CN109564996B - 棱柱形锂离子电池单元的具有双重螺旋圆盘特征的过充电保护系统 - Google Patents

棱柱形锂离子电池单元的具有双重螺旋圆盘特征的过充电保护系统 Download PDF

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Abstract

一种棱柱形锂离子电池单元包含具有盖的封装。盖包含：设置在第一端子焊盘下方的第一螺旋圆盘特征；设置在第二端子焊盘下方的第二螺旋圆盘特征；设置在第一螺旋圆盘特征下方的第一反向圆盘；以及设置在第二螺旋圆盘特征下方的第二反向圆盘。第一和第二反向圆盘被配置成响应于封装内的压力大于预定义压力阈值而向上偏转以使第一和第二螺旋圆盘特征移位来分别接触第一和第二端子焊盘，并且经由第一和第二螺旋圆盘特征在第一与第二端子焊盘之间形成外部短路。随后，电力组装件的部分响应于外部短路而出现故障，并中断第一和第二端子焊盘之间的电流流动。

Description

棱柱形锂离子电池单元的具有双重螺旋圆盘特征的过充电保 护系统
相关申请的交叉引用
本申请主张2016年8月1日申请的名为“OVERCHARGE PROTECTION DEVICES FORPRISMATIC CELLS”的第62/369,718号美国临时申请的优先权和权益，并且主张2016年8月1日申请的名为“OVERCHARGE PROTECTION DEVICES FOR CELLS WITH NEUTRAL CANS”的第62/369,720号美国临时申请的优先权和益处，所述美国临时申请出于所有目的而全文援引并入本文中。
背景技术
本公开总的来说涉及电池和电池模块的领域。更具体来说，本公开涉及棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统。
本部分意在向读者介绍可能与下文所述的本公开的各方面相关的技术的各方面。此论述被认为有助于向读者提供背景信息以便于较好地理解本公开的各方面。因此，应理解，这些陈述应以此角度来阅读，而不是对现有技术的承认。
电池系统可以向基于化石燃料燃烧而操作的系统提供可行的替代或补充。某些机动车辆(例如，全电动车辆、混合动力电动车辆、微混合动力电动车辆或其它类型的“xEV”)包含电池系统以提供其全部或部分车辆动力。例如，家庭、办公室、建筑和类似场所通常包含可在中央电力故障(例如，由于恶劣天气)的情形下使用的备用电源，例如，燃气动力发电机。类似地，某些环境(例如，临时办公室、临时住房或远离电网的其它环境)可能未必连接到电网，并且可能反而依赖于由相对便携的电源(例如，发动机驱动式发电机)供应的能量。对这些环境而言，固定电池系统可以是具有吸引力的替代，不仅因为它们与燃烧过程相比，可以排放相对少的排放物，而且因为其它能源例如风能和太阳能可以耦接到这些固定电池系统以实现能量捕获供稍后使用。
锂离子电池模块通常包含许多锂离子电池单元，所述锂离子电池单元以适当方式电连接在一起以例如在固定或汽车电池系统内存储并提供电荷。在电池模块接收电力时，模块的电池单元充电供稍后使用。然而，在此过程期间，电池单元可以变得过充电，从而在电池单元中以及电池单元周围导致不稳定的状况，潜在地包含电池单元的热失控、破裂、着火和/或爆炸。因此，希望降低对锂离子电池单元过充电的风险，以便降低因这些不稳定的电池单元状况而对电池模块或固定/汽车电力系统造成损坏的风险。
发明内容
下文阐述本文公开的某些实施例的概述。应理解，呈现这些方面仅是为了向读者提供这些实施例的简要概述，并且这些方面意在不限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文可能没有阐述的各方面。
在实施例中，一种棱柱形锂离子电池单元包含封装，该封装具有密封到罐的盖。电力组装件设置在封装内，并且第一端子焊盘(terminal pad)和第二端子焊盘分别设置在盖上方并电耦接到电力组装件。盖包含：设置在第一端子焊盘下方的第一螺旋圆盘特征；设置在第二端子焊盘下方的第二螺旋圆盘特征；设置在第一螺旋圆盘特征下方的第一反向圆盘；以及设置在第二螺旋圆盘特征下方的第二反向圆盘。第一反向圆盘和第二反向圆盘被配置成响应于封装内的压力大于预定义压力阈值而向上偏转以使第一螺旋圆盘特征和第二螺旋圆盘特征移位来分别接触第一端子焊盘和第二端子焊盘，并且经由第一螺旋圆盘特征和第二螺旋圆盘特征在第一端子焊盘与第二端子焊盘之间形成外部短路。随后，电力组装件的部分响应于外部短路而出现故障，并中断第一端子焊盘和第二端子焊盘之间的电流流动。
在另一实施例中，一种棱柱形锂离子电池单元包含封装，该封装具有密封到罐的盖。电力组装件设置在封装内并包含：具有至少一个卷的卷堆叠；第一集电器，该第一集电器耦接到至少一个卷的第一电极；第二集电器，该第二集电器耦接到至少一个卷的第二电极；第一端子柱，该第一端子柱耦接到第一集电器并延伸穿过盖；以及第二端子柱，该第二端子柱耦接到第二集电器延伸穿过盖，其中该第二端子柱电连接到盖。电池单元还包含耦接到第一端子柱的第一端子焊盘以及耦接到第二端子柱的第二端子焊盘。盖包含：设置在第一端子焊盘下方的第一螺旋圆盘特征；设置在第二端子焊盘下方的第二螺旋圆盘特征；设置在第一螺旋圆盘特征下方的第一反向圆盘；以及设置在第二螺旋圆盘特征下方的第二反向圆盘。第一反向圆盘和第二反向圆盘被配置成响应于封装内的压力大于预定义压力阈值而向上偏转以使第一螺旋圆盘特征和第二螺旋圆盘特征移位来分别接触第一端子焊盘和第二端子焊盘，并经由第一螺旋圆盘特征和第二螺旋圆盘特征在第一端子焊盘与第二端子焊盘之间形成外部短路。随后，电力组装件的部分响应于外部短路而出现故障，并中断第一端子焊盘与第二端子焊盘之间的电流流动。
在另一实施例中，一种棱柱形锂离子电池单元包含封装，该封装具有密封到罐的盖。电力组装件设置在封装内，并包含正侧和负侧。第一端子焊盘设置在封装的盖上方并电耦接到电力组装件的负侧，并且第二端子焊盘设置在封装的盖上方并电耦接到电力组装件的正侧。盖包含：设置在第一端子焊盘下方的第一螺旋圆盘特征；设置在第二端子焊盘下方的第二螺旋圆盘特征；第一反向圆盘，该第一反向圆盘在第一螺旋圆盘特征下方密封到盖；以及第二反向圆盘，该第二反向圆盘在第二螺旋圆盘特征下方密封到盖。响应于封装内的压力大于第一预定义压力阈值，第一反向圆盘和第二反向圆盘被配置成向上偏转以使第一螺旋圆盘特征和第二螺旋圆盘特征移位来分别接触第一端子焊盘和第二端子焊盘，并经由第一螺旋圆盘特征和第二螺旋圆盘特征在电力组装件的正侧与负侧之间形成外部短路。盖还包含通气圆盘，该通气圆盘密封到盖并被配置成在第二预定义压力阈值下激活以从封装的内部释放排出物，其中第一预定义压力阈值显著小于第二预定义压力阈值。
附图说明
一经阅读以下具体实施方式并参照附图就可以更好地理解本公开的各方面，其中：
图1是根据本发明的实施例固定能量存储系统的示意图，所述固定能量存储系统包含固定抽屉式外壳和电池模块；
图2是根据本发明的实施例图1所示的固定存储系统的电池模块的分解透视图；
图3是根据本发明的实施例图1所示的固定存储系统的固定能量存储抽屉的透视图；
图4是根据本技术的实施例棱柱形锂离子电池单元的透视图，所述棱柱形锂离子电池单元包含过充电保护系统。
图5是根据本技术的实施例图4的棱柱形锂离子电池单元的分解图。
图6A和图6B分别是根据本技术的实施例图5所示的棱柱形锂离子电池单元的实例盖的透视图和横截面视图；
图7是根据本技术的实施例图5所示的棱柱形锂离子电池单元的另一实例盖的透视图，其中所述盖包含双重集成螺旋圆盘特征；
图8A是根据本技术的实施例图5所示的棱柱形锂离子电池单元的实例集电器的透视图，所述集电器缺少熔断器；
图8B是根据本技术的实施例图5所示的棱柱形锂离子电池单元的另一实例集电器的透视图，所述集电器包含熔断器；
图9是根据本技术的实施例棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统的组装的电流发散装置(CDD)的横截面视图；
图10是根据本技术的实施例具有带有单个集成螺旋圆盘特征的CDD的棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统响应于过充电事件而中断电池单元的端子焊盘之间的电流流动的过程的流程图；
图11是根据本技术的实施例具有带有双重集成螺旋圆盘特征的CDD的棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统响应于过充电事件而中断电池单元的端子焊盘之间的电流流动的过程的流程图；
图12A是根据本技术的实施例在激活之前棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统的组装的CDD的另一实施例的横截面视图；
图12B是根据本技术的实施例在激活之后图12A的CDD的横截面视图；
图13是根据本技术的实施例图12A和图12B所示的过充电保护系统响应于过充电事件而中断电池单元的端子焊盘之间的电流流动的过程的流程图；
图14A是根据本技术的实施例在激活之前棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统的组装的CDD的另一实施例的横截面视图；
图14B是根据本技术的实施例在激活之后图14A的CDD的横截面视图；以及
图15是根据本技术的实施例具有相对较厚的中央部分以及相对较薄的腿部部分的螺旋圆盘特征的横截面视图。
具体实施方式
下文将描述一个或更多个具体实施例。为了提供对这些实施例的简明描述，而没有在本说明书中描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如同在任何工程或设计项目中，必须做出众多特定于实施方案的决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关和商业相关的约束条件，所述约束条件可能因实施方案而有所不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员而言却是设计、构造和制造的例行工作。
如上文所阐述，在锂离子电池单元变得过充电时，在电池单元中以及电池单元周围导致的不稳定的状况(例如，热失控、电池单元破裂、电池单元着火和/或电池单元爆炸)可能对周围系统导致实质性损坏。当电池单元是较大电池模块或甚至更大的固定能量存储系统的部分时，导致的损坏可能包含对电池单元、电池模块以及固定能量存储系统的其它部分的损坏。此外，较大电池单元(例如，100安时(Ah)或更大)将增大的容量提供到固定能量存储系统。然而，这些较大电池单元可能由于过充电事件而潜在地释放较大量的能量，从而提高对包含电池单元的电池模块和/或固定能量存储系统的实质性损坏的风险。考虑到这一点，本发明的实施例涉及棱柱形锂离子电池单元的过充电保护系统，所述过充电保护系统被设计成适当地中断电池单元内的电流以中断并限制或减轻因过充电事件所致的损坏。虽然主要关于固定能量存储系统来论述本技术，但应了解，本公开的发明也适用于汽车(例如，车辆)能量存储系统以及其它适当类型的能量存储系统。
更具体来说，响应于过充电事件，本公开的过充电保护系统的实施例被设计并布置成首先在外部短接电池单元。因短路所致的电流足够高而使电池单元的一个或更多个内部部件损坏(例如，熔融)。此损坏将端子中的至少一个(例如，正端子、负端子或两者)与电池单元的内部中的对应电极(例如，阴极或阳极)电断开，从而中断电池单元的端子之间的内部电流流动。因此，通过响应于过充电事件而中断此电流流动，本公开的过充电保护系统的实施例防止电池单元发生热失控，从而限制包含电池单元的电池模块和/或能量存储系统(例如，固定能量存储系统或车辆能量存储系统)内的损坏。
如下文所论述，本公开的过充电保护系统包含至少一个电流发散装置(CDD)，所述至少一个电流发散装置(CDD)响应于电池单元的内部内的压力增大而在外部短接棱柱形锂离子电池单元。在电池单元被过充电时，电池单元内的电解质的部分可能热膨胀、挥发和/或分解，从而大体上增大电池单元的内部中的压力。过充电期间的其它潜在放气来源包括活性材料的分解，以及活性材料与电解质和/或电解质添加剂之间的反应。考虑到这一点，某些锂离子电池单元包含通气特征，其中一旦压力超过特定阈值(通常约6巴或更大)，所述通气特征最终便打开以释放此压力。相比之下，在某些实施例中，本公开的过充电保护系统包含低压力电流发散装置，其中所述低压力电流发散装置被设计并布置成响应于电池单元的内部内的显著较低的压力(例如，约3到4巴)而中断电池单元中的电流。因此，本发明的某些实施例能够较快速地响应(例如，在相对低的压力下，在电池单元的相对较低的荷电状态(SOC)下)以在其它保护特征(例如，通气特征)之前响应于过充电状况而中断电池单元中的电流，从而降低对电池模块和/或固定能量存储系统的损坏的前述风险。此外，虽然能够响应于低激活压力而中断电池单元中的电流，但本公开的CDD被设计并布置成在短接期间承载充足量的电流，以确保响应于过充电事件，在电池单元的端子之间电流的流动被永久中断，如下文所论述。
本公开的CDD设计包含下文详细地论述的三个实施例。在所有这些CDD设计中，电池单元的盖包含至少一个反向圆盘，所述至少一个反向圆盘在电池单元的包装内的压力达到预定义阈值时变形。至少一个反向圆盘的变形使至少一个导电元件(例如，螺旋圆盘特征、导电构件)而接触电池单元的至少一个端子焊盘，从而在端子之间形成短路，最终导致电池单元内的电流流动的中断。更具体来说，本公开的实施例包含具有单个反向圆盘以及未偏压或非导电封装的电池单元(如关于图4、图5、图12、图13和图14大体上说明和论述)，其中单个导电元件接触两个端子焊盘以形成短路。本公开的实施例还包含具有单个反向圆盘以及偏压封装的电池单元(如关于图9和图10大体上说明和论述)，其中单个导电元件接触单个端子焊盘以经由电池单元的盖而形成短路。此外，本公开的实施例包含具有双重反向圆盘以及未偏压封装的电池单元(如关于图9和图11大体上说明和论述)，其中两个导电元件接触不同的相应端子焊盘以经由电池单元的盖而形成短路。本领域的技术人员应了解，根据本公开，可以组合或互换本公开的这些实施例的各种方面以针对不同电池模块设计而提供具有适当封装(例如，材料、偏压)的经CDD保护的电池单元。
考虑到上述内容，图1是电池系统10的实施例的示意图，其中电池模块12(例如，锂离子电池模块12)被配置成用于固定能量存储系统16中。更具体来说，电池模块12可以用作固定能量存储抽屉20的全部或部分。固定能量存储抽屉20可以可移除地耦接到固定能量存储系统16的固定抽屉外壳22。每一固定能量存储抽屉20可以包含一个或更多个电池模块12，并且固定能量存储系统16可以包含一个或更多个固定能量存储抽屉20。
例如，电池模块12可以具有多个(例如，10个与20个之间)锂离子电池单元。下文中将更详细地描述电池模块12的一般配置。一个或更多个电池模块12可以被并入到固定能量存储抽屉20中，其中若干个电池模块12可以与较大固定能量存储系统16连接以给设施24提供期望的能量存储、能量调节和/或能量输出能力。
如图示，设施24可以包含建筑或通常连接到电网26或其它主能源以提供电力供每日电力消耗的类似环境。然而，在其它实施例中，设施24可以是并未连接到电网26并因此完全依赖于其它构件以提供电能(例如，固定存储系统16)的设施。此外，设施24可以是家庭或其它环境。固定能量存储系统16可以被并入到或以其它方式连接到设施24的电网以根据需要提供电力。作为非限制性实例，固定能量存储系统16可以作为电网26的备用(例如，由于停电)将电力提供给设施24，以进行电力调节、补充电力或补偿电网26的电力消耗等。
图2是图1所示的固定存储系统16的电池模块12的实施例的分解透视图。如图示，电池模块12的某些实施例包含多个棱柱形锂离子电池单元30(为了简单起见，本文中也称为“电池”)，所述多个棱柱形锂离子电池单元30可以按各种配置(例如，取向、堆叠次序)布置。然而，电池30通常将针对特定固定应用以一定的量和配置来设置以便具有充足的能量密度、电压、电流、容量等。如下文更详细地论述，在不同实施例中，电池30可以具有封闭电池单元30的电化学活性组分的聚合物壳体或金属壳体或组合。
图2的电池模块12包含电池单元30的堆叠或阵列，其中汇流条载体32定位在端子34、36上方以便使用汇流条组装件38而实现端子34、36的电互连。汇流条组装件38通常作为电气组装件而电连接电池单元30。在某些实施例中，汇流条组装件38可以在一些情形下与其它适当特征(例如，电压感测连接器)一起集成到汇流条载体32上。
对于图示的实施例，迹线板(traceboard)40定位在汇流条组装件38上方，以使得汇流条组装件38定位在迹线板40与汇流条载体32之间。电池管理系统(BMS)42集成到迹线板40上以将BMS 42连接到任何感测特征(例如，温度和/或电压感测特征)并实现对电池30以及电池模块12的总体操作的控制。在一些实施例中，BMS 42也可以监视并控制固定能量存储抽屉20的操作。
图示的实施例的外壳44完全封闭电池30以及上文关于图2所述的一些或全部特征。如图示，模块外壳44采取其构成电池单元30的形状(在此情形下，棱柱形外形)。然而，外壳44可以成形为具有适用于特定应用的任何形状。盖46设置在BMS 42、迹线板40和汇流条组装件38上方，并附接到电池模块外壳44的上部。盖46被配置成基本上封闭BMS42、迹线板40和汇流条组装件38以防止与电气部件和控制部件的无意接触。因此，盖46可以由电绝缘材料形成，所述电绝缘材料可以与形成外壳44的材料相同或不同。在某些实施例中，迹线板40的外周边可以对应于盖46的内周边。
将电池模块12集成到固定能量存储抽屉20中可以具有许多优点，并且实现固定能量存储抽屉20的各种配置。例如，图3描绘固定能量存储抽屉20的实施例，所述固定能量存储抽屉20具有并排定位在固定抽屉外壳52内的两个电池模块12(例如，第一电池模块12和第二电池模块12)。具体来说，在图3中，每一个电池模块12以一定取向紧固在固定能量存储抽屉20内，在所述取向中，电池单元30的相应端子34、36相对于固定抽屉外壳22的基底50横向地轴向取向。本公开的固定能量存储抽屉20可以包含各种类型的电池模块12(例如，具有相同或不同的容量、电压、尺寸、形状)以针对各种固定能量存储应用而实现灵活解决方案。
图4是根据本发明的实施例棱柱形锂离子电池单元60的实施例的透视图。在本文中使用时，“棱柱形”表示电池单元60的基本上刚性的封装62的大体上盒状(例如，多边形)形状。因此，应了解，本公开的棱柱形电池60不同于具有基本上柔性的层压封装的软包电池单元(pouch battery cell)。此外，应了解，本公开的棱柱形电池60也不同于具有基本上刚性的圆柱形封装的圆柱形电池单元。本领域的技术人员应了解，这些不同的电池形状和封装材料呈现不同的限制和故障模式，并且对于一种类型的电池单元来说有效的问题或解决方案可能不适用于其它类型电池单元。
图示的棱柱形锂离子电池单元60的封装62可以大体上被描述为具有彼此相对地设置的第一基本平坦的侧部64和第二基本平坦的侧部66。此外，封装62包含彼此相对地设置的第一端部68和第二端部70。在某些实施例中，端部68和70可以是基本上平坦的、圆形的，或基本上平坦的带有略微圆形的角部72，如图示。
图5是图4所示的棱柱形锂离子电池单元60的实施例的分解透视图。图示的电池单元60的封装62包含罐80，所述罐80耦接到(例如，气密性地密封到、焊接到)盖84。在某些实施例中，罐80和盖84可以均由金属(例如，铝)制成，而在其它实施例中，罐80和盖84之一或二者可以由电绝缘材料(例如，聚合物、聚丙烯塑料)制成。一旦密封(例如，经由焊接)在一起，罐80和盖84便形成基本上刚性的封装，所述封装对抗(例如，阻止、防止)因电池60内的压力增大(例如，由于热膨胀、由于过充电事件)以及因外部施加到电池60的压力所致的膨胀。
在罐80内，图示的棱柱形锂离子电池单元60包含堆叠85，所述堆叠85具有两个电极(例如，阴极/阳极)卷86和88。每个卷86和88包含阴极层和阳极层以及适当的分隔层，它们卷绕在一起以形成电池60的电荷存储元件。在其它实施例中，根据本公开，电池60可以包含仅一个卷，或包含具有三个、四个、五个或更多个卷的堆叠85。下文关于图8A和图8B更详细地论述的集电器92A和92B在卷堆叠85的卷86和88的端部处被焊接到适当电极(例如，阴极或阳极)。此外，端子柱94A和94B分别被焊接到集电器92A和92B，以产生电池60的组装的电力组装件95。组装的电力组装件95可以在本文中大体上被描述为具有分别耦接到端子焊盘112A和112B的第一侧或负侧(例如，对应于集电器92A)和第二侧或正侧(例如，对应于集电器92B)。此外，绝缘软包96缠绕充足量的电力组装件95以将电力组装件95从电池单元60的罐80电隔离。
盖84设置在电力组装件95上方，端子柱94A和94B延伸穿过在盖84中限定的对应开口98A和98B(并气密性地密封在对应开口98A和98B内)。图示的盖84包含开口100，通气圆盘101围绕该开口100而被密封(例如，焊接)到盖84的底侧103，其中顶侧105背离电力组装件95。此外，图示的盖84包含开口102，并且反向圆盘104围绕该开口102被密封(例如，焊接)在盖84的底侧103上，而导电元件(例如，螺旋圆盘特征106或另一适当导电构件)被焊接到盖84的顶侧105。盖84还包含用于在组装之后将电解质添加到电池60的填充孔108。
在某些实施例中，反向圆盘104可以由适当金属或聚合物材料制成，并且可以具有适当尺寸(例如，厚度、直径)以在电池60的封装62内的压力达到或超过特定阈值时偏转(例如，翻转)。在某些实施例中，通气圆盘101被设定尺寸、设计并配置成在比反向圆盘104的阈值压力大至少50％(例如，大50％与80％之间)的阈值压力下激活，以确保在排出物通过通气圆盘101从电池60的内部释放之前反向圆盘104在外部短接电池60。
此外，通过使用本公开的导电元件(例如，螺旋圆盘特征106，如针对下文关于图5、图6、图7、图9和图14的实施例所论述，或另一适当导电构件180，如针对下文关于图12和图13的实施例所论述)，本公开的反向圆盘104可以显著较薄，并且响应于比外部短路必须横越较厚反向圆盘104的设计的激活压力(例如，在大于约6巴的激活压力下)显著更低的压力(例如，小于6巴，约3到4巴)而激活。也就是说，在本发明的设计中，反向圆盘104不需要是短路路径的部分或不需要承载显著量的电流。实际上，在本发明的设计中，反向圆盘104使具有显著较大的电流容量的导电元件(例如，螺旋圆盘特征106或导电构件180)偏移以与端子焊盘之一或二者形成外部短路。例如，对于图5所示的实施例，一旦反向圆盘104被部署成形成短路路径，导电元件(即，螺旋圆盘特征106)便接触两个端子焊盘112A和112B。可了解，在某些实施例中，因为反向圆盘104可以与导电元件(例如，螺旋圆盘特征106或导电构件180)电接触，所以对于这些实施例，短路电流的小部分可以横越反向圆盘104、盖84和电池单元60的封装62或使它们通电。然而，导电元件可以比反向圆盘104显著更厚(例如，2倍到10倍、5倍到10倍)，或具有比反向圆盘104显著更厚的部分。因此，当前认识到导电元件(例如，螺旋圆盘特征106或导电构件180)展现比反向圆盘104显著更小的电阻。因此，对于这些实施例，短路电流的显著部分横越电阻较低的螺旋圆盘特征106或导电构件180，而不是反向圆盘104。在下文论述的其它实施例中，反向圆盘104可以经由电绝缘层(例如，经由图12A和图12B所示的绝缘层182)而与导电元件(例如，导电构件180)电绝缘，从而基本上阻止或防止短路电流到达反向圆盘104、盖84或电池单元60的封装62的任何其它部分。可了解，这大体上降低在短路事件期间与电池模块12内的电池单元60的封装62可接触的部件受电气损伤的风险。因此，本公开的CDD设计与其它CDD设计相比实现改进的电流承载能力、较大灵敏度(例如，较低压力阈值)和较多短路路径选项。
在图示的实施例中，聚合物端子绝缘体110设置在盖上方，并在电池60的某些金属特征之间提供选择性电隔离。例如，端子绝缘体110大体上限定开口，以允许某些部件(例如，端子柱94A和94B、螺旋圆盘特征106)根据需要穿过(例如，延伸穿过、偏转穿过)端子绝缘体110。此外，在某些实施例中，端子绝缘体110将盖84的部分从一个或两个端子焊盘112A和112B电隔离。
图示的电池60的端子焊盘112A和112B分别耦接到端子柱94A和94B，并设置在端子绝缘体110和电池单元60的盖84上方。图示的电池60还包含分别设置在端子焊盘112A和112B的部分上方的电绝缘端子盖114A和114B，所述电绝缘端子盖114A和114B帮助避免与端子焊盘112A和112B的意外接触或端子焊盘112A和112B之间的意外接触。此外，图示的电池60包含填充孔密封圆盘116，该填充孔密封圆盘116在电池60的内部被电解质填充之后将盖84的填充孔108密封，如上所述。
图6A是根据本发明棱柱形锂离子电池单元60的盖84的另一实施例的透视图。图6B是沿着线6B截取的图6A的盖84的实施例的横截面视图。图示的盖84包含和/或限定上文所述的某些特征，包含分别对应于端子柱94A和94B的开口98A和98B、对应于通气圆盘101的开口100以及填充孔108。然而，代替图5的盖84中所示的开口102，图6A和图6B的盖84包含以浮雕形成的集成螺旋圆盘特征120。例如，如图示的金属盖84可以使用冲压和/或压制操作来制造，所述冲压和/或压制操作同时形成图示的盖84的特征，包含以浮雕形成的集成螺旋圆盘特征120。因此，与其它设计相比，图示的集成螺旋圆盘特征设计减少制造时间和成本，并在螺旋构件120与盖84之间提供较可靠(例如，较厚、较受控、较规则)的连接供外部短路横越。
图7是图5所示的棱柱形锂离子电池单元60的盖84的另一实施例的透视图。另外，图示的盖84包含和/或限定上文所述的特征，包含分别对应于端子柱94A和94B的开口98A和98B、对应于通气圆盘101的开口100以及填充孔108。然而，图6A和图6B的盖84包含以浮雕形成的双重集成螺旋圆盘特征120A和120B。对于包含图示的盖84的CDD的实施例，所述盖84具有双重集成螺旋圆盘特征120A和120B，相应反向圆盘104在每一圆盘下方被密封(例如，焊接)到盖84的底侧103。下文关于图11而论述具有双重集成螺旋圆盘特征120A和120B的盖84的操作。
图8A和图8B是图5所示的棱柱形锂离子电池单元60的集电器92A的不同实施例的透视图。两个所示的集电器92A包含延伸部130，该延伸部130被焊接到卷(例如，卷86、88)的对应电极，并且还包含平台132，端子柱94A被焊接到所述平台132上，如上所述。然而，图8B所示的集电器92A的实施例包含一个或更多个熔断器134，而图8A所示的集电器92A的实施例缺少任何此种熔断器特征。
因此，可以注意到，在某些实施例中，将电极(例如，阴极或阳极)电耦接到其对应端子焊盘的集电器中的至少一个(例如，集电器92A、集电器92B或两者)可以包含此种熔断器134，所述熔断器134响应于外部短路在电池60的电力组装件95的其它部分之前优先熔断和失效。相比之下，对于包含缺少这些熔断器特征的图8A的集电器92A的实施例，在电池60在外部短接时，电力组装件95的意外的(例如，未计划的、随机的)部分熔断并失效，从而中断电极(例如，阴极或阳极)与电池单元的对应端子之间的连续性。通过响应于诱发的外部短路而将至少一个电极从对应端子断开，本发明的实施例响应于过充电事件而实现在电池60内电流的自动切断，这保护电池60免受热失控并限制在包含电池60的电池模块12和/或固定能量存储系统16内的损坏。
图9是棱柱形锂离子电池单元60的过充电保护系统的组装的电流发散装置(CDD)140的实施例的横截面视图。更具体来说，对于图9所示且下文论述的CDD 140的实施例，相对的端子(未图示)被电耦接到电池单元60的封装62的盖84。在某些实施例中，电力组装件95的正侧或负侧被电耦接到盖84，而电力组装件95的相对侧(例如，正侧或负侧)被电耦接到设置在反向圆盘104和螺旋圆盘特征106上方的所示的端子112A。应了解，图9所示的设计还代表包含设置在两个端子焊盘112下方的反向圆盘104和螺旋圆盘106的CDD 140的实施例的一个端子区域，如下文关于图11所述。
除了包含上文所述的部件之外，图9所示的实施例还包含定位在端子柱92A与盖84之间的垫圈142。对于其中盖84是金属的实施例，垫圈142将端子柱94A从盖84电隔离。图10是棱柱形锂离子电池单元60的过充电保护系统的实施例响应于过充电事件而中断电池60的端子焊盘112A和112B之间的电流流动的过程150的流程图，所述棱柱形锂离子电池单元60具有带有单个集成螺旋圆盘特征120的CDD以及带有正极性的封装62。因此，下文在图9所示的CDD 140的背景中论述图10。对于此实例，过充电保护系统的CDD 140包含单个反向圆盘104和单个集成螺旋圆盘特征120，所述单个反向圆盘104和单个集成螺旋圆盘特征120设置在端子焊盘112A的部分下，该部分未电耦接到盖84或电池60的封装62。如上所述，另一端子焊盘112B(未示出)电耦接到盖84和封装62，从而导致偏压(例如，正偏压)盖84和封装62。
对于此实例实施例，所示的过程150始于电池60中的压力响应于因过充电事件而在电池60的内部内发生的前述电化学过程(例如，热膨胀、电解质分解)而增大(框152)。在电池60中的压力达到压力阈值时，基于反向圆盘104的尺寸，反向圆盘104向上(例如，从电池60的内部向外，如图9中的箭头156所指示)偏转(框154)。此偏转提供充足的力而使螺旋圆盘特征120朝向设置在集成螺旋圆盘特征120上方的端子焊盘112A向上(例如，在方向156上)移位(例如，偏转、弯曲、扭曲和/或以其它方式变形)(框158)。
对于所示的实例，因为盖84与螺旋圆盘特征120物理耦接并电耦接，所以螺旋圆盘120与端子焊盘112B之间的物理接触在电池60的电力组装件95的正侧与负侧之间形成短路。换句话说，因为封装62的盖84偏压(例如，正偏压)，所以框158所述的集成螺旋圆盘特征120与端子焊盘112A之间的物理接触形成短路，如电力组装件95的正侧与负侧之间的箭头159(参见图9)所指示，其中短路电流穿过电池的盖84(框160)。电池60的电力组装件95响应于外部短路而电阻性加热(框162)，直到电力组装件95的部分(例如，图8B所示的熔断器134或随机的/未计划的部分)无法响应于电阻性加热为止，从而中断端子焊盘112A与112B之间的内部电路径和电流。随着过充电事件减轻/中断，电池60随后响应于端子焊盘112A与112B之间的内部电路径的中断而冷却。
图11图示本公开的过充电保护系统的实施例对电池单元内的过充电事件作出响应的过程170，该电池单元具有中性未偏压封装62(例如，盖84从端子焊盘112A和112B以及端子柱94A和94B电绝缘)。对于此实施例，过充电保护系统的CDD包含分别设置在端子焊盘112A和112B的部分下的两个反向圆盘以及两个对应集成螺旋圆盘特征。因此，过程170对应于具有图7的盖84的CDD的实施例，其包含双重集成螺旋圆盘特征120A和120B。
类似于图10所示的过程150，图11所示的过程170始于电池60中的压力响应于过充电事件而增大(框152)。在电池60中的压力达到压力阈值时，基于反向圆盘104的尺寸，反向圆盘104均向上偏转(例如，如图9中的箭头156所示)(框171)。此偏转提供充足的力而使集成螺旋圆盘特征120A和120B分别朝向端子焊盘112A和112B向上(例如，如图9中的箭头156所示)移位(例如，偏转、弯曲、扭曲、变形)(框172)。在此实例中，除了集成螺旋圆盘特征120B与端子焊盘112B之间的物理接触和电接触之外，集成螺旋圆盘特征120A与端子焊盘112A之间的物理接触也在端子焊盘112A与112B之间形成短路，其中短路电流再次穿过电池的盖84(框174)。类似于图10的过程150，如图11所示，电池60的电力组装件95响应于外部短路而电阻性加热(框162)，直到电力组装件95的部分出现故障(框164)为止，并且随着过充电事件减轻/中断，电池60随后响应于端子焊盘112A与112B之间的内部电路径和电流的中断而冷却。
图12A是在激活之前棱柱形锂离子电池单元60的过充电保护系统的组装的CDD140的另一实施例的横截面示意图。图12B是在激活之后图12A的CDD的横截面视图。图示的实施例包含与上文论述的部件类似的某些部件，包含端子焊盘112A和112B、端子绝缘体110、盖84和反向圆盘104。所示的反向圆盘104设置在端子焊盘112A与112B之间以及端子焊盘112A和112B下方的中央区域中。所示的实施例还包含导电元件(例如，导电构件180)，所述导电元件被图示为设置在反向圆盘104上方的平坦金属圆盘。在其它实施例中，导电构件180可以实施为耦接或集成到电池单元60的盖62中的螺旋圆盘特征的全部或部分。所示的设计还包含设置在导电构件180与反向圆盘104之间的电绝缘层182。例如，在某些实施例中，绝缘层182可以包含粘合剂以使导电构件180能够附接到反向圆盘104。在其它实施例中，绝缘层182可以附加地或替代地包含搭扣特征以将导电构件180紧固到反向圆盘104的表面。
图14A是在激活之前棱柱形锂离子电池单元60的过充电保护系统的组装的CDD140的又一实施例的横截面示意图。图14B是在激活之后图14A的CDD 140的横截面视图。类似于图12A和图12B所示的设计，对于图14A和图14B所示的设计，盖62和/或封装84的剩余部分可以由导电(例如，金属)或非导电(例如，聚合物)材料制成。对于具有导电性盖62和/或封装84的实施例，盖62和封装84可以从两个端子焊盘112A和112B电隔离，以使得电池单元60的封装84未偏压，直到CDD的激活为止，如图12B和图14B所示。对于图14A和图14B所示的实施例，导电元件被实施为设置在反向圆盘104上方的螺旋圆盘特征106。图14A和图14B所示的实施例缺少设置在导电元件(例如，导电构件180或螺旋圆盘特征106)与反向圆盘104之间的电绝缘层182，如图12A和图12B所示。因此，对于图14A和图14B所示的实施例，反向圆盘104以及盖62与螺旋圆盘特征106电接触。
此外，图15图示电池单元60的盖84的导电元件(即，螺旋圆盘特征106)的横截面视图，其可以用于其中导电元件接触两个端子焊盘112A和112B(例如，图5和图14所示)的CDD的实施例中。如图15所示，螺旋圆盘特征106包含具有第一厚度201的中央部分200，这有助于电流通过端子焊盘112A与112B之间。在某些实施例中，螺旋圆盘特征106的中央部分200可以用作导电构件180(例如，图12A和图12B中的导电构件180)和/或被称为导电构件180。相对较厚的中央部分200经由具有第二厚度203的多个腿部202而耦接到盖84，这通过反向圆盘104实现中央部分200的偏转。如图示，在某些实施例中，第一厚度201可以显著大于第二厚度203。换句话说，因为对于图示的实施例(如图14B所示)，螺旋圆盘特征106的腿部202不需要承载短路电流，所以腿部202可以比螺旋圆盘特征106的中央部分200显著(例如，2倍到5倍)更薄，这减小使螺旋圆盘特征106移位以接触端子焊盘112A和112B所需的力。
图13图示图12和图14所示的CDD 140对电池60内的过充电事件作出响应的过程190的实例。对于此实例，盖84以及电池60的封装62的剩余部分可以是导电的(例如，金属)且中性的，或可以是非导电的(例如，聚合物、塑料)。类似于上文论述的过程150和170，图13所示的过程190始于电池60中的压力响应于过充电事件而增大(框152)。当电池60中的压力达到压力阈值时，基于反向圆盘104的尺寸，反向圆盘104向上偏转，分别如图12B和图14B所示的箭头192所指示(框154)。此偏转提供充足的力而使导电元件(例如，导电构件180或螺旋圆盘特征106)朝向端子焊盘112A和112B向上(例如，沿着图12B和图14B的箭头192)移位(例如，移动、平移、偏转)(框194)。导电元件(例如，导电构件180或螺旋圆盘特征106)与两个端子焊盘112A和112B之间的物理接触在端子焊盘之间形成短路，其中电流的相当大的部分(例如，大部分、多数部分)穿过导电元件(例如，导电构件180或螺旋圆盘特征106)，分别如图12B和14B中的箭头195所指示(框196)。对于图12B所示的实施例，因为反向圆盘104与导电构件180电绝缘，所以短路电流没有横越盖84或电池60的封装62或使之通电。对于图14B所示的实施例，因为反向圆盘104与螺旋圆盘特征106电接触，并且因为螺旋圆盘特征106的腿部202耦接到盖84，所以短路电流的小部分可以横越盖84或电池60的封装62或使之通电。然而，如上所述，至少导电元件的部分(例如，导电构件180或螺旋圆盘特征106的中央部分200)比反向圆盘104显著(例如，2倍到10倍)更厚并且因此电阻较小。因此，与反向圆盘104、盖84或封装62相反，短路电流的相当大部分横越电阻较低的导电元件(例如，导电构件180、螺旋圆盘特征106的中央部分200)。类似于上文论述的过程150和170，如图13所示，电池60的电力组装件95响应于外部短路而电阻性加热(框162)，直到电力组装件95的部分出现故障(框164)为止，并且随着过充电事件减轻/中断，电池60随后响应于端子焊盘112A与112B之间的内部电路径和电流的中断而冷却。
本公开的一个或更多个实施例单独地或组合地可以提供一种或更多种技术效果，包含电池模块的制造，所述电池模块具有电流发散装置(CDD)，所述电流发散装置(CDD)响应于电池的内部内的压力增大而在外部短接棱柱形锂离子电池单元。本发明的锂离子电池单元的某些实施例能够较快速地响应(例如，在相对低的压力下，在电池单元的相对较低的荷电状态(SOC)下)以响应于过充电状况而中断电池单元中的电流，从而降低电池模块和/或固定能量存储系统受损的风险。此外，虽然能够响应于低激活压力而中断电池单元中的电流，但本公开的CDD被设计并布置成在短接期间承载充足量的电流，以确保响应于过充电事件，电流的流动在电池单元的端子之间被永久中断。本说明书中的技术效果和技术问题是示范性的，而不是限制性的。应注意，本说明书所述的实施例可以具有其它技术效果，并且可以解决其它技术问题。
已通过举例方式示出上文所述的具体实施例，并且应理解，这些实施例可以具有各种修改和替代形式。应进一步理解，权利要求书旨在不限于所公开的特定形式，而是旨在涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同方案和替代方案。

Claims (25)

1.一种棱柱形锂离子电池单元，包括：
封装，所述封装包含密封到罐的盖；
电力组装件，所述电力组装件设置在所述封装内；以及
第一端子焊盘和第二端子焊盘，所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘分别设置在所述盖上方并电耦接到所述电力组装件，其中所述盖包含：
设置在所述第一端子焊盘下方的第一螺旋圆盘特征；
设置在所述第二端子焊盘下方的第二螺旋圆盘特征；
设置在所述第一螺旋圆盘特征下方的第一反向圆盘；以及
设置在所述第二螺旋圆盘特征下方的第二反向圆盘，
其中所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征中的每一个包括中心部分和多个腿部，所述中心部分通过相应的所述多个腿部直接耦接到所述盖，其中所述第一反向圆盘和所述第二反向圆盘被配置成响应于所述封装内的压力大于预定义压力阈值而向上偏转以使所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征的至少所述中心部分移位并导致至少所述中心部分分别接触所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘，其中当所述中心部分与所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘接触时，所述中心部分经由所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征在所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘之间形成外部短路，并且其中所述电力组装件的部分响应于所述外部短路而出现故障，并中断所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘之间的电流流动。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征集成到所述盖中并以浮雕形成。
3.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述盖包括通气圆盘，所述通气圆盘被配置成在第二预定义压力阈值下激活以从所述封装的内部释放排出物，并且其中第一压力阈值显著小于第二压力阈值。
4.根据权利要求3所述的电池单元，其中所述第二预定义压力阈值比第一预定义压力阈值大至少50%。
5.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述外部短路的部分横越至少所述第一端子焊盘、所述第一螺旋圆盘特征、所述盖、所述第二螺旋圆盘特征以及所述第二端子焊盘。
6.根据权利要求1所述的电池单元，包括设置在所述盖与所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘之间并将所述盖从所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘电隔离的端子绝缘体，其中所述端子绝缘体限定开口，所述开口允许所述第一螺旋圆盘特征的至少所述中心部分穿过所述开口移位以接触所述第一端子焊盘。
7.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述电力组装件包括：
具有至少一个卷的卷堆叠；
第一集电器，所述第一集电器耦接到所述至少一个卷的第一电极；
第二集电器，所述第二集电器耦接到所述至少一个卷的第二电极；
第一端子柱，所述第一端子柱延伸穿过所述盖并耦接到所述第一集电器和所述第一端子焊盘；以及
第二端子柱，所述第二端子柱延伸穿过所述盖并耦接到所述第二集电器和所述第二端子焊盘。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其中所述至少一个卷包括具有两个或更多个卷的卷堆叠。
9.根据权利要求7所述的电池单元，其中所述第一集电器或所述第二集电器是响应于所述外部短路而出现故障以中断所述第一端子焊盘与所述第二端子焊盘之间的电流流动的所述电力组装件的所述部分。
10.根据权利要求9所述的电池单元，其中出现故障的所述第一集电器或所述第二集电器包含熔断器，所述熔断器被设计成响应于所述外部短路而在所述电力组装件的其它部分之前熔断并出现故障以中断所述第一端子焊盘与所述第二端子焊盘之间的电流流动。
11.根据权利要求7所述的电池单元，其中在响应于所述封装内的所述压力而形成所述外部短路之前，所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘以及所述第一端子柱和所述第二端子柱从所述盖电隔离。
12.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述电池单元具有至少100安时（Ah）或更大的容量。
13.根据权利要求1所述的电池单元，其中所述电池单元是锂离子电池模块的部分。
14.根据权利要求13所述的电池单元，其中所述锂离子电池模块是固定能量存储系统的部分。
15.一种棱柱形锂离子电池单元，包括：
封装，所述封装包含密封到罐的盖；
电力组装件，所述电力组装件设置在所述封装内，包括：
具有至少一个卷的卷堆叠；
第一集电器，所述第一集电器耦接到所述至少一个卷的第一电极；
第二集电器，所述第二集电器耦接到所述至少一个卷的第二电极；
第一端子柱，所述第一端子柱耦接到所述第一集电器并延伸穿过所述盖；以及
第二端子柱，所述第二端子柱耦接到所述第二集电器并延伸穿过所述盖；以及
耦接到所述第一端子柱的第一端子焊盘以及耦接到所述第二端子柱的第二端子焊盘，其中所述盖包含：
设置在所述第一端子焊盘下方的第一螺旋圆盘特征；
设置在所述第二端子焊盘下方的第二螺旋圆盘特征；
设置在所述第一螺旋圆盘特征下方的第一反向圆盘；以及
设置在所述第二螺旋圆盘特征下方的第二反向圆盘，
其中所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征中的每个包括中心部分和多个腿部，所述中心部分通过相应的所述多个腿部直接耦接到所述盖，其中所述第一反向圆盘和所述第二反向圆盘被配置成响应于所述封装内的压力大于预定义压力阈值而向上偏转以使所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征的至少所述中心部分移位来分别接触所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘，其中当所述中心部分与所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘接触时，所述中心部分经由所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征在所述第一端子焊盘与所述第二端子焊盘之间形成外部短路，并且其中所述电力组装件的部分响应于所述外部短路而出现故障，并中断所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘之间的电流流动。
16.根据权利要求15所述的电池单元，其中所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋焊盘特征集成到所述盖中并以浮雕形成。
17.根据权利要求15所述的电池单元，其中所述盖包括通气圆盘，所述通气圆盘被配置成在第二预定义压力阈值下激活以从所述封装的内部释放排出物，其中所述第二预定义压力阈值比第一预定义压力阈值大至少50%。
18.根据权利要求15所述的电池单元，其中所述第一集电器或所述第二集电器的随机部分是响应于所述外部短路而出现故障以中断所述第一端子焊盘与所述第二端子焊盘之间的电流流动的所述电力组装件的所述部分。
19.一种棱柱形锂离子电池单元，包括：
封装，所述封装包含密封到罐的盖；
电力组装件，所述电力组装件设置在所述封装内，并且包括正侧和负侧；
第一端子焊盘，所述第一端子焊盘设置在所述封装的所述盖上方并电耦接到所述电力组装件的所述负侧；
第二端子焊盘，所述第二端子焊盘设置在所述封装的所述盖上方并且电耦接到所述电力组装件的所述正侧，其中所述盖包含：
第一螺旋圆盘特征，所述第一螺旋圆盘特征设置在所述第一端子焊盘下方；
第二螺旋圆盘特征，所述第二螺旋圆盘特征设置在所述第二端子焊盘下方；
第一反向圆盘，所述第一反向圆盘在所述第一螺旋圆盘特征下方密封到所述盖；以及
第二反向圆盘，所述第二反向圆盘在所述第二螺旋圆盘特征下方密封到所述盖，
其中所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征中的每个包括中心部分和多个腿部，所述中心部分通过相应的所述多个腿部直接耦接到所述盖，响应于所述封装内的压力大于第一预定义压力阈值，所述第一反向圆盘和所述第二反向圆盘被配置成向上偏转以使所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征的至少所述中心部分移位并导致至少所述中心部分分别接触所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘，其中当所述中心部分与所述第一端子焊盘和所述第二端子焊盘接触时，所述中心部分经由所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征在所述电力组装件的所述正侧与所述负侧之间形成外部短路；以及
通气圆盘，所述通气圆盘密封到所述盖并被配置成在第二预定义压力阈值下激活以从所述封装的内部释放排出物，其中所述第一预定义压力阈值低于所述第二预定义压力阈值。
20.根据权利要求19所述的电池单元，其中所述第一螺旋圆盘特征和所述第二螺旋圆盘特征集成到所述盖中并以浮雕形成。
21.根据权利要求19所述的电池单元，其中所述第二预定义压力阈值比所述第一预定义压力阈值大至少50%。
22.根据权利要求7所述的电池单元，其中所述第一集电器或所述第二集电器的随机部分是响应于所述外部短路而出现故障以中断所述第一端子焊盘与所述第二端子焊盘之间的电流流动的所述电力组装件的所述部分。
23.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第一反向圆盘和所述第二反向圆盘由聚合物材料制成。
24.根据权利要求15所述的电池单元，其中，所述第一反向圆盘和所述第二反向圆盘由聚合物材料制成。
25.根据权利要求19所述的电池单元，其中，所述第一反向圆盘和所述第二反向圆盘由聚合物材料制成。
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