CN102931428A

CN102931428A - 电化学电池和相关装置

Info

Publication number: CN102931428A
Application number: CN2012103754707A
Authority: CN
Inventors: G·D·扎皮; C·D·亚科文格罗; M·拉赫马内; B·H·温克勒; R·N·布尔; J·L·苏沃思
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2013-02-13
Also published as: JP2013016484A; EP2541646A1; US20130004828A1

Abstract

本发明是电化学电池和相关装置。提出一种电化学电池。电池包括具有限定容积的内表面的壳体，和放置在容积中的伸长的离子传导隔离器。隔离器通常沿相对于壳体的基底的垂直方向延伸，以便限定电池的高度尺寸。隔离器具有限定第一隔室的一部分的第一周面。电池还包括放置在隔离器的第一周面和该内表面之间的垫片结构。该结构包括至少两个垫片。每个垫片具有大体平行于另一个的周面，并大体平行于隔离器的第一周面。还提供包括这样的电化学电池的能量存储装置。

Description

电化学电池和相关装置

技术领域

本发明通常涉及电化学电池，并且在一些具体实施例中，涉及高温、可再充电的电化学电池和相关装置。

背景技术

电池组是用于在例如电动车辆、混合电动车辆和非机动车等(例如机车、非高速公路采矿车、船舶应用、公共汽车和汽车)移动系统中存储一部分能量的基本部件，并用于例如不可中断电源(USP)系统和“电信”(电信系统)等固定应用。高温钠-金属卤化物电化学电池通常以在机车、电信和不可中断电源(UPS)电池组中使用为目标。这些电池可潜在地为许多这些应用提供高能量密度、高功率密度、较长电池寿命和较低成本要求。

通常地，电池组由许多电池构成。这些电池组的当前的开发集中在性能和电池寿命上。多个因素可影响性能并限制电池寿命。主要因素是隔离器(separator)的不可靠性。用于这些电池单元中的最常用的隔离器是β”-氧化铝固体电解质(BASE)，其是钠传导陶瓷。应当注意到使用期间电池中的热循环、压差、钠的芯吸(wicking)和振动，在一些情况下可能损坏隔离器。损坏的隔离器可导致大的热偏移，其又引起电池外壳(例如铁外壳)的腐蚀。通常地，当隔离器破裂时，形成金属性短路，允许电池组以失效的电池进行操作。在一些电池中，腐蚀电池外壳。腐蚀的电池外壳可允许电池的化学成分突破外壳，其可短路整个电池组。

对不同电池设计采取开发工作以避免/或解决腐蚀问题。避免外壳腐蚀的一种方式是通过在电池的核和外壳之间提供有效的导热和导电。然而，当前可获得的设计不适于有效地执行这些功能。

因此希望开发一种新的电池设计，其具有用于各种电池组应用的改进的热和电管理。

发明内容

本发明的一些实施例提供了一种电化学电池。该电池包括壳体，该壳体具有限定容积的内表面。伸长的、离子传导的(ion-conducting)隔离器放置在该容积中，并且具有第一周面(circumferential surface)。垫片(shim)结构放置在壳体的内表面和隔离器的第一周面之间。该垫片结构包括至少第一垫片和第二垫片，每个垫片具有相反的第一表面和第二表面。第一垫片的第一表面的至少一部分大体平行于隔离器的第一周面。第一垫片的第二表面的至少一部分大体平行于第二垫片部分的第一表面的一部分。

在另一实施例中，电化学电池包括壳体，该壳体具有限定容积的内表面并具有基底。壳体的截面是多边形，并且具有多个拐角区域。离子传导隔离器放置在容积中，并在相对于壳体的基底的垂直方向延伸，以致限定电池的高度尺寸。隔离器具有限定第一隔室的一部分的第一周面。隔离器还具有多个凸起部分(lobe portion)和凹进部分(valley portion)。多个凸起部分在数量上对应于壳体的多个拐角区域。隔离器同心地布置在壳体中，其中隔离器的每个凸起部分与壳体的一个拐角区域对准并向着壳体的一个拐角区域突出。该电池还包括邻近于隔离器的第一周面放置的至少一个双垫片(double-shim)结构。

在本发明的一些实施例中提供了能量存储装置。该装置包括彼此热连通和电连通的多个电化学电池。

附图说明

当参考附图阅读下面的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中通篇附图中类似的标号表示类似的部件，其中：

图1是根据本发明的实施例的电化学电池的示意图。

图2是在本发明的实施例中使用的隔离器阵列的设计；

图3是图示根据本发明的实施例的电化学电池的三维视图的示意图；

图4是根据本发明的实施例的电化学电池的截面俯视图；

图5A是根据本发明的实施例的垫片结构的展开透视图；

图5B是根据本发明的实施例的垫片结构的截面轮廓的展开图；

图5C是根据本发明的另一实施例的垫片结构的截面轮廓的展开图；

图6A是根据本发明的实施例的电化学电池的透视三维视图；

图6B是根据本发明的实施例的电化学电池的截面俯视图；

图7是本发明的附加实施例中的电化学电池的截面俯视图；

图8是本发明的附加实施例中的电化学电池的截面俯视图；

图9是示出根据本发明的示范性实施例的电化学电池的比较温度曲线的图表。

具体实施方式

如本文的通篇说明书和权利要求书所使用的，近似的语言可应用于修饰可允许的变化的任何数量表示，而不导致与其相关的基本功能的改变。因此，由例如“约”等术语或多个术语修饰的值，不限于指定的精确值。在一些情况下，近似的语言可对应于测量该值的仪器的精确度。

在下面的说明书和权利要求书中，单数形式“一”和“该”包括复数对象，除非上下文另有清楚指示。

如本文所使用的，术语“可”和“可以是”指示在一组环境中所有的指定性质、特性或功能发生的可能性；和/或通过表达与所限定的动词关联的一种或多种能力、性能或可能性来限定另一动词。因此，“可”和“可以是”的使用指示对所指示的性能、功能和使用所修饰的术语是明显适当的、有可能的或合适的，并且考虑到在一些情况下，所修饰的术语有时可能是不适当的、不可能的或不适合的。例如，在一些情况下，事件或性能是可预期的，而在其它情况下，该事件或性能不可能发生。这个区别通过术语“可”和“可以是”来得到。

如本文所使用的，术语“阴极材料”指代在充电期间供应电子并作为氧化还原反应的一部分存在的材料。如本文所使用的，术语“阳极材料”指代在充电期间接受电子并也作为氧化还原反应的一部分存在的材料。

如本文所使用的，术语“高温”通常指代在约250摄氏度(℃)以上的温度，除非另有指示。

图1图示了根据本发明的一个方面的电化学电池10的示意图。电化学电池10包括壳体2，该壳体2具有限定容积的内表面4并具有基底6。在一个实施例中，壳体2可具有圆形或椭圆形截面。在另一实施例中，壳体2的截面可以是多边形，并可具有多个拐角区域。在这样的情况下，电化学电池10的壳体2可以是正方形截面，并具有四个拐角区域。关于材料，壳体2通常由金属性材料制成。合适的金属性材料可包括镍、软钢、不锈钢、涂镍的钢、钼和涂钼的钢。

电化学电池10包括放置在壳体2的容积中的离子传导隔离器8。隔离器8通常是钠离子传导固体电解质。用于隔离器8的合适的材料可包括β’-氧化铝、β”-氧化铝、β’-镓酸盐、β”-镓酸盐或沸石。在具体实施例中，隔离器6包括β”-氧化铝固体电解质(BASE)。

隔离器8通常在相对于壳体2的基底6大体垂直的方向上延伸，以便限定电池10的高度尺寸。(隔离器以及壳体的特定定向可稍微变化)。隔离器8可以是圆柱形的、伸长的、管状的或杯状的，具有封闭端9和开口端11。隔离器的开口端11可以是可密封的，并可以是隔离器组件的一部分，该隔离器组件限定了在制造过程期间用于用材料填充隔离器8的孔径12。在一个实例中，孔径12可用于添加阴极材料。隔离器8的封闭端9可预先密封，以增加电池的完整性和坚固性。

继续参考图1，隔离器8具有限定第一隔室15的一部分的第一周面14和限定第二隔室17的一部分的第二周面16。在一个实施例中，第一隔室15包括作为阳极材料的钠；并且第二隔室17包括阴极材料。第一隔室15通过钠离子传导隔离器8(例如BASE隔离器)与第二隔室17离子连通。

隔离器8可具有例如圆形、卵形、椭圆形、多边形、十字形或星形的截面轮廓。图2图示了放置在壳体2中的隔离器8的截面轮廓的一些示例。

根据本发明的大部分实施例，电化学电池10(图1)还包括放置在内表面4和隔离器8的第一周面14之间的至少一个垫片结构18，该垫片结构18通常邻近于第一周面14。该垫片结构可延伸到隔离器的全部高度，尽管这并不总是需要。在一个实施例中，垫片结构可以延伸到隔离器的高度的至少约20％。在示范性实施例中，垫片结构可延伸到隔离器的高度的至少约90％。在图1中，简化描绘垫片结构，例如，没有参考本文所描述的一些形状变化。

垫片结构可紧接隔离器8的第一周面14装配。垫片结构通常具有允许其围绕BASE隔离器来包住的形状，以便与隔离器的第一周面的全部或一部分一致。在一个实施例中，定形垫片结构以使得其一个或多个部分(如以下所述的)与隔离器的第一周面物理接触。此外，可安置垫片结构以在所希望的位置保持和支撑隔离器。例如，垫片结构可以“偏置”紧密地靠住BASE隔离器的最大表面区域。而且，垫片结构以给予垫片部分足够的柔性以允许阳极材料的沉积和芯吸的方式来设计，例如，在隔离器的第一周面14和垫片结构之间的钠。

在一个实施例中，可组合多垫片结构(即如下所论述的，每个具有至少第一垫片和第二垫片)以覆盖可从其收集离子电流的BASE隔离器的大部分表面区域。如果具有多于一个垫片结构，则该结构可以联锁或部分重叠。而且，每个垫片结构可以与至少一个其它垫片结构物理连接，或可构成壳体的一部分。而且，使用可以是或可以不是相同的材料或形状的其它结构或片，可在每个垫片结构和壳体之间做出其它的连接或接触。尽管可使用大量的垫片结构，例如，多于10-12的结构，但有时希望使用尽可能少的垫片结构(取决于它们的形状和/大小)，这是因为增加的简单性和较低的成本。(用于本发明的实施例的双垫片设计有时简称为“垫片结构”，尽管严格来说，该术语还指代沿周围环绕隔离器的多个多垫片结构)。

垫片结构的边缘可加工、制造和/或成形以促进结构装入电池。例如，该加工可包括垫片结构的边缘的翻边(flanging)或开坡口(beveling)。垫片结构的表面可进一步加工或修整(例如锯齿状地)以在电池使用期间限定流动路径，并促进在BASE隔离器的第一周面上的阳极材料(通常是钠)的流动。

本发明的垫片结构包括至少第一垫片和第二垫片(个体垫片在图1中未示出)。如本文所使用的，术语“垫片”指代相对薄的、通常锥形片的材料，用于填充间隙、使某些东西变平、给某些东西提供支撑、或调节某些东西以合适地适合。用于本发明的实施例的合适的垫片可以通过弯曲、成形或挤压适当厚度和长度的金属片或金属箔而形成。具体实施例包括邻近隔离器的第一周面放置的至少一个“双垫片结构”。

每个垫片可具有相反的第一表面和第二表面。第一垫片的第一表面的一部分大体可平行于隔离器的第一周面。第一垫片的第二表面的一部分大体可平行于第二垫片的第一表面的一部分。换句话说，一个垫片大体与另一个垫片的基本部分重叠。如本文所使用的，术语“基本部分”指代大于垫片的表面区域的约50％，并且在一些具体实施例中，大于垫片的表面区域的约75％。在一些实施例中，垫片可以在形状和大小上基本相同。在一些其它实施例中，可以使用不同大小的垫片。在某些实施例中，垫片可以是对称的，即在形状和大小上相同；并且可完全彼此重叠。

垫片结构可以通过将一个垫片的周面平行于另一个垫片的周面安放来构造。例如，垫片可将一个放置在另一个上，压在一起，或简单地接触安放，例如，面对面地彼此触碰。在一些实例中，该结构可以通过将一个垫片在另一垫片上滑动而构造。在一个实施例中，两个垫片之间基本上没有间隙。在另一实施例中，垫片之间可以有间隙，尽管优选间隙相对小。阳极材料可以通过间隙芯吸，尽管通过间隙移动的钠的量通常是可忽略的。

每个垫片的厚度可变化，但是通常在从约0.01毫米到约1毫米的范围内。在一些实施例中，该厚度可以在从约0.05毫米到约0.5毫米的范围内，并且在一些具体实施例中，从约0.1毫米到约0.2毫米。

用于垫片的材料通常是导热和/或导电的。一些优选的材料在阳极环境中是化学和电化学惰性的。在一些实施例中，该材料可包括单金属或可以是含金属合成物或合金。在一个实施例中，垫片可包括在一侧或两侧上覆盖不同金属层的金属基板。在一个实施例中，垫片可包括铁、镍、铜、铝或包含前述的任何合金。而且，垫片结构的每个垫片可以由相同材料或不同材料形成。

用于本发明的垫片设计通常(尽管并不总是)执行四个主要功能。一个功能是当没有钠存在于阳极隔室时，在隔离器和阳极和/或壳体之间提供密切和均匀的电接触，以促进电池充电的初始阶段的电荷转移。这可以通过定形形成垫片结构的垫片来实现，以便精密地与隔离器的第一周面一致。第二个功能是通过从核即电池的阴极隔室将热量转移到电池外侧的位置来为电池提供热管理。而且，垫片可以帮助消散电池失效后的过热，以最小化对装置的其余部分的损坏。

垫片结构的第三个功能是作为用于隔离器的结构支撑起作用。该垫片结构通过限制壳体中的隔离器的潜在的移动和/或吸收振动和冲击来提供尺寸稳定性。第四个功能是提供通过其传递离子电流的隔离器的区域上的金属性阳极材料(例如钠)的最佳分布。这可以通过垫片结构和隔离器之间的毛细力而芯吸阳极材料来实现。

如上所述，垫片结构通常提供用于操作电池的导电和导热。通常，单个薄垫片(例如金属片或金属箔)可用作该目的。然而，单个薄垫片不能提供足够的和有效的传导。另一方面，厚金属片或金属箔可用来增强导电和导热。然而，这样的垫片的增加的厚度可导致减少柔性，使其难于弯曲成特定形状，并且难以组装进电池。与此相反，根据本发明的实施例的多个薄垫片(特别是双垫片结构)有利地提供改进的导电和导热，而不损失它们的柔性。

如以上所论述的，隔离器可以是各种形状，例如，圆形、卵形或椭圆形或多边形的截面轮廓。在一些特定实施例中，隔离器可具有折痕形状的截面轮廓。这样的形状通常包括多个凸起部分和凹进(凹陷)部分(也称为“凸起”和“凹进”)，在备选方式中，如图2的多凸起描绘中所示出的，并且在下面呈现的一些实施例中解释。该折痕(其可提供苜蓿叶形状)，可增加对于给定容积的隔离器的整个可获得的表面区域。在一些实施例中，隔离器的凸起的数量对应于壳体的隔开的拐角区域的数量。

图3和图4图示根据本发明的示范性实施例的电化学电池20的一部分。电化学电池20包括具有定义容积的内表面24的壳体22。为了图示的目的，壳体在其高度上仅部分示出。壳体可延伸到隔离器的全部高度，并且经常这样做。在图示的实施例中，壳体22具有四个拐角区域25。隔离器26放置在壳体22的容积中。隔离器26可具有限定第一隔室30(也参见图4)的一部分的第一周面28。隔离器还可包括限定第二隔室34的第二周面32。第二隔室34通常放置在第一隔室30中。在此示范性设计中，第一隔室30是阳极隔室并通常包括钠，尽管也可能是其它阳极材料。第二隔室34是阴极隔室并包括阴极材料。第一隔室30通过隔离器26与第二隔室34离子连通。

如以前间接提到的，隔离器26可设计成具有四个凸起部分(凸起)36和四个对应的凹进部分38(图3、图4)。一对凸起可限定横跨壳体22的内表面24和隔离器26的第一表面28之间的间隙的凹进部分。隔离器可同心地布置在壳体22中，其中隔离器26的每个凸起36与壳体22的拐角区域25中的一个对准，并向着壳体22的拐角区域25中的一个突出。

图3还图示了邻近隔离器的第一周面28放置的四个垫片结构40。每个垫片结构40可啮合隔离器26的凹进部分38的至少一部分和一个凸起部分36。围绕隔离器26的垫片结构40的安排可从在图4中显示的电化学电池20(对应于图3)的截面轮廓更清楚地示出。在此实施例中，每个垫片结构40包括双垫片安排。“双垫片安排”指代具有两个垫片的垫片结构，例如，通常是两个分开的垫片，如上所述和下面进一步描述的。每个垫片具有相反的第一表面和第二表面，大体平行于另一个垫片。垫片的形状和轮廓使得它们通常适合于隔离器26的一般形状和外形，提供了隔离器26和垫片结构40之间的适当的距离以用于阳极材料的芯吸。

图5A提供了包括第一垫片42和第二垫片44的双垫片结构40的非限制性的图示。在此实施例中，第一垫片和第二垫片是对称的，并且在形状和大小上相同。然而在其它实施例中，它们不必彼此相同。

图5B示出了图5A的垫片结构40的对应的截面轮廓。第一垫片42具有内周面(也称为“第一表面”)46和外周面(也称为“第二表面”)47。内周面46通常装配在紧接隔离器26的第一周面28(参考图3)。第二垫片44具有内周面48和外周面49。第二垫片44的内周面48通常平行于第一垫片42的外周面47放置，使得在此实施例中，它们彼此完全重叠。

在一个实施例中，两个垫片之间基本上没有间隙。在另一实施例中，两个垫片42和44可具有间隙60。间隙60可以保持尽可能小，尽管为了清楚起见，其在图5A和图5B中放大示出。

继续参考图3和图4，第一隔室30和第二隔室34通常包括电流收集器(未示出)，以收集由电化学电池20产生的电流。在一些具体实施例中，垫片结构40在作为电流收集器起作用的第一隔室中收集电流。

垫片结构通常包括面对隔离器的表面，即第一垫片42的内周面46；以及面对壳体的表面，即第二垫片44的外周面49(参见图5A和图5B)。在各种实施例中，面对壳体的表面49可以是疏钠的；并且面对隔离器的表面46可以是亲钠的(其中钠再次用来表示任何合适的阳极材料)。第二垫片44的内周面48和第一垫片42的外周面47在一些实施例中可以是疏钠的，这是因为优选在垫片之间不存在钠。

面对隔离器的表面通常包括引起表面芯吸的材料，例如以层或涂层的形式。该层可以是金属性的。该表面还可以经受表面处理而制成亲钠的。在某些实施例中，合适的表面处理包括使表面经受化学刻蚀、物理刻蚀或反应气体暴露。而且，面对隔离器的表面可以图案化以提供增加的表面区域。这样的表面处理和图案化的细节在2009年1月9日提交的专利申请公开第US2010/0178546A1号中描述，其通过参考并入本文。

再次参考图3和图4，每个垫片结构40通常具有第一片段50和第二片段52，其可啮合隔离器26的第一周面28的一部分。在图4中使用直角托架来示出片段50和52。第一片段50通常从第二片段52伸出，并围绕延伸和啮合至少隔离器26的凸起部分36。垫片结构40的第二片段52放置在一对凸起部分36之间，即隔离器26的凹进部分38。如图3中所示，每个垫片结构的第二片段52可从第一片段50“卷曲”出来并向外“卷曲”。一个垫片结构的第一片段50的一部分与邻近的垫片结构的第二片段52的一部分重叠。如图3和图4中所示，结构40的第一片段50与隔离器26的表面28芯吸接触。

而且，第二片段52通常包括位于凹进部分38中的卷绕部分53并配置成横跨壳体22的内表面24(图4)和隔离器26的第一周面28之间的间隙51，并且因此还可以称为“横跨片段”。卷绕部分53可作用于在适当的位置紧紧地保持垫片结构40，通过挤压和偏置其靠住隔离器的第一表面28。压力是由于壳体22和隔离器26之间的卷绕53的压缩，其提供类似弹簧的特征。在一些实施例中，卷绕可以由允许卷绕引入的压力具有预选的量的力的材料构成。而且，垫片的边缘可以在垫片的卷绕部分下夹紧。

如图3和4中所示，选择的量的力通过卷绕引入的压力生成，其通常配置成实现隔离器的第一周面28和垫片结构40之间的选择的距离(间隙)55。该选择的距离通过毛细力来增强钠芯吸，并提供钠在隔离器26的第一周面28的表面区域上的最优化和/或均匀分布。在一些实施例中，间隙55可在从约1微米到约1毫米的范围内，并且在某些实施例中，从约100微米到约500微米。而且，如所参考的公开号US2010/0178546A1中所描述的，间隙55可具有均匀的或不均匀的厚度。

卷绕部分53可配置成选择数量的卷。在一个实施例中，卷绕部分53可包括如图3、图4和图5B中描绘的至少半个卷。在一些情况下，卷绕可具有如图5C中所描绘的约一个完整的卷。在一些实施例中，卷绕可包括从约一个完整的卷到约五个完整的卷。

一旦以此配置安放在壳体22中，第一垫片42的内周面46(图5A)通过垫片结构40(图3)的第一片段50的一部分与隔离器22的第一周面28接触。同时，内周面46(图5A)通过垫片结构40的第二片段52的一部分与壳体22的内表面24(图4)接触。此构造因此通过第一垫片42提供隔离器和壳体之间的电接触和热接触。

也可能围绕隔离器安放更多数量或更少数量的垫片结构，以啮合隔离器的第一表面。例如，图6A和图6B图示了包括本发明的一些实施例的方面的电化学电池20。该图图示了环绕壳体22中的隔离器26的连续的双垫片结构的一个周围片段62。垫片结构62包括第一垫片64和第二垫片66。垫片结构62紧接隔离器26的第一表面28放置，并设计为包住围绕隔离器26的四个凸起部分36和四个凹进部分38的周围片段。结构40具有第一片段50和第二片段52。第二片段52以安放(或插入)在隔离器26的凹进部分38的卷绕53的形式。卷绕53配置为横跨隔离器26的第一表面28和壳体22的内表面24之间的间隙51。

图7图示了包括两个周围片段70和72的双垫片结构的电化学电池的一部分。类似地，图8图示了包括三个周围片段74、76和78的双垫片结构的电化学电池的一部分。

在图中，为了简化图示的目的，间隙有时示出在垫片结构的各部分之间以及邻近的垫片结构的重叠部分之间。在实践中，例如为了芯吸的目的和为了电连通和热连通，垫片结构可在其间不具有任何间隙，使得可以维持足够的电接触和/或离子接触。

根据本发明的实施例，能量存储装置包括多个直接或间接地彼此热连通和/或电连通的电化学电池。那些本领域技术人员熟悉这样的装置的一般原理。

示例

下面的示例仅是示意性的，并且不应解释成要求保护的发明的范围上的任何种类的限制。

示例1

4个单垫片结构由4.8cm×19.8cm×0.1mm的钢片制成。该钢片在两侧上涂敷镍。涂层厚度约2微米。该片通过冲压而设计成特定形状(如在上面的示范性实施例所描述的，并在图3中示出)。

示例2

如示例1中所述的，形成相同形状和大小的8个垫片。4个双垫片结构通过共同滑动两个垫片而构造，以使得两个垫片彼此平行接触，彼此完全重叠。

示例3

2个钠-镍-氯化物电池；电池1和电池2分别使用单垫片结构(示例1)和双垫片结构(示例2)用于测量电池中的温度曲线。电池使用β”氧化铝隔离器并具有如图3和图4描述的相同的设计。示例1的四个单垫片结构和示例2的四个双垫片结构分别紧接电池1和电池2中的隔离器来组装。垫片通过在隔离器的每个凸起安排单垫片结构或双垫片结构而围绕隔离器包住。电池的温度曲线使用多个热电耦来测量。图9示出了电池1和电池2的温度曲线。从图表中清晰看出电池2的温度图案低于电池1的图案，证实了改进的热管理。

虽然本文仅图示和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应理解，所附的权利要求意在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。

元件列表

10-电化学电池

2-壳体

4-壳体的内表面

6-基底

8-隔离器

9-封闭端

11-开口端

12-孔径

14-第一周面

15-第一隔室

16-第二周面

17-第二隔室

18-垫片结构

20-电化学电池

22-壳体

24-壳体的内表面

25-壳体的四个拐角区域

26-隔离器

28-隔离器的第一表面

30-第一隔室

32-隔离器的第二表面

34-第二隔室

36-隔离器的四个凸起部分

38-四个凹进部分

40-垫片结构

42-第一垫片

44-第二垫片

46-第一垫片的内表面

47-第一垫片的外表面

48-第二垫片的内表面

49-第二垫片的外表面

60-两个垫片之间的间隙

50-垫片结构的第一片段

52-垫片结构的第二片段

53-卷绕部分

55-隔离器的第一周面和垫片结构之间的距离

62-连续的双垫片结构的周围片段

64-第一垫片

66-第二垫片

70、72-两个周围片段

74、76、78-三个周围片段。

Claims

1.一种电化学电池，包括：

壳体，具有限定容积的内表面；

伸长的离子传导的隔离器，放置在所述容积中，其中所述隔离器具有第一周面；以及

垫片结构，放置在所述壳体的所述内表面和所述隔离器的所述第一周面之间；并且所述垫片结构包括至少第一垫片和第二垫片，每个垫片具有相反的第一表面和第二表面，其中所述第一垫片的第一表面的至少一部分大体平行于所述隔离器的所述第一周面，并且所述第一垫片的第二表面的至少一部分大体平行于所述第二垫片的第一表面的一部分。

2.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述隔离器是圆柱形的、伸长的、管状的或杯状的。

3.如权利要求2所述的电化学电池，其中所述隔离器具有包括苜蓿叶形状的截面轮廓。

4.如权利要求3所述的电化学电池，其中所述隔离器具有包括多个凸起部分和多个凹进部分的截面轮廓，并且所述隔离器的所述多个凸起部分在数量上对应于所述壳体的多个拐角区域。

5.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述垫片结构的形状基本上与所属隔离器的所述第一周面一致。

6.如权利要求1所述的电化学电池，其中所述隔离器具有大体垂直于所述壳体的基底的高度尺寸，并且所述垫片结构延伸到所述隔离器的整个高度。

7.如权利要求1所述的电化学电池，包括双垫片结构。

8.如权利要求1所述的电化学电池，其中每个垫片由包括铁、镍、铜或铝的金属或金属合金形成。

9.一种电化学电池，包括：

壳体，具有限定容积的内表面并具有基底，其中所述壳体在截面上是多边形的，并具有多个拐角区域；

离子传导的隔离器，放置在所述容积中，并且沿相对于所述壳体的所述基底大体垂直的方向延伸，以便限定所述电池的高度尺寸，并且具有限定第一隔室的一部分的第一周面，其中所述隔离器包括与所述壳体的所述多个拐角区域在数量上对应的多个凸起部分，并且所述隔离器同心地布置在所述壳体中，其中所述隔离器的所述多个凸起部分的每个与所述壳体的所述拐角区域中的一个对准并向着所述壳体的所述拐角区域中的一个突出；以及

至少一个双垫片结构，邻近隔离器的所述第一周面，每个垫片具有大体平行于另一个的周面并大体平行于所述隔离器的所述第一周面。

10.一种能量存储装置，包括：多个权利要求9所述的电化学电池，其中所述电池彼此热连通和电连通。