CN106992302B

CN106992302B - 集电体

Info

Publication number: CN106992302B
Application number: CN201710041929.2A
Authority: CN
Inventors: M.科蒂克; M.博塔德拉
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: DE102017200656A1; US9780381B2; US20170214057A1; CN106992302A

Abstract

本发明公开集电体。一种电化学电池包括设置在电池外壳中的电极组件。第一U形集电体被设置在所述电池外壳与所述电极组件之间，并且被电连接到所述电极组件的正电极部分。第二U形集电体被设置在所述电池外壳与所述电极组件之间，并且被电连接到所述电极组件的负电极部分。第一和第二集电体相配合以围绕所述电极组件的所有侧并且保持所述电极组件在期望的配置中而不要求单独的束缚。

Description

集电体

技术领域

本发明涉及包括电极板的堆叠或折叠布置的电化学电池以及设置在电池中的U形集电体（current collector），所述U形集电体形成与电极板的电连接并且相配合以保持电极板在期望的配置中。

背景技术

电池组包（battery pack）为分布在从便携式电子设备到可再生功率系统和环境友好型车辆的范围内的各种技术提供功率。例如，混合电动车辆使用电池组包和电动机连同内燃机来提高燃料效率。电池组包由多个电化学电池形成。电池被布置在二维或三维阵列中并且被串联或并联地电连接。

不同电池类型已经出现以便应对各种各样的安装情况的空间要求，并且用在车辆中的最常见的类型是圆柱形电池、棱柱形电池和袋式电池（pouch cell）。不管电池类型，每个电池包括电极组件，其连同电解质被密封在电池外壳之内以形成功率产生和储存单元。电极组件可以包括由中间隔离物板隔开的正和负电极元件的交替布置，并且可以被提供在各种配置中，所述各种配置包括各个电极片的堆叠布置、被缠绕成果冻卷（jelly roll）布置的细长电极对、或者被z形折叠以形成堆叠布置的细长电极对。

如由（设置在电池之内的电极组件的容积）与（电池外壳的容积）的比例确定的电池的能量生成容积效率是相对低的。例如，具有果冻卷电极组件的一些圆柱形电池可以有80-90%的容积效率，并且具有果冻卷电极组件的一些棱柱形电池可以有60-75%的容积效率。传统地，具有各个电极板的堆叠布置的棱柱形或袋（pouch）型电池可以比具有果冻卷布置的电池容积效率更高，但是堆叠布置的制造更困难并且更倾向于出错并且因此比果冻卷布置的电池更昂贵。此外，在一些袋式电池中，围绕电极的堆叠或折叠布置的堆叠带（stackband）用于保持电极在期望的堆叠和对准配置中。除了堆叠带之外，这样的袋式电池还包括设置在电池外壳中的集电体，其提供在给定极性的电极元件与对应端子之间的电连接。期望的是提高电池的能量生成容积效率，同时减少电池组成部分的复杂性。

发明内容

在一些方面中，一种电化学电池包括电池外壳和设置在电池外壳中的电极组件。电极组件包括与负电极部分交替的正电极部分。正电极部分和负电极部分由至少一个隔离物隔开并且被沿着堆叠轴堆叠。电化学电池包括第一集电体，其被设置在电池外壳与电极组件之间并且被电连接到正电极部分和负电极部分中的一个。第一集电体具有第一基底和从第一基底的相对端平行延伸以形成第一U形构件的第一对支柱。第一集电体的横截面包括第一基底以及第一对支柱中的每个支柱，其限定第一平面。此外，电化学电池包括第二集电体，其被设置在电池外壳与电极组件之间并且被电连接到正电极部分和负电极部分中的另一个。第二集电体具有第二基底和从第二基底的相对端平行延伸以形成第二U形构件的第二对支柱，并且第二集电体的横截面包括第二基底以及第二对支柱中的每个支柱，其限定第二平面。第二平面与第一平面横切。

电化学电池可以包括以下特征中的一个或多个：第一和第二基底中的每个与堆叠轴横切。所述第一对支柱中的每个支柱和所述第二对支柱中的每个支柱穿过公共平面。第一集电体和第二集电体中的每个包括面向电极堆叠的内表面、与第一表面相对的外表面、在内表面与外表面之间延伸的外围边缘表面，以及从外围边缘表面的部分突出的端子。所述第一集电体的端子从所述第一基底的边缘突出。所述第一集电体的端子是沿着所述第一基底的边缘折叠使得在大体横切由所述第一对支柱中的每个支柱限定的平面的平面上延伸的板。所述第二集电体的端子从所述第二对支柱中的一个支柱的自由端突出。所述第二集电体的端子是沿着所述自由端折叠以便覆盖所述一个支柱的板。电池外壳由沿着密封线接合在一起以形成袋子的柔性片材的层形成，第一集电体的端子穿过所述密封线的第一部分并且经过所述柔性片材的层之间以便被设置在所述电池外壳外部，第二集电体穿过所述密封线的第二部分并且经过所述柔性片材的层之间以便被设置在所述电池外壳外部，并且所述第一部分和所述第二部分在电极组件的相对侧上。第一集电体和第二集电体相配合以围绕电极组件的所有侧，并且维持所述正电极部分、所述负电极部分和所述至少一个隔离物在堆叠配置中。

在一些方面中，一种电化学电池包括电池外壳和设置在电池外壳中的电极组件。电极组件包括与负电极部分交替的正电极部分，并且所述正电极部分和所述负电极部分由至少一个隔离物隔开并且被沿着堆叠轴堆叠。电化学电池包括第一集电体，其被设置在电池外壳与电极组件之间并且被电连接到正电极部分和负电极部分中的一个。第一集电体具有第一基底和从第一基底的相对端平行延伸以形成第一U形构件的第一对支柱。电化学电池还包括设置在电池外壳与电极组件之间的第二集电体。第二集电体被电连接到正电极部分和负电极部分中的另一个。第二集电体具有第二基底和从第二基底的相对端平行延伸以形成第二U形构件的第二对支柱。第一对支柱包括a支柱和b支柱。a支柱被设置在所述电极组件的第一侧上，并且在所述第一侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的一个。b支柱被设置在所述电极组件的第二侧上，这里所述第二侧与所述第一侧相对。b支柱在所述电极组件的第二侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的一个。第二对支柱包括c支柱和d支柱。c支柱被设置在所述电极组件的第三侧上，并且在所述第三侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的另一个。所述第三侧邻接所述第一侧和所述第二侧。d支柱被设置在所述电极组件的第四侧上。第四侧与第三侧相对，并且d支柱在所述电极组件的第四侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的另一个。

电化学电池可以包括以下特征中的一个或多个：第一和第二基底中的每个与堆叠轴横切。a支柱、b支柱、c支柱和d支柱穿过公共平面。第一集电体和第二集电体中的每个包括面向电极堆叠的内表面、与第一表面相对的外表面、在内表面与外表面之间延伸的外围边缘表面，以及从外围边缘表面的部分突出的端子。所述第一集电体的端子从所述第一基底的边缘突出。所述第一集电体的端子是沿着所述第一基底的边缘折叠使得在大体横切由所述第一对支柱中的每个支柱限定的平面的平面上延伸的板。所述第二集电体的端子从所述第二对支柱中的一个支柱的自由端突出。所述第二集电体的端子是沿着所述自由端折叠以便覆盖所述一个支柱的板。电池外壳由沿着密封线接合在一起以形成袋子的柔性片材的层形成，第一集电体的端子穿过所述密封线的第一部分并且经过所述柔性片材的层之间以便被设置在所述电池外壳外部，第二集电体穿过所述密封线的第二部分并且经过柔性片材的层之间以便被设置在所述电池外壳外部，并且所述第一部分和所述第二部分在电极组件的相对侧上。第一集电体和第二集电体相配合以围绕电极组件的所有侧，并且维持所述正电极部分、所述负电极部分和所述至少一个隔离物在堆叠配置中。

有利地，通过提供U形配置的集电体，对于集电体而言可能的是执行先前由堆叠带提供的电极堆叠束缚功能，并且从电池外壳省略堆叠带。由于省略了堆叠带，减少电池外壳的组成部分的数量和复杂性，以及因此减少制造成本。

在一些实施例中，可以与电极配置一起使用U形集电体，在所述电极配置中，接头从电极堆叠的电极板突出，并且在其中极性不同的接头被设置在电极堆叠的相对侧上或者在电极堆叠的邻近侧上。特别地，U形集电体直接接触相同极性的接头并且形成与其的电连接。在一些实施例中，在U形集电体与接头之间的电连接是无焊缝的（weld-free）。出于此原因，可以与包括堆叠的、成果冻卷的或折叠的各种电极堆叠配置一起使用U形集电体。

附图说明

图1是包括袋式电池阵列的电池组包的部分分解的透视图。

图2是袋式电池的透视图。

图3是如跨图2的线3—3看到的图2的袋式电池的示意性横截面视图。

图4是电极组件的透视图。

图5是正（β（beta））电极的透视图。

图6是如沿着线6—6看到的图5的电极的横截面视图。

图7是负电极的透视图。

图8是如沿着线8—8看到的图7的电极的横截面视图。

图9是示出设置在一对隔离物之间的负电极的扇状展开配置中的α（alpha）电极的透视图。

图10是包括设置在该对隔离物之间的负电极的堆叠配置中的α电极的透视图。

图11是如沿着线11—11看到的图10的电极的横截面视图。

图12是其中为清楚起见省略了隔离物的电极组件的示意性透视图。

图13是包括隔离物的电极组件的一角的放大透视图。

图14是用于用作针对图15的图例的电极组件的透视图。

图15是图14的电极组件的由区域A标识的部分的透视图。

图16是处于装配好的配置中并且围起电极组件的正和负集电体的透视图。

图17是正和负集电体以及电极组件的分解的透视图。

图18是第一集电体的透视图。

图19是如从相对于图18的视图的相对侧看到的第一集电体的透视图。

图20是在图19中由虚线指示并且被加参考符号为图20的第一集电体的部分的放大的透视图。

图21是第二集电体的透视图。

图22是在图21中由虚线指示并且被加参考符号为图22的第二集电体的部分的放大的透视图。

图23是在图21中由虚线指示并且被加参考符号为图23的第二集电体的部分的放大的透视图。

图24是如跨图2的线24—24看到的图2的袋式电池的示意性横截面视图，这里横截面对应于公共平面Pc的俯视图。

图25是对应于在图3中示出的视图的替换实施例袋式电池的示意性横截面视图。

具体实施方式

参考图1-4，用于提供电力的电池组包1包括被电互连并储存在电池组包外壳之内的电化学电池20的阵列。电池组包外壳包括容器部分3和可拆卸盖4。电池20是包括电极组件40（图3）的锂离子袋式电池，所述电极组件40连同电解质（例如，有机溶剂中的锂盐）被密封在电池外壳22之内以形成功率产生和储存单元。在一些实施例中，电池20的组可以被包在一起以形成电池组模块（未示出），其进而被储存在电池组包外壳之内。然而，在图示的实施例中，电池20未被包成模块而是替代地被直接电连接到电池组包外壳端子5、6。在电池组包外壳之内，电池20被串联或并联地电连接。

每个电池20包括袋型电池外壳22、包括折叠电极对41的电极组件40以及一对集电体102、202。每个集电体102、202形成与电极对41的对应电极44、46的电连接。此外，集电体102、202相配合以围起电极组件40，并且保持电极组件40在期望的折叠和堆叠配置中，如以下进一步详细讨论的那样。

电池外壳22具有矩形形状，并且包括六个正交表面。六个表面一起限定由电极组件40占据的密封的内部空间。在图示的实施例中，电池外壳22是金属层压聚合物膜片的两个坯件（blank）的组件。每个坯件被折叠以形成开口盒子的形状。第一坯件对应于相对深的盒子，其用作被定尺寸成容纳电极组件40的容器。第二坯件对应于相对浅的盒子，其用作使容器的开口端封闭的覆盖物。沿着容器与覆盖物之间的相交处形成连续密封接合部以形成具有比一些常规袋型电池外壳的深度更大的深度的密封矩形袋子。例如，在一些实施例中，深度大于20 mm。在图示的实施例中，电池外壳22是立方形的，并且具有90 mm或更大的长度、宽度和高度尺寸。

电极对41包括正电极44、负电极46、第一隔离物47和第二隔离物48。电极44、46和隔离物47、48是细长的带状物材料。如在本文中使用的那样，术语“带状物”指代包括相对于厚度而言大的宽度（例如，约为厚度的100倍），以及相对于宽度而言大的长度（例如，约为宽度的100倍）。例如，在一些应用中，电极44、46可以具有0.04 mm到0.10 mm的厚度，20 mm到35 mm的宽度，以及20 m或更大的长度。由于电极44、46相比于总电池厚度（例如，具有约为数十或数百毫米的厚度）非常薄，它们在图3中被示意性地图示。

参考图5和6，正和负电极44、46可以均具有层状结构以促进锂离子的插入和/或移动。例如，在图示的实施例中，正电极44包括由第一导电材料诸如铜形成的第一衬底50。此外，正电极44包括设置在第一衬底50的两侧上的第一活性材料53诸如石墨。例如在印刷过程中沿着第一衬底50的整个长度提供第一活性材料53。施加第一活性材料53使得某一空间存在于正电极44的纵向边缘51、52与第一活性材料53之间，由此沿着正电极44的每个纵向边缘51、52提供裸衬底的正极空旷通道（positive clear lane）。正极空旷通道被周期性地开槽口（例如，切掉），由此正接头55沿着邻近槽口之间的正电极44的纵向边缘51、52被形成。正接头55是导电的并且无活性材料。此外，在一个纵向边缘51上的正接头55a沿着长度方向偏离相对纵向边缘52的正接头55b。

参考图7和8，负电极46包括由第二导电材料诸如铝形成的第二衬底70。此外，负电极46包括设置在第二衬底70的两侧上的第二活性材料73诸如锂化的（lithiated）金属氧化物涂层。例如在印刷过程中沿着第二衬底70的整个长度提供第二活性材料73。施加第二活性材料73使得某一空间存在于负电极46的纵向边缘71、72与第二活性材料73之间，由此沿着负电极43的每个纵向边缘71、72提供裸衬底的负极空旷通道。负极空旷通道被周期性地开槽口，由此负接头75沿着邻近槽口之间的负电极46的纵向边缘71、72被形成。负接头75是导电的并且无活性材料73。在一个纵向边缘71上的负接头75a沿着长度方向偏离相对纵向边缘72的负接头75b。

参考图9-11，第一和第二隔离物47、48均是可渗透膜，其起作用以保持正和负电极44、46分开从而防止电气短路同时还允许在电解质中提供的离子电荷载体通过，并且其被需要以在电流在电池20之内通过期间使电路闭合。第一和第二隔离物47、48由电绝缘材料诸如三层聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯膜形成。

正电极44和负电极46中的一个被设置在第一和第二隔离物47、48之间以便被布置成层状配置，在所述层状配置中电极被夹在隔离物47、48中间并且形成此后被称为α电极80的子组件。在图示的实施例中，负电极46被设置在第一和第二隔离物47、48之间并且连同第一和第二隔离物47、48构成α电极80。正电极44和负电极46中的另一个不被设置在隔离物之间（例如，是无隔离物的），并且此后被称为β电极60。在图示的实施例中，正电极44构成β电极60。

像正和负电极44、46那样，α电极80以及β电极60均具有薄的、细长形状，并且包括：对应于伸长方向的纵向尺寸、在垂直于纵向尺寸的方向上并且小于纵向尺寸的宽度尺寸、以及在垂直于纵向和宽度尺寸两者的方向上的厚度尺寸，厚度尺寸小于宽度尺寸。在α电极80中，负电极46的接头75在横向方向上突出超过第一隔离物47和第二隔离物48。

参考图12-13，α电极80和β电极60均被z形折叠，并且在z形折叠过程期间被交叉编织在一起以便形成电极堆叠42。在电极堆叠42之内，α电极的大体平面部分与β电极60的大体平面部分以层状配置交替，并且电极堆叠42的堆叠轴43在平行于堆叠方向并且垂直于平面部分的方向上通过电极堆叠42的中心延伸。现在将描述电极组件40的交叉编织和折叠配置的细节。

α电极80被布置在连续系列的z形折叠中。在每个单独的z形折叠中，α电极80在第一方向A1上关于平行于第一折叠轴91的轴92被折叠，以便α电极80的第二部分80b覆盖α电极80的第一部分80a。α电极80还在第二方向A2上关于平行于第一折叠轴91的另一个轴93被折叠，以便α电极80的第三部分80c覆盖α电极80的第一部分80a。在α电极80的z形折叠中，第一方向A1与第二方向A2相对，并且α电极80的第一部分80a、第二部分80b和第三部分80c沿着堆叠轴43被布置在堆叠配置中。第一折叠轴91垂直于负电极46的纵向边缘71、72并且在负电极46的宽度方向上延伸。此外，使关于轴92、93在α电极中产生的折叠F1、F2在邻近对的相对接头75a、75b之间的位置处。

像α电极80那样，β电极60被布置在连续系列的z形折叠中。在每个z形折叠中，β电极60在第三方向A3上关于平行于第二折叠轴94的轴95被折叠，以便β电极60的第二部分60b覆盖β电极60的第一部分60a。β电极60还在第四方向A4上关于平行于第二折叠轴94的另一个轴96被折叠，以便β电极60的第三部分60c覆盖β电极60的第一部分60a。在β电极60的z形折叠中，第三方向A3与第四方向A4相对，并且第二折叠轴94垂直于第一折叠轴91和堆叠轴43两者。第二折叠轴94垂直于正电极44的纵向边缘51、52并且在正电极44的宽度方向上延伸。此外，使关于轴95、96在β电极60中产生的折叠F3、F4在邻近对的相对接头55a、55b之间的位置处。

在z形折叠之前，α和β电极80、60被布置以便β电极60的纵向边缘51、52垂直于α电极80的纵向边缘71、72，并且每个电极80、60的第一部分80a、60a被堆叠。如此布置的α和β电极80、60同时在交叉方向上被z形折叠使得α电极80的z形折叠与β电极60的z形折叠交织，并且使得β电极60的第一、第二、和第三部分60a、60b、60c沿着堆叠轴43被堆叠以便与α电极80的第一、第二、和第三部分80a、80b、80c交替。即，β电极60的第一部分60a被层叠（layer）在α电极80的第一和第二部分80a、80b之间，β电极60的第二部分60b被层叠在α电极80的第二和第三部分80b、80c之间，并且β电极60的第三部分60c覆盖α电极80的第三部分80c。

在这种配置中，接头55a、55b、75a、75b被定位在相应的折叠F1、F2、F3、F4之间。对应于正电极44的一个纵向边缘51的正接头55a被设置在电极堆叠42的与相对纵向边缘52的正接头55b相对的侧上。此外，负电极46的一个纵向边缘71上的负接头75a被设置在电极堆叠42的与相对纵向边缘72的负接头75b相对的侧上，并且在电极堆叠42的与正接头55a、55b邻近的侧上。

还参考图14和15，在一些实施例中，接头55a、55b、75a、75b在电极堆叠42的对应侧上被折叠，以便覆盖电极堆叠42的该侧。由于在电极堆叠42之内的电极部分的堆叠且层状的配置，在电极堆叠42的给定侧上的折叠的接头覆盖彼此并且沿着堆叠轴43的方向轻微偏离，并且因此具有百叶窗的外观。例如，如在图15中看到的，在电极堆叠42的一侧上正接头55a覆盖折叠F1以及彼此，并且沿着电极堆叠42的邻近（正交）侧负接头75a覆盖折叠F3以及彼此。接头 55a、55b、75a、75b 用于形成与集电体102、202的电连接，如以下讨论的那样。为了确保防止折叠的负接头75a、75b 接触靠近折叠F3的β（正）电极60，第一和第二隔离物47、48还可以包括接头47a、48a。在图15的视图中仅看到接头47a，并且对应于第二隔离物48的接头48a位于接头47a下面并且因此被隐藏在视线以外。负接头75a以足够长度被提供以突出超过隔离物接头47a、48a，由此负接头75可以形成例如与（以下讨论的）集电体202的电连接。

z形折叠且交叉编织堆叠的布置中的电极组件40具有与包括各个电极板的堆叠布置的一些电极组件的容积效率相当的容积效率，但是由于交叉编织z形折叠过程的连续性质而更少倾向于有缺陷并且更易于制造。

参考图16和17，产生的电极堆叠42在形状上大体是矩形的，并且包括第一端37和与第一端37相对的第二端39。第一和第二端37、39与堆叠轴43横切。电极堆叠42包括在第一和第二端37、39之间延伸的四个侧30、32、34、36，包括第一侧30、与第一侧30邻近的第二侧32、与第一侧30相对并且与第二侧32邻近的第三侧34、以及与第二侧32相对并且与第一和第三侧30、34邻近的第四侧36。在图示的实施例中，正电极接头55a被设置在电极堆叠第一侧30上，并且正电极接头55b被设置在电极堆叠第三侧34上。此外，负电极接头75a被设置在电极堆叠第二侧32上，并且负电极接头75b被设置在电极堆叠第四侧36上。

第一集电体102被电连接到正电极44的正接头55中的一个或多个。第一集电体102被设置在电池外壳22与电极组件40之间，并且被配置为将电流引导到设置在电池外壳22的外侧上的正端子140。此外，电池20进一步包括第二集电体202，其被电连接到负电极46的负接头75中的一个或多个。第二集电体202被设置在电池外壳22与电极组件40之间，并且被配置为将电流引导到设置在电池外壳22的外侧上的负端子240。

参考图17-20，第一集电体102和第二集电体202是相似的在于均由布置成大体U形形状的导电片形成，但是在第一集电体102与第二集电体202之间存在差别，如现在将描述的那样。

第一集电体102具有第一基底104和从第一基底104的相对端平行延伸以形成U形结构的第一对支柱116、120。第一对支柱包括a支柱116和b支柱120。包括第一基底104和第一对支柱中的每个支柱116、120并且平行于基底104的边缘104a的第一集电体102的横截面限定第一平面P1（在图17中以虚线示出）。当与电极组件40装配时，a支柱116被设置在电极堆叠42的第一侧30上并且被电连接到堆叠第一侧30上的正电极44的正接头55a。b支柱120被设置在电极堆叠42的相对的、第三侧34上。b支柱120被电连接到堆叠第三侧34上的正电极44的正接头55b。此外，第一集电体102的内表面128面向电极堆叠42，并且与内表面128相对的外表面130面向电池外壳22。第一集电体102相对于电极堆叠42定向使得第一基底104与堆叠轴43横切并且覆盖堆叠第一端37。

第一集电体包括在内表面128与外表面130之间延伸的外围边缘表面132，并且端子140（例如，正端子）从外围边缘表面132的部分突出。特别地，正端子140从第一基底104的边缘104a突出。正端子140是具有对应于在a支柱116与b支柱120之间的距离的宽度的板。正端子140沿着第一基底104的边缘104a被折叠使得在平行于堆叠轴43并且大体横切由第一对支柱中的每个支柱116、120限定的平面的平面上延伸。第一基底104被定尺寸以便间隙g1存在于每个支柱116、120与正端子140的内表面之间（图20）。在使用中，正端子140通过经过形成电池外壳22的片之间并且穿过接合该片的密封接合部而离开电池外壳22，并且由于正端子140的折叠配置而覆盖电池外壳22的一侧的外表面。间隙g1被定尺寸成在其中容纳电池外壳22的该侧。

参考图17和21-24，第二集电体202具有第二基底204和从第二基底204的相对端平行延伸以形成U形结构的第二对支柱216、220。第二对支柱包括c支柱216和d支柱220。包括第二基底204和第二对支柱中的每个支柱216、220并且平行于基底204的边缘204a的第二集电体202的横截面限定第二平面P2（在图17中以虚线示出）。当与电极组件40装配时，c支柱216被设置在电极堆叠42的第二侧32上并且被电连接到堆叠第二侧32上的负电极46的负接头75a。d支柱220被设置在电极堆叠42的相对的、第四侧36上。d支柱220被电连接到堆叠第四侧36上的负电极46的负接头75b。此外，第二集电体202的内表面228面向电极堆叠42，并且与内表面228相对的外表面230面向电池外壳22。第二集电体202相对于电极堆叠42定向使得第二基底204与堆叠轴43横切并且覆盖堆叠第二端39。

第二集电体202包括在内表面228与外表面230之间延伸的外围边缘表面232，并且端子240（例如，负端子）从外围边缘表面232的部分突出。特别地，负端子240从d支柱220的自由端220a突出。负端子240是具有对应于d支柱220的宽度的宽度的板，并且沿着d支柱自由端220a被折叠以便覆盖d支柱220的外表面。作为结果，负端子240在大体平行于由第二对支柱中的每个支柱216、220限定的平面的平面上延伸。折叠被配置以便间隙g2存在于d支柱220的外表面与负端子240的内表面之间（图22）。在使用中，负端子240通过经过形成电池外壳22的片之间并且穿过接合该片的密封接合部而离开电池外壳22，并且由于负端子220的折叠配置而覆盖电池外壳22的一侧的外表面。间隙g2被定尺寸成在其中容纳电池外壳22的该侧。在图示的实施例中，负端子240和正端子140被设置在电池外壳22的相对侧上。

通过提供U形配置中的集电体102、202并且关于电极组件40布置它们使得集电体基底104、204在电极堆叠42的相对侧上并且集电体102、202面向彼此开口，电极堆叠42被保持在期望的配置中而不要求单独的堆叠束缚。在这种配置中，第一平面P1与第二平面P2横切（图17），并且第一集电体102的支柱116、120和第二集电体202的支柱216、220均穿过公共平面Pc（在图16中以虚线示出），所述公共平面Pc被设置在第一和第二基底104、204之间并且平行于所述第一和第二基底104、204（图24）。作为结果，第一集电体102和第二集电体202相配合以围绕电极组件40的所有侧30、32、34、36、37，39并且维持正电极部分60a、60b、60c、负电极部分80a、80b、80c以及隔离物47、48在以上描述的堆叠配置中。

在图示的实施例中，U形集电体102、202均包括从其外围边缘表面132、232突出的端子140、240。端子140、240被定位在对应集电体102、202上以便将端子140、240放置在电极组件40的第一端37处并且因此将端子140、240定位在连续密封接合部附近，所述连续密封接合部用于接合形成袋型电池外壳22的片。这种端子位置促进端子140、240在该片之间并且通过所述密封接合部的经过。

参考图25，设想替换的实施例，其中形成U形集电体302、402而没有端子140、240。在这样的替换的实施例中，集电体302、402均具有纯粹的U形形状（例如，具有布置成U形配置而没有附加的突出或折叠部分的三个大体平面的部分）。例如，电化学袋式电池320包括第一U形集电体302和第二U形集电体402。第一集电体302具有第一基底304和从第一基底304的相对端平行延伸的第一对支柱316、320，并且第二集电体402具有第二基底404和从第二基底404的相对端平行延伸的第二对支柱416、420（在图25中图示的视图中看不到）。每个集电体302、402经由开口350、352将电流从电池320的内部传递到电池320的外部，所述开口350、352在电池外壳322中在与密封接合部354间隔开的位置处。开口350、352位于电池外壳322的覆盖对应集电体302、402的侧上，而不管其覆盖基底304、404还是支柱316、320、416、420。因此，开口350、352可以位于电池外壳322的一侧或一端上。此外，例如通过经由开口直接接触端子板360、362，U形形状的基底304、404和支柱316、320、416、420中的任一个可以被用于将电流传递通过对应的开口350、352到外部结构诸如外部端子板360、362。例如，在图示的实施例中，第一集电体302的支柱316经由第一开口350直接接触第一端子360并且经由第一开口350将电流传递到第一端子360，并且第二集电体402的基底404经由第二开口352直接接触第二端子362并且经由第二开口352将电流传递到第二端子362。尽管由于图25的示意性的性质，“直接接触”未图示在该图中，但是由于相应部件的相对厚度和/或由于将集电体与端子板推动到一起的施加的外部力，直接接触是可能的。

尽管在本文中描述的α电极80包括夹在一对隔离物47、48中间的负电极46，并且β电极60包括无隔离物的正电极44，但是电极组件40不限于这种配置。例如，在一些实施例中，α电极80包括夹在该对隔离物47、48中间的正电极44，并且β电极60包括无隔离物的负电极46。在其他实施例中，α电极80包括夹在该对隔离物47、48中间的正电极44，并且β电极60包括夹在第二对隔离物（未示出）中间的负电极46。

尽管正和负电极44、46被描述为具有沿着每个纵向边缘形成的接头55、75，但是正和负电极44、46不限于这种配置。例如，在一些实施例中，正和/或负电极60、80具有沿着一个纵向边缘形成的接头55、75，并且相对纵向边缘无接头55、75。在这个示例中，活性材料可以被沉积在电极表面上直到无接头纵向边缘，从而提供提高的生产率以及因此容积效率更高的电池。

尽管示例性材料已经被描述用于形成包括第一衬底50和第一活性材料53的正电极44、包括第二衬底70和第二活性材料73的负电极46以及隔离物47、48，但是设想可以使用其他材料，并且将由具体应用的要求来确定用于形成正电极44、负电极46和/0隔离物47、48的材料。

在图示的实施例中，电极提供为布置在z形折叠和交叉编织配置中的细长电极对。然而，设想可以与其他电极配置一起使用U形集电体102、202，所述其他电极配置包括各个电极片的堆叠布置、被缠绕成果冻卷布置的细长电极对、或者被z形折叠的细长电极对。

尽管第一集电体102被描述为具有沿着第一基底104形成的正端子140，并且第二集电体202被描述为具有沿着d支柱220的自由端220a形成的负端子240，但是第一和第二集电体102、202不限于这种配置。例如，在一些实施例中，第一集电体102具有沿着支柱116、120中的一个的自由端形成的正端子140，并且第二集电体202具有沿着第二基底204形成的负端子240。

在图示的实施例中，正端子140具有对应于在a支柱116与b支柱120之间的距离的宽度，并且负端子240具有对应于d支柱220的宽度的宽度。这种相对宽的宽度有利地提供覆盖袋式电池20的一侧的大部分的端子，从而使端子的电连接区域最大化。然而，设想正和负端子140、240的宽度可以小于在图示的实施例中示出的那些。例如，正端子140的宽度可以在a支柱116与b支柱120之间的距离的1-99%的范围内，并且负端子的宽度可以在d支柱220的宽度的1-99%的范围内。

尽管电池外壳22在本文中被描述为由金属层压膜形成的袋式电池外壳，但是电池外壳22不限于这种材料或配置。例如，电池外壳22可以由其他材料形成和/或可以被形成具有棱柱形、圆柱形或其他配置。

尽管电池20在本文中被描述为锂离子电池，但是它们不限于这种类型的电池化学组成。例如，是一些实施例，电池20可以是镍-镉、镍-金属-氢化物、铅-酸或其他类型的电池化学组成。

以上相当详细地描述了电池组电池和集电体的选择性说明性实施例。应该理解的是，在本文中仅描述了认为对于阐明这些设备必要的结构。电池组系统的次要和辅助部件的结构以及其他常规结构被假设是已知的并且由本领域技术人员所理解。此外，虽然以上描述了电池组电池和集电体的工作示例，但是电池组电池和/或集电体不限于以上描述的工作示例，而是在不脱离如在权利要求中阐述的设备的情况下可以执行各种设计更改。

Claims

1.一种电化学电池，包括：

电池外壳；

设置在所述电池外壳中的电极组件，所述电极组件包括与负电极部分交替的正电极部分，所述正电极部分和所述负电极部分由至少一个隔离物隔开并且被沿着堆叠轴堆叠，

第一集电体，其被设置在所述电池外壳与所述电极组件之间，并且被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的一个，所述第一集电体具有第一基底和从所述第一基底的相对端平行延伸以形成第一U形构件的第一对支柱，包括所述第一基底以及所述第一对支柱中的每个支柱的所述第一集电体的横截面限定第一平面，以及

第二集电体，其被设置在所述电池外壳与所述电极组件之间，并且被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的另一个，所述第二集电体具有第二基底和从所述第二基底的相对端平行延伸以形成第二U形构件的第二对支柱，包括所述第二基底以及所述第二对支柱中的每个支柱的所述第二集电体的横截面限定第二平面，并且第二平面与第一平面横切。

2.权利要求1所述的电化学电池，其中第一和第二基底中的每个与所述堆叠轴横切。

3.权利要求1所述的电化学电池，其中所述第一对支柱中的每个支柱和所述第二对支柱中的每个支柱穿过公共平面。

4.权利要求1所述的电化学电池，其中所述第一集电体和所述第二集电体中的每个包括

面向电极堆叠的内表面，

与内表面相对的外表面，

在所述内表面与所述外表面之间延伸的外围边缘表面，以及

从所述外围边缘表面的部分突出的端子。

5.权利要求4所述的电化学电池，其中所述第一集电体的端子从所述第一基底的边缘突出。

6.权利要求5所述的电化学电池，其中所述第一集电体的端子是沿着所述第一基底的边缘折叠使得在大体横切由所述第一对支柱中的每个支柱限定的平面的平面上延伸的板。

7.权利要求4所述的电化学电池，其中所述第二集电体的端子从所述第二对支柱中的一个支柱的自由端突出。

8.权利要求7所述的电化学电池，其中所述第二集电体的端子是沿着所述自由端折叠以便覆盖所述一个支柱的板。

9.权利要求4所述的电化学电池，其中

所述电池外壳由沿着密封线接合在一起以形成袋子的柔性片材的层形成，

所述第一集电体的端子穿过所述密封线的第一部分并且经过所述柔性片材的层之间以便被设置在所述电池外壳外部，

所述第二集电体穿过所述密封线的第二部分并且经过柔性片材的层之间以便被设置在所述电池外壳外部，并且

所述第一部分和所述第二部分在电极组件的相对侧上。

10.权利要求1所述的电化学电池，其中所述第一集电体和所述第二集电体相配合以围绕所述电极组件的所有侧，并且维持所述正电极部分、所述负电极部分和所述至少一个隔离物在堆叠配置中。

11.一种电化学电池，包括：

电池外壳；

第一集电体，其被设置在所述电池外壳与所述电极组件之间，并且被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的一个，所述第一集电体具有第一基底和从所述第一基底的相对端平行延伸以形成第一U形构件的第一对支柱，以及

第二集电体，其被设置在所述电池外壳与所述电极组件之间，并且被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的另一个，所述第二集电体具有第二基底和从所述第二基底的相对端平行延伸以形成第二U形构件的第二对支柱，

所述第一对支柱包括a支柱和b支柱，

所述a支柱被设置在所述电极组件的第一侧上，并且在所述第一侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的所述一个，

所述b支柱被设置在所述电极组件的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对，

所述b支柱在所述电极组件的所述第二侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的所述一个，

所述第二对支柱包括c支柱和d支柱，

所述c支柱被设置在所述电极组件的第三侧上，并且在所述第三侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的所述另一个，所述第三侧邻接所述第一侧和所述第二侧，

所述d支柱被设置在所述电极组件的第四侧上，所述第四侧与所述第三侧相对，并且

所述d支柱在所述电极组件的所述第四侧上被电连接到所述正电极部分和所述负电极部分中的所述另一个。

12.权利要求11所述的电化学电池，其中所述第一基底和所述第二基底中的每个与所述堆叠轴横切。

13.权利要求11所述的电化学电池，其中所述a支柱、所述b支柱、所述c支柱和所述d支柱穿过公共平面。

14.权利要求11所述的电化学电池，其中所述第一集电体和所述第二集电体中的每个包括

面向电极堆叠的内表面，

与内表面相对的外表面，

在所述内表面与所述外表面之间延伸的外围边缘表面，以及

从所述外围边缘表面的部分突出的端子。

15.权利要求14所述的电化学电池，其中所述第一集电体的端子从所述第一基底的边缘突出。

16.权利要求15所述的电化学电池，其中所述第一集电体的端子是沿着所述第一基底的边缘折叠使得在大体横切由所述第一对支柱中的每个支柱限定的平面的平面上延伸的板。

17.权利要求14所述的电化学电池，其中所述第二集电体的端子从所述第二对支柱中的一个支柱的自由端突出。

18.权利要求17所述的电化学电池，其中所述第二集电体的端子是沿着所述自由端折叠以便覆盖所述一个支柱的板。

19.权利要求11所述的电化学电池，其中

所述第一部分和所述第二部分在所述电极组件的相对侧上。

20.权利要求14所述的电化学电池，其中所述第一集电体和所述第二集电体相配合以围绕所述电极组件的所有侧，并且维持所述正电极部分、所述负电极部分和所述至少一个隔离物在堆叠配置中。