本发明专利技术涉及一种用于包括双极元件的锂双极电化学电池（A）的新型外壳。根据本发明专利技术，该外壳由包含基质和至少一种多孔增强物的复合材料组成，其中，该基质包括至少一种浸渍有一种或多种多孔增强物的硬化聚合物。所述一种或多种多孔增强物（4）和一种或多种硬化聚合物（5）包住双极元件（1），并在双极元件的任一侧上保持预定的压力，以便维持它的组成之间预定的接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及锂电化学发电机的领域，所述锂电化学发电机根据在至少一个电极中锂的嵌入(insertion)或脱嵌(deinsertion)的原理，或换言之锂的嵌入-脱嵌(intercalation-deintercalation)原理而运行。更具体地，涉及包括至少一个具有双极性功能的集电体(集电器，currentcollector)的锂电化学电池，也被称为双极电池:在这样的双极电池中，双极集电体(也被称为双极电极)在它的相反面上支撑具有异号的电极材料中的每一种，即具有通过该面中的一个支撑的阴极(正极)和通过该相反面中的另一个支撑的阳极(负极)。本专利技术的目的是生产一种新的电化学电池外壳,更具体地,一种双极电池的外壳，以及来代替已知的柔性或刚性类型的外壳。
技术介绍
常规锂离子电池的构造是一种可以适于用作单极的构造，因为它具有包括一个阳极、一个阴极和电解质的单独的电化学单电池(电化学电池，electrochemical cell)。单极构造几何形状的几种类型是已知的:-圆柱几何形状，如在专利申请US2006/0121348中所公开的，-棱形几何形状，如在专利US7348098、US 7338733中所公开的，-基于堆叠的几何形状，如在专利申请US2008/060189、US 2008/0057392、和专利US 7335448中所公开的。单极构造是通过卷绕体(卷绕，winding)得到的。卷绕体由在其上连续沉积正极(阳极)材料的集电体、夹入负极(阳极)材料(该材料自身沉积在另一个集电体上)之内的由聚合物或陶瓷材料制成的隔膜组成。这种单极构造的主要优点是它具有较大的材料的活性区域，但是电位差限于所使用的两种电极材料之间的电位差的单位值，这也是具有基于堆叠的几何形状的情况。为了增加单极Li离子电池的平均电位，同时保持可比的能量密度，已知的是生产具有串联的多个电化学单电池的电池。从而，电池的构造适于作为双极，因为它包括一个单电池的阴极和相邻单电池的阳极，其通过以极板(plate)的形式的同一个集电体来支持，该集电体本身适于作为双极电极。从而双极电池的构造是几个单极电池通过双极电极或集电体的串联连接，然而优点是，与通过外部连接器串联连接的单极性电池相比它具有较低的电阻。在这一点上，可以引用许多涉及这类双极电池的专利申请或专利，如US 7279248、US 7220516、US 7320846、US 7163765、WO 03/047021、WO 2006/061696、US 7097937 和 US2007/00115047。双极电池其次的优点是它们具有较低的质量、较低的电阻，而且它们不包括多余的体积。在设计双极电池方面的主要困难是隔室(compartment)的生产，隔室完全被通常处于液体形式的电解质彼此密封。实际上，不良的密封引起双极电池的故障。此外，这通过与双极Li离子电池的领域相关的专利文献中的大部分涉及密封溶液以防止电解质从一个隔室泄漏至另一个(离子短路)的事实证实。在如上所述的这些专利申请或专利中，可以提及专利US 7220516，它描述了在隔室之间具有密封并具有粘合至双极集电体外周上的柔性粘性膜的方案。还可以提及专利US 7320846，它描述了包括在树脂中包住集电体和电解质的方案。还可以提及专利U S 716 3 76 5，它描述了具有设置在双极性集电体之间的、由聚酰胺/ P P制成的混合支柱(strut)的密封溶液，其中将聚酰胺以距离单电池一定的间隔直接粘结至集电体的外周上。对于这部分，专利US 7097937提出了双重密封方案(double sealing solution)，因为将由氟聚合物制成的内部屏障安装在双极集电体的外周上，并将由柔性体制成的外部框架安装在该屏障的外部，在双极性集电体上及其周围，可能具有安装在该集电体上的由柔性体制成的另外的环。最近，可以提及以申请人的名义的专利申请EP 2073300，其提出了一种解决方案，其中极板的尺寸相对于邻近于它们的极板是增加的，并且在互连的极板之间插入的密封装置横向偏移，以便在单电池的堆叠轴上，两个密封的位置彼此不成一直线。从而，可以将用以改进阻挡Li离子双极电池中液体电解质的隔室的相互密封的预先构想的方案总结如下:-以极板形式的双极电极的系统生产，该双极电极的任一侧涂以不同极性的材料；-在极板的外周上使用各种结合剂(bond)或树脂，用以隔室之间的密封，通过电池的整体密封(称为外壳)可以将其制成更大；-增加双极集电体极板形式，以产生对电解质的另外的屏障。在某些双极电池中，可以用离子型导体(传导性凝胶或聚合物)来取代广泛使用的液体电解质和隔膜，所述离子型导体称为“全固体”导体。然后可以除去隔室之间的密封，并且仅保留双极元件的整体密封(外壳)。在下面并且在本专利技术的背景下使用术语“双极元件”，用来指代由双极电极的组件形成的堆叠、具有该堆叠任一侧的它们的单极电极的电化学单电池、以及生产双极电池结构。取决于所寻找的应用的类型，目的是制造柔性的双极锂离子元件、或刚性的双极元件:于是外壳是柔性的、或刚性的，并且以某些方式构成外壳。目前柔性外壳是由多层材料制造的，其典型地由被聚合物覆盖的铝层的堆叠组成。在大多数情况下，覆盖铝的聚合物选自聚乙烯(PE)、丙烯或聚酰胺(PA)，或者，可以是以由聚酯-聚氨基甲酸酯组成的粘合层的形式。Showa Denko公司出售这类复合材料，用作电池的外壳。这类柔性外壳由Showa Denko公司提供的铝层的堆叠制造，例如，参考N。ADR-0N25/AL40/CPP40或N。ADR-0N25/AL40/CPP80。柔性外壳也可以由树脂组成，其将元件装入它的外周或在它的全部外表面上，以改进隔室彼此之间的密封，如在专利申请JP2000030746中所描述的。但是在这种情况下，所引用的任何柔性外壳的类型不能允许向双极元件施加压力。并且在双极元件的任一侧表面上施加的压力，必然是为了令人满意的操作，更具体地，当它包括超过两个电化学隔室时。从该观点来看，刚性外壳是令人满意的，因为它们允许在双极元件的任一侧表面上保持足够的压力，以便确保在这些隔室的每一个中的电极和隔膜之间令人满意的接触。然后所提及的是这类刚性外壳的基部功能，最终，仅向双极元件施加压力，因为事先将隔室中的每一个预先密封以防止空气和使用上述方案的液体电解质。这类刚性外壳的实例在专利US5，595，839中描述:该方案包括在由两个拧在一起的半壳(half-shell)形成的外壳中设置双极元件，以保持在该双极元件的活性部分中的每一个之间的最佳接触。该外壳是实验性的外壳，它不能用作工业化外壳，因为该外壳较重，对于电池而言，这意味着所得的较低的比能量。在专利US5，618，641中给出了另一个实例，其中，用于向Li离子双极元件施加压力的系统构成了装有弹簧的较重的刚性外壳。因此，目前使用的刚性外壳可能是较重的，并且由此生成的Li离子电池也具有较低的比能量。然后，本专利技术的目的是提出一种用于双极电化学电池(如Li离子双极电池)的新的外壳，以便构成没有现有技术的外壳的缺点的双极电池。
技术实现思路
为了实现这一点，本专利技术的目的是包括至少一个双极元件、和封装该双极元件的外壳的双极锂电化学电池，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】2010.08.24 FR 10567311.一种双极锂电化学电池(A)，包括至少一个双极元件(I)、和封装所述双极元件的外壳(4、5)，其特征在于，所述外壳由包含基质和至少一种多孔增强物的复合材料组成，其中，所述基质包括至少一种浸溃所述一种或多种多孔增强物的硬化聚合物(5)，其中所述一种或多种多孔增强物(4)和所述一种或多种硬化聚合物(5)包住所述双极元件，并向所述双极元件的任一侧施加确定的压力，以便维持它的组成之间确定的接触。2.根据权利要求1所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述一种或多种多孔增强物是一种或多种织物和/或一种或多种垫子。3.根据权利要求1或2所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述一种或多种多孔增强物(4)由至少两个部分(4a、4b)组成，一个部分在所述双极元件(I)的每个面上。4.根据前述权利要求中的一项所述的锂双极电化学电池(A)，其中，形成所述电池的充电端子的极柱(3+、3_)由极耳构成，所述极耳从所述电池的内部朝向外部延伸，从所述一种或多种硬化聚合物中伸出。5.根据权利要求1至3中的一项所述的锂双极电化学电池(A)，其中，形成所述电池的充电端子的极柱(3+、3_)由至少两个接触点构成，一个接触点安装在所述电池的一个面上，并且相反极性的另一个接触点安装在所述电池的另一个面上。6.根据权利要求5所述的锂双极电化学电池(A)，其中，所述极柱由至少四个接触点构成，其中所述电池的每个面包括至少两个极柱，一个负的(3-)和一个正的(3+)，在每个角具有极柱，并且一个面的两个极柱面对另一个面的两个极柱中的每一个，并且其中给定角的两个极柱的极...
【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽安娜·沙米，利昂内尔·皮卡尔，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：
国别省市：
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