分数为94～98wt％，导电剂的质量分数为1～4wt％，粘结剂的质量分数为1～2wt％；优选地，所述第一负极活性材料层中包括第一负极活性物质、导电剂与粘结剂；优选地，以所述第一负极活性材料层的质量为百分数计，所述第一负极活性物质的质量分数为94.5～98wt％，导电剂的质量分数为0.01～1.5wt％，粘结剂的质量分数为2～4wt％；优选地，所述第二正极活性材料层中包括第二正极活性物质、导电剂、粘结剂与阻燃剂；优选地，以所述第二正极活性材料层的质量为百分数计，所述第二正极活性物质的质量分数为84～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡景博，包锡洋，别晓非，陈慧明，王修远，臧琳，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：