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具有气密密封壳体、电极组件的二次电池单元和方法技术

技术编号:41093555 阅读:2 留言:0更新日期:2024-04-25 13:52
提供了一种能够在充电状态与放电状态之间充电的密封二次电池单元。所述密封二次电池单元包括气密密封壳体、由所述气密密封壳体包围的电极组件以及至少100mAmp+hr的额定容量。所述气密密封壳体具有在纵向方向上分离的相对的第一和第二壳体端部以及连接所述第一和第二壳体端部的壳体侧壁,所述相对的第一和第二壳体端部以及壳体侧壁围绕所述电极组件形成气密密封件,其中所述壳体侧壁包括在竖直方向上彼此分离的上侧壁和下侧壁以及在横向方向上彼此分离的第一和第二横向侧壁。所述二次电池单元沿着所述竖直方向上所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的外部竖直表面的竖直相对的区域之间的导热路径的热导率为至少7.5W/m+K。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本公开大体上涉及在密封二次电池单元和其它能量储存装置中使用的结构,以及采用此类结构的密封二次电池单元和能量储存装置。


技术介绍

1、摇椅或插入式二次电池是一种能量储存装置,其中例如锂、钠、钾、钙或镁离子等载体离子通过电解质在正极与负极之间移动。二次电池可以包括单个电池单元,或已经电耦合以形成电池的两个或更多个电池单元,每个电池单元包括正极、负极、微孔隔膜和电解质。

2、在摇椅电池单元中,正极和负极两者均包括载体离子插入和抽出的材料。当单元放电时,载体离子从负极中抽出并插入正极中。当单元充电时,发生相反过程:载体离子从正极中抽出并插入负极中。

3、当载体离子在电极之间移动时,持续的挑战之一在于电池重复充电和放电时会产生相当大的热量。循环期间产生的热量如果不能正确及时地散发出去将积累起来,并对电池的安全性、可靠性和循环寿命产生问题,因为当温度升高时,会发生电气短路和电池故障。

4、因此,仍然需要在电池循环期间进行温度控制,以提高电池的安全性、可靠性和循环寿命。


技术实现思路

1、因此,简而言之,本公开的各方面提供一种可在充电状态与放电状态之间充电的密封二次电池单元。所述密封二次电池单元包括气密密封壳体、由所述气密密封壳体包围的电极组件以及至少100mamp·hr的额定容量。所述电极组件具有基本上多面体形状,所述基本上多面体形状具有分别对应于假想三维笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴的相互垂直的横轴、纵轴和竖轴、基本上平坦且在纵向方向上彼此分离的相对的纵向端面、以及围绕电极组件纵轴aea且连接第一和第二纵向端面的侧向表面,所述侧向表面具有基本上平坦且在所述纵轴的相对的竖直侧上在竖直方向上彼此分离的相对的竖直表面、基本上平坦且在所述纵轴的相对的横向侧上在横向方向上彼此分离的相对的横向表面,其中相对的纵向表面具有组合表面积lsa,所述相对的横向表面具有组合表面积tsa,所述相对的竖直表面具有组合表面积vsa,并且vsa与lsa和tsa中的每一者的比率为至少5:1。所述电极组件进一步包括电极结构群、电绝缘隔膜群和对电极结构群,其中所述电极结构群、电绝缘隔膜群和对电极结构群中的成员以交替顺序布置,所述气密密封壳体具有在所述纵向方向上分离的相对的第一和第二壳体端部以及连接所述第一和第二壳体端部的壳体侧壁,所述相对的第一和第二壳体端部以及壳体侧壁围绕所述电极组件形成气密密封件,其中所述壳体侧壁包括在所述竖直方向上彼此分离的上侧壁和下侧壁以及在所述横向方向上彼此分离的第一和第二横向侧壁,其中所述电极结构群和/或对电极结构群中的成员包括在所述竖直方向上的上端面和下端面,所述上端面和下端面连接到所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁,以在所述二次电池单元在所述充电状态与所述放电状态之间的循环期间限制所述电极组件在所述竖直方向上的生长,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有(i)在所述纵向方向上测量的在5μm与50μm之间的范围内的厚度,以及(ii)大于100mpa的屈服强度,所述充电状态是所述二次电池单元的额定容量的至少75%,并且所述放电状态小于所述二次电池单元的额定容量的25%。在所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的外部竖直表面的竖直相对的区域之间在所述竖直方向上测量的所述二次电池的厚度为至少1mm,并且所述二次电池单元沿着所述竖直方向上所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的所述外部竖直表面的所述竖直相对的区域之间的导热路径的热导率为至少7.5w/m·k。

2、在以下描述和附图中,本公开的其它方面、特征和实施例将部分地讨论并且部分地显而易见。

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【技术保护点】

1.一种能够在充电状态与放电状态之间充电的密封二次电池单元,所述密封二次电池单元包括气密密封壳体、由所述气密密封壳体包围的电极组件以及至少100mAmp·hr的额定容量,其中,

2.根据权利要求1所述的密封二次电池单元,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有在所述纵向方向上测量的在5μm与50μm之间的范围内的厚度。

3.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有大于70MPa的屈服强度。

4.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有大于100MPa的屈服强度。

5.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中在所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的外部竖直表面的竖直相对的区域之间在所述竖直方向上测量的所述二次电池单元的厚度为至少1mm。

6.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述二次电池单元沿着所述竖直方向上所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的所述外部竖直表面的所述竖直相对的区域之间的导热路径的热导率为至少7.5W/m·K。

7.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于66%的组合表面积。

8.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于75%的组合表面积。

9.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于80%的组合表面积。

10.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于95%的组合表面积。

11.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于99%的组合表面积。

12.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成对应于所述电极组件的基本上整个表面积的组合表面积。

13.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的第一和第二壳体端部通过所述壳体的所述上侧壁和下侧壁中的一者或多者连接在一起,并且限制所述电极组件在所述纵向方向上的生长。

14.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池进一步包括在所述气密密封壳体内部的一组电极约束件,所述一组电极约束件包括竖直约束系统,所述竖直约束系统包括在所述竖直方向上彼此分离的第一和第二竖直生长约束件,所述第一和第二竖直生长约束件连接到所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员,并且所述竖直约束系统能够限制所述电极组件在所述竖直方向上的生长,并且其中所述第一和第二竖直生长约束件连接到相应的上侧壁和下侧壁,以将所述电极结构群中的所述成员和/或所述对电极结构群中的成员间接连接到所述上侧壁和下侧壁。

15.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中在所述气密密封壳体内部的所述一组电极约束件进一步包括纵向约束系统,所述纵向约束系统包括第一和第二纵向约束件,所述第一和第二纵向约束件在所述纵向方向上彼此分离且通过连接构件连接,以限制所述电极组件在所述纵向方向上的生长。

16.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少150mAmp·hr的额定容量。

17.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少200mAmp·hr的额定容量。

18.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少400mAmp·hr的额定容量。

19.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少0.1Amp·hr的额定容量。

20.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少0.5Amp·hr的额定容量。

21.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少1Amp·hr的额定容量。

22.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少3Amp·hr的额定容量。

23.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池具有至少5Amp·hr的额定容量。<...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种能够在充电状态与放电状态之间充电的密封二次电池单元,所述密封二次电池单元包括气密密封壳体、由所述气密密封壳体包围的电极组件以及至少100mamp·hr的额定容量,其中,

2.根据权利要求1所述的密封二次电池单元,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有在所述纵向方向上测量的在5μm与50μm之间的范围内的厚度。

3.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有大于70mpa的屈服强度。

4.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中连接到所述上侧壁和下侧壁的所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员具有大于100mpa的屈服强度。

5.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中在所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的外部竖直表面的竖直相对的区域之间在所述竖直方向上测量的所述二次电池单元的厚度为至少1mm。

6.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述二次电池单元沿着所述竖直方向上所述气密密封壳体的所述上侧壁和下侧壁的所述外部竖直表面的所述竖直相对的区域之间的导热路径的热导率为至少7.5w/m·k。

7.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于66%的组合表面积。

8.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于75%的组合表面积。

9.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于80%的组合表面积。

10.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于95%的组合表面积。

11.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成所述电极组件的大于99%的组合表面积。

12.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的纵向、竖直和横向表面构成对应于所述电极组件的基本上整个表面积的组合表面积。

13.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述相对的第一和第二壳体端部通过所述壳体的所述上侧壁和下侧壁中的一者或多者连接在一起,并且限制所述电极组件在所述纵向方向上的生长。

14.根据任一前述权利要求所述的密封二次电池单元,其中所述密封二次电池进一步包括在所述气密密封壳体内部的一组电极约束件,所述一组电极约束件包括竖直约束系统,所述竖直约束系统包括在所述竖直方向上彼此分离的第一和第二竖直生长约束件,所述第一和第二竖直生长约束件连接到所述电极结构群中的成员和/或所述对电极结构群中的成员,并且所述竖直约束系统能够限制所述电极组件在所述竖直方向上的生长,并且其中所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·S·布萨卡B·基格A·拉希里R·M·斯伯特尼茨M·拉马苏布拉马尼安J·S·索恩姚康R·K·罗森
申请(专利权)人:艾诺维克斯公司
类型:发明
国别省市:

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