CN112670601A - 具有均匀热分布的超高功率混合型电池设计 - Google Patents

具有均匀热分布的超高功率混合型电池设计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有均匀热分布的超高功率混合型电池设计。具体地，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件包括具有第一极性的两个正电极，每个正电极具有设置在至少一个第一边缘和至少一个第二边缘上的至少两个导电极耳。还有具有第二极性的两个负电极，每个负电极具有设置在至少一个第一边缘和至少一个第二边缘上的至少两个导电极耳。两个正电极或负电极中的至少一个彼此不同。导电极耳在电化学电池中基本对齐以分别限定多个正极电连接器和多个负极电连接器，从而在大功率充电和放电期间降低电流密度。

Description

具有均匀热分布的超高功率混合型电池设计
技术领域
这个部分提供了有关本公开内容的背景信息，但其并不一定是现有技术。
本公开内容涉及具有高能量容量和高功率容量的混合型锂离子电化学电池。这种电容器辅助的混合型锂离子电化学电池包括电极组装件，每个电极在不同的边缘上具有多个导电极耳，这些导电极耳在电容器辅助的锂离子电化学电池的多个边缘上形成正极电连接器和负极电连接器，从而降低电流密度和改善热管理。
背景技术
高能量密度电化学电池（例如锂离子电池组）可用于各种消费产品和车辆（例如混合动力或电动车辆）中。典型的锂离子电池组包括至少一个正电极或阴极，至少一个负电极或阳极，电解质材料和分隔体。锂离子电池组电池的堆叠可以在电化学装置中电连接以增加总输出。锂离子电池组通过使锂离子在负电极和正电极之间可逆地通过而运行。在负电极和正电极之间设置有分隔体和电解质。电解质适合于传导锂离子，并且可以是固体或液体形式。锂离子在电池组充电期间从阴极（正电极）移动到阳极（负电极），而在电池组放电时则以相反的方向移动。堆叠中的每个负电极和正电极都连接到集电器（通常为金属，例如用于阳极的铜箔和用于阴极的铝箔）。在电池组使用期间，与两个电极关联的集电器通过外部电路连接，该外部电路允许电子产生的电流在电极之间通过以补偿锂离子的传输。
电池组电池的电势差或电压由电极之间的化学电势差（例如，费米能级）确定。在正常运行条件下，当电池组电池充满电时，电极之间的电势差达到最大可达到值，而当电池组电池完全放电时，电极之间的电势差达到最小可达到值。当电极通过外部电路连接到执行所需功能的负载（例如，电动机）时，电池组电池将放电和将获得最小可达到值。电池组电池中的每个负电极和正电极都连接至集电器（通常为金属，例如用于阳极的铜和用于阴极的铝）。与两个电极关联的集电器通过外部电路连接，该外部电路允许电子产生的电流在电极之间通过以补偿锂离子跨电池组电池的传输。例如，在电池放电期间，从负电极到正电极的内部Li+离子电流可以通过从电池组电池的负电极到正电极流过外部电路的电子电流来补偿。
许多不同的材料可以用于制造锂离子电池组的部件。例如，用于锂电池组的正电极材料通常包含可以嵌入锂离子或与锂离子反应的电活性材料，例如锂-过渡金属氧化物或混合氧化物，例如包括LiMn2O4，LiCoO2，LiNiO2，LiMn1.5Ni0.5O4，LiNi(1-x-y)CoxMyO2（其中0 <x<1，y<1，和M可以是Al，Mn等），或一种或多种磷酸盐化合物，例如包括磷酸锂铁或混合的磷酸锂锰-铁。负电极通常包括锂插入材料或合金主体材料。例如，用于形成阳极的典型电活性材料包括石墨和其他形式的碳，硅和氧化硅，钛酸锂（Li4Ti5O12），锡和锡合金。
增加锂离子电化学电池功率的一种方法是创建系统，该系统包括具有高能量容量的电活性材料和高功率容量的电活性材料的电极（例如，包含高能量容量的电活性材料的第一正电极和包含高功率容量的电活性材料的第二正电极）。能量容量或密度是电池组可以存储的相对于其质量的能量的量（瓦特-小时/千克（Wh/kg））。功率容量或密度是电池组可以产生的相对于其质量的功率的量（瓦特/千克（W/kg））。这些混合型电池可以称为电容器辅助的锂离子电池组。然而，包含高功率容量的材料会导致更高的充电量，和在电化学装置的充电和放电期间引起潜在的热管理问题。开发高功率混合型锂离子电池将是有利的，其除了具有高功率容量和高能量容量之外，还具有均匀的电流密度和好的热分布。
发明内容
这个部分提供了本公开内容的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
在某些方面，本公开内容涉及电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其包括具有第一极性和至少两个第一导电极耳的第一正电极，该第一导电极耳设置在第一正电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件还包括具有第一极性和至少两个第二导电极耳的第二正电极，该第二导电极耳设置在第二正电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上。还包括具有与第一极性相反的第二极性的第三负电极，该第三负电极具有设置在第三负电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上的至少两个第三导电极耳。具有第二极性和至少两个第四导电极耳的第四负电极设置在第四负电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上。在某些变型方案中，第二正电极包含与第一正电极不同的活性材料。在其他变型方案中，第四负电极包含与第三负电极不同的活性材料。至少两个第一导电极耳和至少两个第二导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以分别限定多个正极电连接器。类似地，至少两个第三导电极耳和至少两个第四导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以限定与多个正极电连接器间隔开的多个负极电连接器，从而在大功率充电和放电期间降低电流密度。
在一个方面，第一正电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有大于第一长度的第二长度。此外，第二正电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有第二长度。第三负电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有第二长度。第四负电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有第二长度。将第一正电极，第二正电极，第三负电极和第四负电极组装在一起以形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件限定具有第一长度的第一电池边缘和具有第二长度的第二电池边缘。多个正极电连接器中的至少一个和负极电连接器中的至少一个设置在第一电池边缘上。此外，多个正极电连接器中的至少一个和负极电连接器中的至少一个设置在电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的第二电池边缘上。
在一个方面，第一正电极或第三负电极包含高能量容量的电活性材料。此外，第二正电极或第四负电极包含高功率容量的电活性材料。第一正电极和第三负电极限定锂离子电池组。第二正电极和/或第四负电极限定电容器。
在一个方面，至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的四个边缘中的每一个上的四个第一导电极耳。至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的四个边缘中的每一个上的四个第二导电极耳。至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的四个边缘中的每一个上的四个第三导电极耳。至少两个第四导电极耳包括设置在第四负电极的四个边缘中的每一个上的四个第四导电极耳。电化学电池组装件限定四个电池边缘，每个边缘包括正极电连接器和负极电连接器。
在一个方面，至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的三个边缘中的每一个上的三个第一导电极耳。至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的三个边缘中的每一个上的三个第二导电极耳。至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘中的每一个上的三个第三导电极耳。至少两个第四导电极耳包括设置在第四负电极的三个边缘中的每一个上的三个第四导电极耳。电化学电池组装件限定：（i）三个电池边缘，其包括正极电连接器和负极电连接器两者，或者（ii）具有正极电连接器和负极电连接器的第一电池边缘，具有正极电连接器和负极电连接器的第二电池边缘，具有正极电连接器的第三电池边缘，和具有负极电连接器的第四电池边缘。
在一个方面，至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的三个边缘上的三个导电极耳，和至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的三个边缘上的三个导电极耳。
在一个方面，至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘上的三个导电极耳。至少两个第四导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘上的三个导电极耳。
在一个方面，对于第一电极，第二电极，第三电极或第四电极中的至少一个，最大电流密度小于或等于约300mA/cm2。
在一个方面，第一正电极包含选自以下的第一电活性材料：LiNiMnCoO2，Li(NixMnyCoz)O2)，其中0 ≤ x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 1，0 ≤ z ≤ 1，且x+y+z = 1， LiNiCoAlO2，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (其中0 ≤ x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNixMn1-xO2 (其中0 ≤ x ≤ 1)，LiMn2O4，Li1+xMO2 (其中M为Mn、Ni、Co、Al之一且0 ≤ x ≤ 1), LiMn2O4 (LMO)，LiNixMn1.5O4，LiV2(PO4)3，LiFeSiO4，LiMPO4（其中M为Fe，Ni，Co和Mn中的至少一种），活性炭及其组合。
在一个方面，第二正电极包含第二电活性材料，和第四负电极包含第四电活性材料。第二电活性材料和/或第四电活性材料中的至少一个选自：氧化硅，活性碳，硬碳，软碳，多孔碳材料，石墨，石墨烯，碳纳米管，碳干凝胶，中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球，掺杂杂原子的碳材料，贵金属的金属氧化物，RuO2，过渡金属，过渡金属的氢氧化物，MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2，聚苯胺（PANI），聚吡咯（PPy），聚噻吩（PTh）及其组合。
在一个方面，第三负电极包含第三负电极材料，该第三负电极材料选自：锂金属，锂合金，硅（Si），硅合金，氧化硅，硬碳，软碳，石墨，石墨烯，碳纳米管，锂钛氧化物（Li4Ti5O12），锡（Sn），氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），钛铌氧化物（TixNbyOz，其中0≤x≤2，0≤y≤24，且0≤z≤64），硫化亚铁（FeS）及其组合。
在一个方面，第一正电极，第二正电极，第三负电极和第四负电极中的每一个分别包括在其上设置有电活性层的集电器。集电器的一部分限定多个导电极耳。
在一个方面，电化学电池组装件包括至少三个正极电连接器和至少三个负极电连接器。
在某些其他方面，本公开内容涉及一种电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其包括具有第一极性的第一正电极和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第一导电极耳。还包括具有第一极性的第二正电极，该第二正电极具有与第一正电极不同的活性材料，和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第二导电极耳。还包括第三负电极，该第三负电极具有与第一极性相反的第二极性，和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第三导电极耳。还提供了第四负电极，该第四负电极具有第二极性和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第四导电极耳。至少两个第一导电极耳和至少两个第二导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以分别限定多个正极电连接器。此外，至少两个第三导电极耳和至少两个第四导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以限定与多个正极电连接器间隔开的多个负极电连接器，从而在大功率充电和放电期间降低电流密度。
在一个方面，第一正电极或第三负电极包含高能量容量的电活性材料。第二正电极或第四负电极包含高功率容量的电活性材料。第一正电极或和第三负电极限定锂离子电池组，和第二正电极和/或第四负电极限定电容器。
在一个方面，至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的三个边缘上的三个导电极耳。至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的三个边缘上的三个导电极耳。
在一个方面，至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘上的三个导电极耳。至少两个第四导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘上的三个导电极耳。
在一个方面，第一正电极包含选自以下的第一电活性材料：LiNiMnCoO2，Li(NixMnyCoz)O2)，其中0 ≤ x ≤ 1，0 ≤ y ≤ 1，0 ≤ z ≤ 1，且x+y+z = 1，LiNiCoAlO2，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (其中0 ≤ x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNixMn1-xO2 (其中0 ≤ x ≤ 1)，LiMn2O4，Li1+xMO2 (其中M为Mn、Ni、Co、Al之一且0 ≤ x ≤ 1)，LiMn2O4 (LMO)，LiNixMn1.5O4，LiV2(PO4)3，LiFeSiO4，LiMPO4（其中M为Fe，Ni，Co和Mn中的至少一种），活性炭及其组合。第三负电极包含选自以下的第三负电极材料：锂金属，锂合金，硅（Si），硅合金，氧化硅，活性炭，硬碳，软碳，石墨，石墨烯，碳纳米管，锂钛氧化物（Li4Ti5O12），锡（Sn），氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），铌钛氧化物（TixNbyOz，其中0≤x≤2，0≤y≤24，且0≤z≤64），硫化亚铁（FeS）及其组合。第二正电极包含第二电活性材料，和第四负电极包含第四电活性材料，其中第二电活性材料和/或第四电活性材料中的至少一个选自：氧化硅，活性炭，硬碳，软碳，多孔碳材料，石墨，石墨烯，碳纳米管，碳干凝胶，中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球，掺杂杂原子的碳材料，贵金属的金属氧化物，RuO2，过渡金属，过渡金属的氢氧化物，MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2，聚苯胺（PANI），聚吡咯（PPy），聚噻吩（PTh）及其组合。
在还其他方面，本公开内容涉及一种电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件。该组装件包括具有第一极性和至少两个第一导电极耳的第一正电极，该第一导电极耳设置在第一正电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上。具有第一极性的第二正电极配备有设置在第二正电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上的至少两个第二导电极耳。还包括具有与第一极性相反的第二极性和至少两个第三导电极耳的第三负电极，该第三导电极耳设置在第三负电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上。第四负电极具有第二极性和至少两个第四导电极耳，该第四导电极耳设置在第四负电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上。第一正电极或第三负电极包含高能量容量的电活性材料，和第二正电极或第四负电极包含高功率容量的电活性材料。至少两个第一导电极耳和至少两个第二导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以分别限定至少一个正极电连接器。至少两个第三导电极耳和至少两个第四导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以限定至少一个负极电连接器，从而在大功率充电和放电期间降低电流密度。
在一个方面，电化学电池组装件具有至少一个电池边缘，该电池边缘包括正极电连接器和间隔开的负极电连接器两者。
根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。该概述中的描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文描述的附图仅出于所选实施方案的说明性目的，而不是所有可能的实现方式，并不旨在限制本公开内容的范围。
图1A-1B。图1A示出了单个高功率锂离子袋式电池中的电流分布。图1B示出了锂离子电化学电池中各种部件的更详细的分解图，其中示出了在放电期间从负电极流向正电极的电流。
图2示出了根据Journal of the Electrochemical Society, 161 (14) pp.A2168-A2174 (2014)的数据再现的、以5C速率在环境空气中放电的锂离子袋式电池的热图像，其中示出了在正电极附近产生的高水平的热量。
图3是根据本公开内容的各个方面的电容器辅助的锂离子电池组的简化示例的示意图。
图4A-4B。图4A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件在四个不同边缘上具有极耳的电极部件。图4B示出了具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中电化学电池组装件的每个边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器。
图5示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件中的各个部件的分解图，类似于图4A-4B，其中示出了电流分布。
图6A-6B。图6A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在三个不同边缘上具有极耳的电极部件。图6B示出了具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中电化学电池组装件的三个边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器。
图7A-7B。图7A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在三个不同边缘上具有极耳的电极部件。图7B示出了具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中电化学电池组装件的两个边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器，一个边缘具有正极电连接器，和一个边缘具有负极电连接器。
图8A-8B。图8A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同边缘上具有极耳的电极部件。图8B示出了具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中电化学电池组装件的两个相对边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器。
图9A-9B。图9A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同但邻接的边缘上具有极耳的电极部件。图9B示出具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中一个边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器，第一邻接边缘具有正极电连接器，和第二邻接边缘具有负极电连接器，使得第一邻接边缘和第二邻接边缘彼此相对。
图10A-10B。图10A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个邻接边缘上具有连续的L形极耳的电极部件。图10B示出了具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中第一边缘具有正极电连接器，邻接的第二边缘具有负极电连接器，第三边缘具有负极电连接器，和第四边缘具有正极电连接器；使得第一对相对的边缘具有正极电连接器和相对的负极电连接器，和第二对相对的边缘也具有正极电连接器和相对的负极电连接器。
图11A-11B。图11A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同的相对边缘上具有极耳的正电极部件和在两个不同的相对边缘上具有极耳的负电极部件。图11B示出了具有多个正极电连接器和多个负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中第一边缘具有正极电连接器，邻接的第二边缘具有负极电连接器，第三边缘具有正极电连接器，和第四边缘具有负极电连接器；使得第一对相对的边缘具有正极电连接器和相对的正极电连接器，和第二对相对的边缘还具有负极电连接器和相对的负极电连接器。
图12A-12B。图12A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有两个不同的相对边缘上具有极耳的正电极部件和在一个边缘上具有单个极耳的负电极部件。图12B示出了具有多个正极电连接器和负极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中第一边缘具有正极电连接器，邻接的第二边缘具有负极电连接器，和第三边缘具有正极电连接器。
图13A-13B。图13A示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在单个边缘上具有极耳的正电极部件和在两个不同的相对边缘上具有极耳的负电极部件。图13B示出了具有多个负极电连接器和正极电连接器的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的示意图，其中第一边缘具有负极电连接器，邻接的第二边缘具有正极电连接器，和第三边缘具有负极电连接器。
图14A-14B。图14A示出了根据本公开内容的某些方面制造的棱柱形锂离子电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该棱柱形锂离子电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件在正电极部件的两个邻接边缘上具有连续的L形极耳和在负电极部件的两个邻接边缘上具有连续的L-形极耳。图14B示出了组装图14B中的部件的堆叠以形成具有一对相对的边缘（其具有正极电连接器和相对的负极电连接器）以及在不具有正极或负极电连接器的边缘上的冷却箔的电池组芯。
贯穿附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部分。
具体实施方式
提供了示例性实施方案以使本公开内容是彻底的并向本领域技术人员充分传达其范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、组分、装置和方法的实例，以提供本公开内容的实施方案的充分理解。对本领域技术人员显而易见的是，不需要使用具体细节，示例性实施方案可以具体体现为许多不同的形式，且它们都不应被视为限制本公开内容的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。
本文所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案而无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，本文所用的单数形式"一个"、"一种"和"该"可旨在还包括复数形式。术语"包含"、"包括"、"含有"和"具有"是包括性的，因此规定了所述特征、要素、组合物、步骤、整数、操作和/或组分的存在，但不排除一种或更多种其它特征、整数、步骤、操作、要素、组分和/或其集合的存在或加入。尽管开放式术语"包括"应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面，该术语可替代地理解为更具限制性和局限性的术语，如"由……组成"或"基本由……组成"。由此，对叙述组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤的任意给定实施方案，本公开内容还具体包括由或基本由此类所述组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤组成的实施方案。在"由……组成"的情况下，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤，而在"基本由……组成"的情况下，从此类实施方案中排除实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤，但是不实质影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤可以包括在该实施方案中。
本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或例示的特定次序实施，除非明确确定为一定的实施次序。还要理解的是，除非另行说明，可以使用附加或替代的步骤。
当组件、元件或层被提到在另一元件或层"上"，被"啮合"、"连接"或"耦合"到另一元件或层，其可以直接在另一部件、元件或层上，被啮合、连接或耦合到另一部件、元件或层上，或可能存在中间元件或层。相反，当一种元件被提到直接在另一元件或层上，被"直接啮合"、"直接连接"或"直接耦合"到另一元件或层，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如"之间"vs"直接在...之间"，"相邻"vs"直接相邻"等)。本文所用的术语"和/或"包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中用于描述各种步骤、要素、部件、区域、层和/或区段，但这些步骤、要素、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制，除非另外指明。这些术语仅用于将一个步骤、要素、部件、区域、层或区段区分于另一步骤、要素、部件、区域、层或区段。除非文中清楚明示，术语如"第一"、"第二"和其它数值术语在本文中使用时并不暗示顺序或次序。因此，下文论述的第一步骤、要素、部件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、要素、部件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。
为了容易描述，在本文中可以使用空间或时间上相对的术语，如"之前"、"之后"、"内"、"外"、"下"、"下方"、"下部"、"上"、"上部"等描述如附图中所示的一种要素或特征与其他要素或特征的关系。空间或时间上相对的术语可能旨在包括除附图中所示的取向外该装置或系统在使用或操作中的不同取向。
在整个本公开内容中，数值代表近似测量值或范围界限以包括与给定值的轻微偏差和大致具有所列值的实施方案以及确切具有所列值的实施方案。除了在详述最后提供的工作实施例中之外，本说明书(包括所附权利要求)中的参数(例如量或条件)的所有数值应被理解为在所有情况中被术语"约"修饰，无论在该数值前是否实际出现"约"。"约"是指所述数值允许一定的轻微不精确(接近精确值；大致或合理地接近该值；几乎)。如果由"约"提供的不精确性在本领域中不以这种普通含义理解，本文所用的"约"至少是指可能由测量和使用此类参数的普通方法造成的变动。例如，"约"可以包含小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%和在某些方面任选小于或等于0.1%的变动。
此外，范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对这些范围给出的端点和子范围。
现在将参考附图更全面地描述示例性实施方案。
增加锂离子电化学电池功率的一种方法是创建系统，该系统包括具有高能量容量的电活性材料和高功率容量的电活性材料两者的电极（例如，包含高能量容量的电活性材料的第一正电极和包含高功率容量的电活性材料的第二正电极）。能量容量或密度是电池组可以存储的相对于其质量的能量的量（瓦特-小时/千克（Wh/kg））。功率容量或密度是电池组可以产生的相对于其质量的功率的量（瓦特/千克（W/kg））。将这种高功率活性材料集成到锂离子电化学电池中，并因此可用于在锂离子电化学电池中创建电容器。
因此，本技术涉及包括电容器或混合型超级电容器-电池组系统（例如，电容器辅助电池组（“CAB”））的电化学电池，其结合了电容器的高功率密度与锂离子电池组的高能量密度；作为非限制性示例，其可以用于例如汽车或其他车辆（例如摩托车，船只），但也可以用于诸如消费者电子装备之类的各种其他工业和应用。
然而，包含高功率容量的材料会导致更高的充电量，和在电化学装置的充电和放电期间引起潜在的热管理问题。锂离子电池的高功率性能可能会受到电极内电流的限制，特别是对于具有瞬时高功率提升/再生的混合型电容器辅助电池组设计。在大电流充电或放电期间，可以观察到大的温度/热梯度。增加热梯度可能导致每个电极的老化状态不一致，从而可能影响电池的耐用性。
典型的锂离子电池组包括与第二电极（例如负电极或阳极）相对的第一电极（例如正电极或阴极）和设置在其间的分隔体和/或电解质。通常，在锂离子电池组包中，电池组或电池可以被电连接（例如，成堆）以增加总输出。锂离子电池组通过使锂离子在第一和第二电极之间可逆地通过而运行。例如，锂离子可在电池组充电期间从正电极移动到负电极，和在电池组放电时可沿相反方向移动。电解质适合于传导锂离子，并且可以是液体、凝胶或固体形式。
在混合型电容器-电池组系统中（例如，电容器辅助的电池组），电容器可以与锂离子电池组或电池堆集成在一起。电容器可包括一个或多个电容器部件或层，例如可与相应的负电极或阳极结合用作电容器的正电极或阴极，其与形成锂离子电池组的一个或多个电极平行或堆叠。所述一个或多个电容器部件或层可集成在限定锂离子电池组或堆的壳体内，以使电容器部件也与锂离子电池组的电解质连通。混合型电池组包或电池堆中的每个负电极和正电极和电容器部件都可以连接到集电器（通常是金属，例如用于阳极和/或电容器辅助的阳极的铜和用于阴极和/或电容器辅助的阴极的铝）。在电池组使用期间，与（堆叠的）电极关联的集电器通过外部电路连接，该外部电路允许电子产生的电流在电极之间通过，以补偿锂离子的传输。
作为背景，图1A-1B示出了单个高功率锂离子袋式电池10中的电流分布，如在Electrochimica Acta, 133 pp. 197-208 (2014)中描述的那样，该文献的相关部分通过引用并入本文。可以看出，电流在负电极极耳12和正电极极耳14之间流动。如图1B所示，示出了具有可组装在一起的平面电极的简化锂离子电池组。负电极极耳12电连接到内部负极集电器16和负电极活性层18，它们一起限定负电极。类似地，正电极极耳14电连接到内部负极集电器20和正电极活性层22，它们一起限定正电极。正电极和负电极通过多孔分隔体24相互电隔离。可以看出，电流通常集中在正电极极耳14和负电极极耳12附近的区域中。z方向上的箭头通常对应于反应电流和在放电过程中锂离子（Li+）从负电极向正电极的传输。x-y平面中的箭头是当电流在放电过程中从负电极流向正电极时在电极上的电流流动路径。
图2示出了根据Journal of the Electrochemical Society, 161 (14) pp.A2168-A2174 (2014)（该文献的相关部分通过引用并入本文）的数据再现的、以5C速率在环境空气中放电的锂离子袋式电池的热图像，表明在正电极极耳14附近产生的高水平的热量。y轴的温度范围是33℃至41℃。C速率是锂离子电池组相对于其最大容量放电的速率，其中1C的速率也称为一小时放电，而5C的放电是在约12分钟内完全放电。可以看出，在锂离子电化学电池的高功率运行期间观察到不均匀的热分布，其中在某些条件下，正电极极耳14电连接器可能是最热的区域。在大电流充电或放电期间，会观察到不希望的温度/热梯度。随着电化学电池内的热梯度增加，这可能导致每个电极的老化不一致，这会影响电池的耐用性。这样，锂离子混合型电化学电池的高功率性能受到热调节和电极内电流的限制，特别是对于提供瞬时高功率提升和再生或再充电的混合型电容器辅助电池组设计而言。如本文中所使用的，高功率充电和放电可以视为大于或等于5C至小于或等于约50C的充电或放电速率持续大于或等于约0.05秒至小于或等于30秒的时间。
图3示出了电容器辅助的锂离子电化学电池（例如电池组）30的示例性示意图。电容器辅助电池组30包括至少两个正电极40、50和至少两个负电极60、70。电容器辅助电池组30可以进一步包括电解质100。第一正电极40可以平行于第二正电极50，和负电极60可以设置在其间。第二负电极70可以平行于与负电极60相对的第二正电极50的侧面或表面。电极40、50、60、70中的每一个可具有设置在其间的多孔分隔体80，以在相反极性的电极之间提供电隔离。在具有液体电解质的设计中，电化学电池30包括分隔体结构。然而，在某些固体电解质设计中，在电化学电池中可能不需要分隔体80，因为固体电解质可以起到电绝缘体和离子导体两者的作用。
在某些方面，如图所示，电极40、50、60、70可以设置在包含电解质100的单个电池组壳体110内。然而，技术人员将理解，在各种其他方面，可以存在其他壳体系统或设计。例如，在某些变型方案中，第一正电极40和负电极60可以设置在具有第一电解质的第一壳体（例如，电池组壳体）内，和第二正电极50和第二负电极70可以设置在具有第二电解质的第二壳体（例如，电容器壳体）内。在这种情况下，第一电解质可以与第二电解质相同或不同。
在各个方面，电容器辅助电池组30可包括大于或等于约1重量％至小于或等于约25重量％，和在某些方面，任选地大于或等于约3重量％至小于或等于约20重量％的电解质100。电容器辅助电池组30中可以使用能够在电极40、50、60、70之间传导锂离子的任何合适的电解质100，无论是固体，液体还是凝胶形式。例如，电解质100可以是非水性的液体电解质溶液，其包含溶解在有机溶剂或有机溶剂混合物中的锂盐。电容器辅助电池组30中可以使用众多常规的非水性液体电解质溶液。
合适的锂盐通常包括惰性阴离子。可以溶解在有机溶剂或有机溶剂混合物中以形成非水性的液体电解质溶液的锂盐的非限制性列举包括六氟磷酸锂（LiPF6）；高氯酸锂（LiClO4），四氯铝酸锂（LiAlCl4），碘化锂（LiI），溴化锂（LiBr），硫氰酸锂（LiSCN），四氟硼酸锂（LiBF4），二氟草酸硼酸锂（LiBF2（C2O4））（LiODFB），四苯基硼酸锂（LiB（C6H5）4），双（草酸）硼酸锂（LiB（C2O4）2）（LiBOB），四氟草酸磷酸锂（LiPF4（C2O4））（LiFOP），硝酸锂（LiNO3），六氟砷酸锂（LiAsF6），三氟甲磺酸锂（LiCF3SO3），双（三氟甲烷磺酰亚胺）锂（LiTFSI）（LiN（CF3SO2）2），氟磺酰亚胺锂（LiN（FSO2）2）（LiFSI）及其组合。在某些变型方案中，锂盐选自六氟磷酸锂（LiPF6），双（三氟甲烷磺酰亚胺）锂（LiTFSI）（LiN（CF3SO2）2），氟磺酰亚胺锂（LiN（FSO2）2）（LiFSI）及其组合。
这些和其他类似的锂盐可以溶解在各种有机溶剂中，其包括但不限于各种碳酸烷基酯，例如环状碳酸酯（例如，碳酸亚乙酯（EC），碳酸亚丙酯（PC），碳酸亚丁酯（BC），碳酸氟代亚乙酯（FEC）），直链碳酸酯（例如碳酸二甲酯（DMC），碳酸二乙酯（DEC），碳酸乙基甲基酯（EMC）），脂族羧酸酯（例如甲酸甲酯，乙酸甲酯，丙酸甲酯），γ-内酯（例如，γ-丁内酯，γ-戊内酯），链结构醚（例如，1,2-二甲氧基乙烷（DME），1-2-二乙氧基乙烷，乙氧基甲氧基乙烷），环醚（例如四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃），1,3-二氧戊环（DOL）），硫化合物（例如环丁砜）及其组合。在各个方面，电解质100可包括大于或等于1M至小于或等于约2M浓度的一种或多种锂盐。在某些变型方案中，例如，当电解质具有大于约2M的锂浓度或离子液体时，电解质100可包括一种或多种稀释剂，例如碳酸氟代亚乙酯（FEC）和/或氢氟醚（HFE）。
在各个方面，电解质100可以是包含一种或多种固态电解质颗粒的固态电解质，该固态电解质颗粒可包括一种或多种基于聚合物的颗粒，基于氧化物的颗粒，基于硫化物的颗粒，基于卤化物的颗粒，基于硼酸盐的颗粒，基于氮化物的颗粒和基于氢化物的颗粒。这种固态电解质可以设置在多个层中以限定三维结构。在各个方面，基于聚合物的颗粒可以与锂盐混合以充当固体溶剂。
在某些变型方案中，基于聚合物的颗粒可包含一种或多种选自以下的聚合物材料：聚乙二醇，聚对苯醚（PPO），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚丙烯腈（PAN），聚偏二氟乙烯（PVDF），聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯（PVDF-HFP），聚氯乙烯（PVC）及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种聚合物材料可以具有等于约10-4 S/cm的离子电导率。
在各个方面，基于氧化物的颗粒可包含一种或多种石榴石陶瓷，LISICON型氧化物，NASICON型氧化物和钙钛矿型陶瓷。例如，一种或多种石榴石陶瓷可以选自：Li6.5La3Zr1.75Te0.25O12，Li7La3Zr2O12，Li6.2Ga0.3La2.95Rb0.05Zr2O12，Li6.85La2.9Ca0.1Zr1.75Nb0.25O12，Li6.25Al0.25La3Zr2O12，Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12，Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12及其组合。一种或多种LISICON型氧化物可以选自：Li14Zn(GeO4)4，Li3+x(P1−xSix)O4 (其中0 < x < 1)，Li3+xGexV1-xO4 (其中0 < x < 1)及其组合。一种或多种NASICON型氧化物可以限定为LiMMʹ(PO4)3，其中M和Mʹ独立地选自Al，Ge，Ti，Sn，Hf，Zr和La。例如，在某些变型方案中，一种或多种NASICON型氧化物可以选自：Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP) (其中0 ≤ x ≤ 2)，Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (LATP) (其中0 ≤ x ≤ 2)，Li1+xYxZr2-x(PO4)3 (LYZP) (其中0 ≤ x ≤ 2)，Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，LiTi2(PO4)3，LiGeTi(PO4)3，LiGe2(PO4)3，LiHf2(PO4)3及其组合。一种或多种钙钛矿型陶瓷可以选自：Li3.3La0.53TiO3，LiSr1.65Zr1.3Ta1.7O9，Li2x-ySr1-xTayZr1-yO3 (其中x=0.75y且0.60 < y < 0.75)，Li3/8Sr7/ 16Nb3/4Zr1/4O3，Li3xLa(2/3-x)TiO3 (其中0 < x < 0.25)及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种基于氧化物的材料可具有大于或等于约10-5 S/cm至小于或等于约10-3 S/cm的离子电导率。
在各个方面，基于硫化物的颗粒可以包含一种或多种选自以下的基于硫化物的材料：Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-MSx (其中M为Si、Ge和Sn，且0 ≤ x ≤ 2)、Li3.4Si0.4P0.6S4、Li10GeP2S11.7O0.3、Li9.6P3S12、Li7P3S11、Li9P3S9O3、Li10.35Si1.35P1.65S12、Li9.81Sn0.81P2.19S12、Li10(Si0.5Ge0.5)P2S12、Li(Ge0.5Sn0.5)P2S12、Li(Si0.5Sn0.5)PsS12、Li10GeP2S12 (LGPS)、Li6PS5X (其中X为Cl、Br或I)、Li7P2S8I、Li10.35Ge1.35P1.65S12、Li3.25Ge0.25P0.75S4、Li10SnP2S12、Li10SiP2S12、Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3、(1-x)P2S5-xLi2S (其中0.5 ≤ x ≤ 0.7)及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种基于硫化物的材料可具有大于或等于约10-7 S/cm至小于或等于约10-2 S/cm的离子电导率。
在各个方面，基于卤化物的颗粒可以包含一种或多种选自以下的基于卤化物的材料：Li2CdCl4，Li2MgCl4，Li2CdI4，Li2ZnI4，Li3OCl，LiI，Li5ZnI4，Li3OCl1-xBrx (其中0 < x <1)及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种基于卤化物的材料可具有大于或等于约10-8 S/cm至小于或等于约10-5 S/cm的离子电导率。
在各个方面，基于硼酸盐的颗粒可以包含一种或多种选自以下的基于硼酸盐的材料：Li2B4O7，Li2O-(B2O3)-(P2O5)及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种基于硼酸盐的材料可具有大于或等于约10-7 S/cm至小于或等于约10-6 S/cm的离子电导率。
在各个方面，基于氮化物的颗粒可以包含一种或多种选自以下的基于氮化物的材料：Li3N，Li7PN4，LiSi2N3，LiPON及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种基于氮化物的材料可具有大于或等于约10-9 S/cm至小于或等于约10-3 S/cm的离子电导率。
在各个方面，基于氢化物的颗粒可以包含一种或多种选自以下的基于氢化物的材料：Li3AlH6，LiBH4，LiBH4-LiX (其中X为Cl、Br和I之一)，LiNH2，Li2NH，LiBH4-LiNH2及其组合。在一个变型方案中，所述一种或多种基于氢化物的材料可具有大于或等于约10-7 S/cm至小于或等于约10-4 S/cm的离子电导率。
在还进一步的变型方案中，电解质100可以是准固体电解质，其包含上面详述的非水性液体电解质溶液和固态电解质系统的混合型，例如包含一种或多种离子液体和一种或多种金属氧化物颗粒，例如氧化铝（Al2O3）和/或二氧化硅（SiO2）。
当电解质100是液体时，多孔分隔体80可以包括例如微孔聚合物分隔体，该微孔聚合物分隔体包含可以是直链或支化的聚烯烃（包括由均聚物（源自单个单体成分）或杂聚物（源自多于一种单体成分）制成的那些）。在某些方面，所述聚烯烃可以是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、PE和PP的共混物或者PE和/或PP的多层结构化多孔薄膜。可商购的聚烯烃多孔分隔体26膜包括CELGARD® 2500（单层聚丙烯分隔体）和CELGARD® 2320（三层的聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯分隔体），可购自Celgard LLC。
当多孔分隔体80是微孔聚合物分隔体时，它可以是单层或多层的层压体。例如，在一种实施方案中，单层聚烯烃可以形成整个微孔聚合物分隔体80。在其他方面，分隔体80可以是纤维膜（其具有在相对表面之间延伸的大量的孔），和可以例如具有小于一毫米的厚度。然而，作为另一个示例，类似或不类似的聚烯烃的多个离散层可以组装来形成微孔聚合物分隔体80。微孔聚合物分隔体80还可以替代聚烯烃或除聚烯烃之外还包括其他聚合物，例如但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），聚偏二氟乙烯（PVdF），聚酰胺（尼龙），聚氨酯，聚碳酸酯，聚酯，聚醚醚酮（PEEK），聚醚砜（PES），聚酰亚胺（PI），聚酰胺-酰亚胺，聚醚，聚甲醛（例如乙缩醛），聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚丁烯，聚甲基戊烯，聚烯烃共聚物，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），聚苯乙烯共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚硅氧烷聚合物（例如聚二甲基硅氧烷（PDMS）），聚苯并咪唑（PBI），聚苯并噁唑（PBO），聚亚苯基，聚亚芳基醚酮，聚全氟环丁烷，聚偏二氟乙烯共聚物（例如 PVdF-六氟丙烯或（PVdF-HFP）），和聚偏二氟乙烯三元共聚物，聚氟乙烯，液晶聚合物（例如 VECTRANTM（Hoechst AG，德国）和ZENITE®（DuPont，Wilmington，DE）），聚芳酰胺，聚苯醚，纤维素材料，中孔二氧化硅和/或其组合。
此外，多孔分隔体80可以与陶瓷材料混合或者其表面可以涂覆有陶瓷材料。例如，陶瓷涂层可以包含氧化铝（Al2O3），二氧化硅（SiO2）或其组合。可以考虑各种常规可获得的聚合物和商业产品用于形成分隔体80。
重新参考图3，在各个方面，第一正电极40可以包括第一正极集电器42和一个或多个第一正极电活性材料层44。一个或多个第一正极电活性材料层44可以设置为与第一正极集电器42电连通。例如，第一正极电活性材料层44可以设置在第一正极集电器42的一个或多个平行表面处或之上。
在各个方面，第二正电极50可以包括第二正极集电器52和一个或多个第二正极电活性材料层54。一个或多个第二正极电活性材料层54可以设置为与第二正极集电器52电连通。例如，第二正极电活性材料层54可以设置在第二正极集电器52的一个或多个平行表面处或之上。如图所示，第二正极电活性材料层54可以设置在第二正极集电器52的每个相对侧面上以形成双层结构。
一个或多个第一正极电活性材料层44和一个或多个第二正极电活性材料层54可各自包含基于锂的正极电活性材料，该正极电活性材料能够进行锂的嵌入和脱嵌，吸收和解吸，合金化和去合金化，或镀覆和剥离，而充当电容器辅助电池组30的正极端子。在各个方面，一个或多个第一正极电活性材料层44可包含相同或不同的基于锂的正电极活性材料作为一个或多个第二正极活性材料层54。
在某些变型方案中，一个或多个第一正极电活性材料层44可以包含高能量容量的电活性材料。一个或多个第二正极电活性材料层54可以包含高功率容量的电活性材料。如将在下面进一步讨论的，每个电活性层还可以包含聚合物粘合剂和任选的多个导电颗粒。
高能量容量的电活性正极材料的比容量可以大于或等于约90 mAh/g，任选地大于或等于约120 mAh/g，任选地大于或等于约140 mAh/g，任选地大于或等于约160 mAh/g，任选地大于或等于约180 mAh/g，任选地大于或等于约200 mAh/g，任选地大于或等于约220mAh/g，和在某些变型方案中，任选地大于或等于约250 mAh/g。
高功率容量的电活性正极材料在锂离子插入和/或吸收过程中，相对于Li/Li+的电势可大于或等于约1V，任选地，在锂离子插入和/或吸收过程中，相对于Li/Li+的电势大于或等于约1.5V。
例如，一个或多个第一正极电活性材料层44和一个或多个第二正极电活性材料层44中的每一个可由包含一种或多种过渡金属阳离子的多个正极电活性颗粒（未示出）限定，该过渡金属例如锰（Mn），镍（Ni），钴（Co），铬（Cr），铁（Fe），钒（V）及其组合。可以将多个独立的此类正极电活性颗粒分层设置以限定一个或多个第一正极电活性材料层44和一个或多个第二正极电活性材料层54的三维结构。在某些变型方案中，一个或多个第一正极电活性材料层44和一个或多个第二正极电活性材料层54可进一步包括电解质100，例如多个电解质颗粒（未示出）。一个或多个第一正极电活性材料层44和/或一个或多个第二正极电活性材料层54可各自具有大于或等于约1μm至小于或等于约1,000μm的厚度。
在各个方面，一个或多个第一正极电活性材料层44和一个或多个第二正极电活性材料层54可各自为层状氧化物阴极、尖晶石阴极和聚阴离子阴极之一。例如，层状氧化物阴极（例如，岩盐层状氧化物）包含一种或多种选自以下的基于锂的正极电活性材料：LiCoO2(LCO)，LiNixMnyCo1-x-yO2 (其中0 ≤ x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (其中0 ≤x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNixMn1-xO2 (其中0 ≤ x ≤ 1)，和Li1+xMO2（其中M是Mn，Ni，Co和Al中的一种和0≤x≤1）。尖晶石阴极包含一种或多种选自以下的基于锂的正极电活性材料：LiMn2O4（LMO）和LiNixMn1.5O4。橄榄石型阴极包含一种或多种基于锂的正极电活性材料LiMPO4（其中M为Fe，Ni，Co和Mn中的至少一种）。聚阴离子阳离子包含例如磷酸盐如LiV2（PO4）3和/或硅酸盐如LiFeSiO4。以这种方式，一个或多个第一正极电活性材料层34和一个或多个第二正极电活性材料层54可各自（独立地）包含一种或多种选自以下的基于锂的正极电活性材料：LiCoO2 (LCO)，LiNixMnyCo1-x-yO2 (其中0 ≤ x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (其中0 ≤ x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNixMn1-xO2 (其中0 ≤ x ≤ 1)，Li1+xMO2 (其中M为Mn、Ni、Co、Al之一且0 ≤ x ≤ 1)，LiMn2O4 (LMO)，LiNixMn1.5O4，LiV2(PO4)3，LiFeSiO4，LiMPO4（其中M为Fe，Ni，Co和Mn中的至少一种）及其组合。
如上所述，在某些变型方案中，高功率容量的电活性材料可以在正电极40、50之一中。例如，第二正电极50中的一个或多个第二正极电活性材料层54可以包含活性材料，例如多孔碳材料，其包括活性碳（AC），碳干凝胶，碳纳米管（CNT），中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球和掺杂杂原子的碳材料。还可包含法拉第电容器材料，例如贵金属氧化物，例如RuO2，过渡金属氧化物或氢氧化物，例如MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni（OH）2等。由法拉第电容器材料给出的电容称为伪电容，其本质上是快速且可逆的氧化还原反应。其他电容器活性材料可包括导电聚合物，例如聚苯胺（PANI），聚噻吩（PTh），聚乙炔，聚吡咯（PPy）等。在仍然其他方面，高功率容量的电活性材料可以是选自以下的钛酸锂化合物：Li4+xTi5O12，其中0≤x≤3，其包括钛酸锂（Li4Ti5O12）（LTO），Li4-x a /3Ti5-2x a /3Crx a O12，其中0≤xa≤1，Li4Ti5-x bScx bO12，其中0≤xb≤1，Li4-x cZnx cTi5O12，其中0≤xc≤1，Li4TiNb2O7及其组合。
在某些变型方案中，高功率容量的电活性材料可以在正电极之一（例如，第二电极50）中，并且包含选自以下的电活性材料：活性炭，硬碳，软碳，多孔碳材料，石墨，石墨烯，碳纳米管，碳干凝胶，中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球，掺杂杂原子的碳材料，贵金属的金属氧化物，如RuO2，过渡金属，过渡金属的氢氧化物，MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2，聚苯胺（PANI），聚噻吩（PTh），聚乙炔，聚吡咯（PPy）等。
在各个方面，一种或多种基于锂的正极电活性材料可以任选地被涂覆（例如通过LiNbO3和/或Al2O3）和/或可以被掺杂（例如通过镁（Mg））。此外，在某些变型方案中，一种或多种基于锂的正极电活性材料可以任选地混合有（一个或多个第一正极电活性材料层44和一个或多个第二正极电活性材料层54可以任选地包含）提供电子传导路径的一种或多种导电材料和/或改善各个正电极40、50的结构完整性的至少一种聚合物粘合剂材料。例如，一个或多个第一正极电活性材料层44和/或一个或多个第二正极电活性材料层54可以包含大于或等于约30重量%至小于或等于约98重量%的一种或多种基于锂的正极电活性材料；大于或等于约0重量％至小于或等于约30重量％的导电材料；和大于或等于约0重量％至小于或等于约20重量％的粘合剂，和在某些方面，任选地大于或等于约1重量％至小于或等于约20重量％的粘合剂。
一个或多个第一正极电活性材料层44和/或一个或多个第二正极电活性材料层54可任选地与如下的粘合剂混合：如聚四氟乙烯（PTFE），羧甲基纤维素钠（CMC），苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR），聚偏二氟乙烯（PVDF），丁腈橡胶（NBR），苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS），聚丙烯酸锂（LiPAA），聚丙烯酸钠（NaPAA），海藻酸钠，海藻酸锂及其组合。导电材料可包括基于碳的材料，粉末镍或其他金属颗粒，或导电聚合物。基于碳的材料可以包括例如炭黑，石墨，乙炔黑（例如KETCHENTM黑或DENKATM黑），碳纤维和纳米管，石墨烯等的颗粒。导电聚合物的实例包括聚苯胺，聚噻吩，聚乙炔，聚吡咯等。
第一和第二正极集电器42、52可以促进电子在正电极40、50与外部电路之间的流动。例如，可中断的外部电路120和负载装置130可以（通过第一正极集电器42）连接第一正电极40和（通过第二正极集电器52）连接第二正电极50。正极集电器42、52可包括金属，例如金属箔，金属栅格或筛网，或金属网。例如，正极集电器42、52可以由铝，不锈钢和/或镍或本领域技术人员已知的任何其他合适的导电材料形成。在各个方面，第一和第二正极集电器42、52可以相同或不同。
在各个方面，负电极60可包括第一负极集电器62和一个或多个第一负极电活性材料层64。一个或多个第一负极电活性材料层64可以设置为与第一负极集电器62电连通。例如，一个或多个第一负极电活性材料层64可设置在第一负极集电器62的一个或多个平行表面处或附近。如图所示，第一负极电活性材料层64可以例如设置在第一负极集电器62处或之上，以限定双层结构。
类似于正极集电器42、52，第一负极集电器62可以包括金属，例如金属箔，金属栅格或筛网，或金属网。例如，第一负极集电器62可以由铜，铝或本领域技术人员已知的任何其他合适的导电材料形成。一个或多个第一负极电活性材料层64可以包含能够充当电容器辅助电池组30的负极端子的锂主体材料（例如，负极电活性材料）。一个或多个第一负极电活性材料层64可以由多个基于锂的负极电活性颗粒（未示出）限定。例如，电活性材料可以包括锂金属和/或锂合金；基于硅，包括例如硅或硅合金或氧化硅。电活性材料也可以包括石墨；碳质材料，包括例如一种或多种活性炭（AC），活性炭（AC），硬碳（HC），软碳（SC），石墨，石墨烯和碳纳米管（“CNT”）；和/或包含一种或多种接受锂的阳极材料，例如锂钛氧化物（Li4Ti5O12），一种或多种过渡金属（例如锡（Sn）），一种或多种金属氧化物（例如氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），钛铌氧化物（TixNbyOz，其中0≤x≤2，0≤y≤24，且0≤z≤64），和一种或多种金属硫化物（例如硫化亚铁（FeS））。
一个或多个第一负极电活性材料层64可各自包含选自以下的负极电活性材料：锂金属，锂合金，硅（Si），硅合金，氧化硅，活性炭（AC），硬碳（HC），软碳（SC），石墨，石墨烯，碳纳米管，锂钛氧化物（Li4Ti5O12），锡（Sn），氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），钛铌氧化物（TixNbyOz，其中0≤x≤2，0≤y≤24，且0≤z≤64），硫化亚铁（FeS）及其组合。一个或多个第一负极电活性材料层64可各自具有大于或等于约1μm至小于或等于约1,000μm的厚度。
在某些变型方案中，一个或多个第一负极电活性材料层64可以包含高能量容量的电活性材料。如下面将要描述的，第二负电极70中的一个或多个第二负极电活性材料层74可以包含高功率容量的电活性材料。高能量容量的负极电活性材料可以选自：含碳材料，硅，含硅合金，含锡合金及其组合。在某些变型方案中，高能量容量的电活性材料包括含碳化合物，例如无序碳和石墨碳/石墨。
在某些变型方案中，高功率容量的电活性材料可以在负电极60、70之一中，并且包括例如多孔碳材料的活性材料，多孔碳材料包括活性炭（AC），碳干凝胶，碳纳米管（CNT），中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球和掺杂杂原子的碳材料。还可包括法拉第电容器材料，例如贵金属氧化物，例如RuO2，过渡金属氧化物或氢氧化物，例如MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni（OH）2等。法拉第电容器材料给出的电容称为伪电容，其本质上是快速且可逆的氧化还原反应。其他电容器活性材料可包括导电聚合物，例如聚苯胺（PANI），聚噻吩（PTh），聚乙炔，聚吡咯（PPy）等。在仍然其他方面，高功率容量的电活性材料可以是选自以下的钛酸锂化合物：Li4+xTi5O12，其中0≤x≤3，其包括钛酸锂（Li4Ti5O12）（LTO），Li4-x a / 3Ti5-2x a /3Crx a O12，其中0≤xa≤1，Li4Ti5-x bScx bO12，其中0≤xb≤1，Li4-x cZnx cTi5O12，其中0≤xc≤1，Li4TiNb2O7及其组合。
在某些变型方案中，高功率容量的电活性材料可以在负电极60、70之一中，和包括选自以下的电活性材料：活性炭，硬碳，软碳，多孔碳材料，石墨，石墨烯，碳纳米管，碳干凝胶，中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球，掺杂杂原子的碳材料，贵金属的金属氧化物，如RuO2，过渡金属，过渡金属的氢氧化物，MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2，聚苯胺（PANI），聚噻吩（PTh），聚乙炔，聚吡咯（PPy）等。
在某些其他方面，负电极可以包含选自以下的负极电活性材料：锂金属，锂合金，硅（Si），硅合金，氧化硅，活性炭，硬碳，软碳，石墨，石墨烯，碳纳米管，锂钛氧化物（Li4Ti5O12），锡（Sn），氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），钛铌氧化物（TixNbyOz，其中0≤ x≤2、0≤y≤24，且0≤z≤64），硫化亚铁（FeS）及其组合。
在各个方面，一种或多种负极电活性材料可以任选地与提供电子传导路径的一种或多种导电材料和/或改善一种或多种电活性材料层64在负电极60中的结构完整性的至少一种聚合物粘合剂材料混合。例如，一个或多个第一负极电活性材料层64可包含大于或等于约0重量%至小于或等于约99重量%的负极电活性材料；大于或等于约0重量％至小于或等于约30重量％的导电材料；和大于或等于约0重量％至小于或等于约20重量％的粘合剂，和在某些方面，任选地大于或等于约1重量％至小于或等于约20重量％的粘合剂。
一个或多个第一负极电活性材料层64可任选地与如下的粘合剂混合：如聚四氟乙烯（PTFE），羧甲基纤维素钠（CMC），苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR），聚偏二氟乙烯（PVDF），丁腈橡胶（NBR），苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS），聚丙烯酸锂（LiPAA），聚丙烯酸钠（NaPAA），海藻酸钠，海藻酸锂及其组合。导电材料可包括基于碳的材料，粉末镍或其他金属颗粒，或导电聚合物。基于碳的材料可以包括例如炭黑，石墨，乙炔黑（例如KETCHENTM黑或DENKATM黑），碳纤维和纳米管，石墨烯等的颗粒。导电聚合物的实例包括聚苯胺，聚噻吩，聚乙炔，聚吡咯等。
在各个方面，第四负电极70可包括第二负极集电器72和一个或多个第二负极电活性材料层74。一个或多个第二负极电活性材料层74可以设置为与第二负极集电器72电连通。例如，一个或多个第二负极电活性材料层74可以设置在第二负极集电器72的一个或多个平行表面处或之上。一个或多个第二负极电活性材料层74可以包括类似于在第一负电极60的上下文中讨论的那些电活性材料。
类似于第一负极集电器72，第二负极集电器72可以包含金属，例如金属箔，金属栅格或筛网，或金属网。例如，第二负极集电器72可以由铜，铝或本领域技术人员已知的任何其他合适的导电材料形成。第二负极集电器72可以与第一负极集电器62相同或不同。第一和第二负极集电器62、72可促进电子在负电极60、70与外部电路120之间的流动。例如，可中断的外部电路120和负载装置130可以串联或并联地（通过第一负极集电器62）连接第一负电极60和（通过第二正极集电器72）连接第二负电极70。
在某些变型方案中，第一正电极可以包含高能量容量的正极电活性材料。第二正电极可包含高功率容量的电活性材料。第三负电极和第四负电极可包含相同的负极电活性材料。第一正电极和第三负电极限定锂离子电池组。第二正电极和第四负电极限定电容器。
图4A-4B和5示出了形成根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有用于在大功率充电和放电期间降低电流密度的电极部件，该电极部件在四个不同边缘上具有极耳。第一正电极160具有第一极性和限定四个侧边缘，其包括具有第一尺寸152（例如，长度）的两个边缘162。两个边缘162跨第一正电极160彼此平行和相对。还有两个边缘164，其具有大于第一尺寸的第二尺寸154（例如，长度），它们也跨第一正电极160彼此平行但相对。以这种方式，第一正电极160限定了大致矩形的形状。应当注意，在替代的变型方案中，矩形形状实际上可以是正方形，其中两个边缘162的第一长度和两个边缘164的第二长度可以相同。对于本文讨论的任何矩形形状都是如此。
第一正电极160具有两个第一导电极耳166，其设置在具有第一长度的至少一个边缘162和具有第二长度的至少一个边缘164上。如图4B所示，第一导电极耳166设置在所有四个边缘上，使得第一正电极160具有四个第一导电极耳166。每个极耳166定位在相应边缘162、164的第一侧面168上的位置。每个极耳166具有宽度156和高度158。每个极耳的宽度156小于每个边缘的长度的一半，例如，极耳宽度156可以为每个相应边缘的总长度的大于或等于约20％至小于或等于约45％。在某些方面，极耳166的高度158可大于或等于约5mm至小于或等于约30mm。在某些其他方面，极耳166的宽度156可以大于或等于约30mm至小于或等于约300mm。尽管每个极耳166可以具有相同的尺寸和矩形形状，但是它们的尺寸和形状也可以随边缘而变化。
第一正电极160包括其上设置有电活性层的集电器。在某些变型方案中，该集电器限定多个导电极耳166。因此，导电极耳166可以由与集电器相同的材料形成，例如金属箔。
还示出了具有与第一正电极160相同的第一极性的第二正电极170。在某些变型方案中，第二正电极170可以包括与第一正电极160不同的活性材料。第二正电极170限定四个侧边缘，其包括具有第一尺寸（例如，长度）的两个边缘172。两个边缘172跨第二正电极170彼此平行和相对。还有两个边缘174，其具有大于第一尺寸的第二尺寸（例如，长度），它们也跨第二正电极170彼此平行但相对。以这种方式，第二正电极170限定大致矩形的形状。
第二正电极170具有至少两个第一导电极耳176，其设置在具有第一长度的至少一个边缘172和具有第二长度的至少一个边缘174上。如图4B所示，第一导电极耳176设置在所有四个边缘上，使得第二正电极170具有四个第二导电极耳176。每个极耳176定位在相应边缘162、164的第一侧面178上的位置。第一正电极160的第一侧面168对应于第二正电极170的第一侧面178，使得极耳166、176可以对齐，叠置和连接在一起。每个极耳176可具有与在第一正电极160的上下文中描述的极耳166相同的特性和尺寸。
第二正电极170还包括其上设置有电活性层的集电器。在某些变型方案中，集电器进一步限定多个第二导电极耳176。因此，第二导电极耳176可以由与集电器相同的材料形成，例如金属箔。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中的下一个部件是分隔体180，其在第一和第二正电极160、170与将在此处描述的负电极之间提供电隔离。
第三负电极190具有与第一极性相反的第二极性。电极190限定四个侧边缘，其包括具有第一尺寸（例如，长度）的两个边缘192。两个边缘192跨电极190彼此平行和相对。还有两个边缘164，其具有大于第一尺寸的第二尺寸（例如，长度），它们也跨电极190彼此平行但相对。以这种方式，电极190限定大致矩形的形状。电极190具有至少两个第一导电极耳196，其设置在具有第一长度的至少一个边缘192和具有第二长度的至少一个边缘194上。第三导电极耳196设置在所有四个边缘上，使得电极190具有四个第三导电极耳196。每个极耳196定位在相应的边缘192、194的第二侧面198上的位置。值得注意的是，当它们彼此叠置时，第二侧面198沿着第一正电极160、170的边缘与第一侧面168、178相对。每个极耳196占据每个边缘的总长度的小于一半，例如，极耳宽度可以为每个相应边缘的总长度的大于或等于约20％至小于或等于约45％。在某些方面，极耳196的高度可以大于或等于约5mm至小于或等于约30mm。在某些其他方面，极耳196的宽度可以大于或等于约30mm至小于或等于约300mm。尽管每个极耳196可以具有相同的尺寸和矩形形状，但是它们的尺寸和形状也可以随边缘而变化。
第三负电极190包括其上设置有电活性层的集电器。在某些变型方案中，该集电器限定第三多个导电极耳196。因此，第三导电极耳196可以由与集电器相同的材料形成，例如金属箔。
第四负电极200具有与第三负电极190相同的第二极性。在某些变型方案中，第四负电极200可包括与第三负电极190不同的活性材料。在其他变型方案中，第三和第四负电极190、200可包含相同的活性材料。第四负电极200限定四个侧边缘，其包括具有第一尺寸（例如，长度）的两个边缘202。两个边缘202跨电极200彼此平行和相对。还有两个边缘204，其具有大于第一尺寸的第二尺寸（例如，长度），它们也跨电极200彼此平行但相对。以这种方式，电极200限定大致矩形的形状。
第四负电极200具有至少两个第四导电极耳206，其设置在具有第一长度的至少一个边缘192和具有第二长度的至少一个边缘194上。第四导电极耳206设置在所有四个边缘上，使得电极200具有四个第一导电极耳206。每个极耳206定位在相应边缘202、204的第一侧面208上的位置。第三负电极190的第二侧面198对应于电极200的第一侧面208，使得它们可以对齐，叠置和连接在一起。每个第四极耳206可具有与在第三负电极190的上下文中描述的极耳196或第一正极极耳166相同的特性和尺寸。
第四负电极200还包括其上设置有电活性层的集电器。在某些变型方案中，该集电器限定第四多个导电极耳206。因此，导电极耳206可以由与集电器相同的材料形成，例如金属箔。
然后，将第一正电极160，第二正电极170，分隔体180，第三负电极190和第四负电极200堆叠在一起以形成芯电池组装件210。如本领域技术人员将理解的，虽然未在图4A-4B和5中示出，但是部件的次序和排列可以与所示出的那些不同。例如，在一个变型方案中，芯电池组装件可包括第一正电极160，分隔体180，第三负电极190，另一个分隔体180，第二正电极170，分隔体180和第四负电极200，它们堆叠在一起以形成芯电池组装件。在芯电池组装件210中，每个边缘212限定第一侧面214和第二侧面216。值得注意的是，相对于每个边缘限定侧面，并且这些侧面改变相对的平行侧面的取向。第一侧面214对应于第一正电极160的第一侧面168和第二正电极170的第一侧面178。如上所述，当第一正电极160的多个第一导电极耳166和第二正电极170的多个第二导电极耳176堆叠组装时，第一正电极160的多个第一导电极耳166在第一侧面214上与第二正电极170的多个第二导电极耳176基本对齐，和因此形成共同的正极极耳218。基本对齐是指极耳通常具有相同的尺寸和因此在堆叠时彼此对齐，但是由于典型的制造工艺可能在公差或对齐方面存在一些小的偏差。类似地，当第三负电极190的多个第三导电极耳196和第四负电极200的多个第四导电极耳206堆叠组装时，第三负电极190的多个第三导电极耳196在第二侧面216上与第四负电极200的多个第四导电极耳206基本对齐，和因此形成共同的负极极耳220。
将芯电池组装件210并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150。共同的正极极耳218可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个正极电连接器230。正极电连接器230可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载和电源的端子。例如，电连接器的形成的某些实例可以包括使用一步式超声波焊接以将电极极耳箔与外部端子（例如，用于形成最终电池的外部极耳）焊接。替代地，可以首先使用超声波焊接来焊接电极极耳箔，然后使用超声波焊接来将箔与外部端子焊接。在另一个实例中，可以首先使用超声波焊接来焊接电极极耳箔，然后可以使用激光和/或电阻焊接来将箔与外部端子焊接。在某些方面，用于正电极的外部端子材料包括例如铝。
类似地，共同的负极极耳220可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个负极电连接器232。负极电连接器232可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于以与上述在正极电连接器230的上下文中相同的方式外部连接到负载、发电机或电源等的端子。在某些方面，用于负电极的外部端子材料包括例如铝，铜，镍和镀镍的铜。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150可以并入到其他部件，例如壳体或袋。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150的每个边缘234具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器。电化学电池的每个边缘上的多个正极和负极电连接器用于在运行和锂离子循环期间更均匀地分配电流，从而最大程度地减小高功率电池中的电流变化并最大程度地减小其中的电流密度，如图4B所示。更具体地，通过包括八个极耳，其中两个极耳连接到每个侧边缘上的正极或负极电连接器，该设计减小由连接到正极或负极电连接器的任何一个极耳所承载的电流和电流密度，这对于超高功率应用是特别有利的。这进而有助于在大功率充电和放电条件期间减少热点并减小热梯度。举例来说，将根据本公开内容的某些方面制造的具有八个极耳的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的性能与常规的用于对比的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的使用相同材料的两个极耳设计进行比较，最大电流密度降低了大于或等于约50％，任选地大于或等于约60％，任选地大于或等于约70％，和在某些变型方案中，任选地大于或等于约75％。最大电流密度的减小有利地减小了受充电/放电电流影响的热梯度。电流（或电流密度）越高，热梯度越大。因此，最大程度地减小电流密度有助于有利地减小热梯度。
通常，电化学电池可以指可以连接到其他单元的单元。多个电连接的电池，例如堆叠在一起的电池，可以被视为模块。包通常是指多个运行上连接的模块，它们可以以串联或并联连接的各种组合进行电连接。电池组模块因此可以封装在袋状结构、壳体中，或者与多个其他电池组模块一起定位以形成电池组包。在某些方面，电池组模块可以是棱柱形混合型电池电池组的一部分。
图5示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件中的各个部件的分解图，类似于图4A-4B，其中示出了在堆叠和组装的装置中将发生的每个电极160、170、190和200内的电流分布。
在某些方面，第一正电极160或第三负电极190包含高能量容量的电活性材料，和第二正电极170或第四负电极200包含高功率容量的电活性材料。以这种方式，第一正电极160和第三负电极190限定电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150内的锂离子电池组，而第二正电极170和第四负电极200限定电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150内的电容器。在某些方面，第一正电极160包含高能量容量的电活性材料，第二正电极170包含高功率容量的电活性材料，例如电容器材料。相应的第三和第四负电极190、200可以是用于相应锂离子电池组和电容器的相容的负极电活性材料。如本领域技术人员将理解的，在本公开内容的上下文中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的各个实施方案不限于单个电容器电极，而是可以具有堆叠在电池芯组装件内任何位置的多个电容器。因此，可以通过组装件中包括的电容器电极层的数量来调节电容器混合率。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图6A-6B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件250的另一个变型方案的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在三个不同的边缘上具有极耳的电极部件。为简明起见，除非另外具体说明，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件250的具有与先前描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中的那些相同的设计、功能和/或尺寸的部件将不再详细描述，但是可以共享与上述相同的特性和尺寸。
第一正电极260包括具有第一长度的两个边缘262和具有第二长度的两个边缘264，第二长度可以大于第一长度。第一正电极260具有三个第一导电极耳266。一个极耳266设置在具有第一长度的一个边缘262上，和两个极耳266分别设置在具有第二长度的两个边缘264上。因此，第一导电极耳266设置在第一正电极260的四个侧边缘中的三个上，使得一个侧边缘没有极耳。每个极耳266定位在相应边缘262、264的第一侧面268上的位置。
还示出了第二正电极270。在某些变型方案中，第二正电极270可以包括与第一正电极260不同的活性材料。第二正电极270包括具有第一长度的两个边缘272和具有第二长度的两个边缘274，第二长度任选地大于第一长度。第二正电极270具有三个第二导电极耳276。一个极耳276设置在具有第一长度的一个边缘272上，和两个极耳276设置在具有第二长度的两个边缘274上。因此，第一导电极耳276设置在第二正电极270的四个侧边缘中的三个上，使得一个侧边缘没有任何极耳。每个极耳276定位在相应边缘272、274的第一侧面278上的位置。
包括分隔体280。第三负电极290包括具有第一长度的两个边缘292和具有第二长度的两个边缘294，第二长度任选地大于第一长度。第三负电极290具有三个第三导电极耳296。一个极耳296设置在具有第一长度的一个边缘292上，和两个极耳296分别设置在具有第二长度的两个边缘294上。因此，第三导电极耳296设置在第三负电极290的四个侧边缘中的三个上，使得一个边缘没有任何极耳。每个极耳296定位在相应边缘292、294的第一侧面298上的位置。
第四负电极300包括具有第一长度的两个边缘302和具有第二长度的两个边缘304，第二长度任选地大于第一长度。在某些变型方案中，第四负电极300可以包括与第三负电极290不同的活性材料。第四负电极300具有三个第四导电极耳306。一个极耳306设置在具有第一长度的一个边缘302上，和两个极耳306分别设置在具有第二长度的两个边缘304上。因此，第四导电极耳306设置在四个侧边缘中的三个上，使得一个边缘没有和不具有任何极耳。每个极耳306定位在相应边缘302、304的第一侧面308上的位置。
然后，将第一正电极260，第二正电极270，分隔体280，第三负电极290和第四负电极300堆叠在一起以形成芯电池组装件310。在芯组装件310中，每个边缘312限定在第一侧面314处的位置和在第二侧面316处的位置。第一侧面314对应于第一正电极260的第一侧面268和第二正电极270的第一侧面278。当第一正电极260的多个第一导电极耳266和第二正电极270的多个第二导电极耳276组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极260的多个第一导电极耳266在第一侧面314上与第二正电极270的多个第二导电极耳276基本对齐，和因此形成共同的正极极耳318。类似地，当第三负电极290的多个第三导电极耳296和第四负电极300的多个第四导电极耳306堆叠组装时，第三负电极290的多个第三导电极耳296在第二侧面316上与第四负电极300的多个第四导电极耳306基本对齐，和因此形成共同的负极极耳320。
然后，将芯电池组装件310并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件250。共同的正极极耳318可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个正极电连接器330。正极电连接器330可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。这样的过程可以类似于先前描述的过程，在此将不再重复。类似地，共同的负极极耳320可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个负极电连接器332。负极电连接器332可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150可以在形成正极电连接器330和负极电连接器332之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋340。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件250的四个侧边缘334中的三个具有正极电连接器330和间隔开的负极电连接器332（对应于每个侧边缘312的第一侧面314和第二侧面316）。电化学电池的三个边缘上的多个正极和负极电连接器330、332用于在运行和锂离子循环期间更均匀地分配电流，从而最大程度地减小高功率电池中的电流变化并最大程度地减小其中的电流密度，如图6B所示。再次，通过包括六个极耳，其中两个极耳连接到电化学电池组装件三个侧边缘上的正极或负极电连接器，该设计减小由连接到正极或负极电连接器的任何一个极耳所承载的电流和电流密度，这对于超高功率应用是特别有利的。这进而有助于在大功率充电和放电条件期间减少热点并减小热梯度。举例来说，将根据本公开内容的某些方面制造的具有六个极耳的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的性能与常规的用于对比的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的使用相同材料的两个极耳设计进行比较，最大电流密度降低了大于或等于约45％，任选地大于或等于约50％，任选地大于或等于约60％，和在某些变型方案中，任选地大于或等于约70％。最大电流密度的减小有利地减小了受充电/放电电流影响的热梯度。电流（或电流密度）越高，热梯度越大。因此，最大程度地减小电流密度有助于有利地减小热梯度。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件250可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图7A-7B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件350的另一个变型方案的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在三个不同的边缘上具有极耳的电极部件。为简明起见，除非另外具体说明，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件350的具有与先前在图4A-4B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中的那些相同的设计、功能和/或尺寸的部件将不再详细描述，但是应理解为共享与上述相同的特性和尺寸。
第一正电极360包括具有第一长度的两个边缘362和具有第二长度的两个边缘364，第二长度可以大于第一长度。第一正电极360具有三个第一导电极耳366。一个极耳366设置在具有第一长度的一个边缘362上，和两个极耳366分别设置在具有第二长度的两个边缘364上。因此，第一导电极耳366设置在第一正电极360的四个侧边缘中的三个上，使得一个侧边缘没有极耳。第一边缘364上的极耳366定位在对应于相应边缘364的第一侧面368的位置。然而，具有第一长度的边缘362上的极耳366设置在对应于边缘362的中央区域369的位置。
还示出了第二正电极370。在某些变型方案中，第二正电极370可以包含与第一正电极360不同的活性材料。第二正电极370包括具有第一长度的两个边缘372和具有第二长度的两个边缘374，第二长度可以大于第一长度。第二正电极370具有三个第一导电极耳376。一个极耳376设置在具有第一长度的一个边缘372上，和两个极耳376分别设置在具有第二长度的两个边缘374上。因此，第一导电极耳766设置在第二正电极370的四个侧边缘中的三个上，使得一个侧边缘没有极耳。第一边缘374上的极耳376定位在对应于相应边缘374的第一侧面378的位置。然而，具有第一长度的边缘372上的极耳376设置在对应于边缘372的中央区域379的位置。
包括分隔体380。第三负电极390包括具有第一长度的两个边缘392和具有第二长度的两个边缘394，第二长度任选地大于第一长度。第三负电极390具有三个第三导电极耳396。一个极耳396设置在具有第一长度的一个边缘392上，和两个极耳396分别设置在具有第二长度的两个边缘394上。因此，第三导电极耳396设置在第三负电极390的四个侧边缘中的三个上，使得一个边缘没有任何极耳。具有第二长度的两个边缘294上的两个极耳396定位在第一侧面398上的位置。然而，具有第一长度的边缘392上的极耳396设置在对应于边缘392的中央区域399的位置。
第四负电极400可以包含与第三负电极390不同的活性材料。第四负电极400包括具有第一长度的两个边缘402和具有第二长度的两个边缘404，第二长度任选地大于第一长度。第四负电极400具有三个第四导电极耳406。一个极耳406设置在具有第一长度的一个边缘402上，和两个极耳406分别设置在具有第二长度的两个边缘404上。因此，第四导电极耳406设置在四个侧边缘中的三个上，使得一个边缘没有和不具有任何极耳。具有第二长度的两个边缘404上的两个极耳406定位在第一侧面408上的位置。然而，具有第一长度的边缘402上的极耳406设置在对应于边缘402的中央区域409的位置。
然后，将第一正电极360，第二正电极370，分隔体380，第三负电极390和第四负电极400堆叠在一起以形成芯电池组装件410。在芯组装件410中，具有第二长度的边缘412限定在第一侧面414处的位置和在第二侧面416处的位置。第一侧面414对应于第一正电极360的第一侧面368和第二正电极370的第一侧面378。当第一正电极360的多个第一导电极耳366和第二正电极370的多个第二导电极耳376组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极360的多个第一导电极耳366在第一侧面414上与第二正电极370的多个第二导电极耳376基本对齐，和因此形成共同的正极极耳418。类似地，具有第二长度的边缘412包括在第二侧面416上与第四负电极400的多个第四导电极耳406基本对齐的第三负电极390的多个第三导电极耳396。当它们组装（例如，堆叠）时，它们因此形成共同的负极极耳420。此外，具有第一长度的相对边缘422每个都具有共同的正极极耳418或共同的负极极耳420。边缘422上的共同的正极极耳418通过使第一正电极360的第一导电极耳366与第二正电极370的多个第二导电极耳376基本对齐而形成。具有第二长度的相对边缘422上的共同的负极极耳420通过使第三负电极390的多个第三导电极耳396与第四负电极400的多个第四导电极耳406基本对齐而形成。
然后，将芯电池组装件410并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件350。共同的正极极耳418可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个正极电连接器430。正极电连接器330可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。类似地，共同的负极极耳420可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个负极电连接器432。负极电连接器432可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件350可以在形成正极电连接器430和负极电连接器432之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋440。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件350的四个侧边缘434中的两个具有正极电连接器430和间隔开的负极电连接器432（对应于每个侧边缘412的第一侧面414和第二侧面416））。此外，每个相对的侧边缘436具有正极电连接器430或负极电连接器432之一。因此，电化学电池组装件的两个边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器，一个边缘具有单个正极电连接器，和相对边缘具有单个负极电连接器。
电化学电池的四个边缘上的多个正极和负极电连接器430、432用于在运行和锂离子循环期间更均匀地分配电流，从而最大程度地减小高功率电池中的电流变化并最大程度地减小其中的电流密度。通过包括与在电化学电池组装件的四个侧边缘上的正极或负极电连接器集成形成并与其连接的六个极耳，最大程度地减小由任何一个极耳承载的电流和电流密度，这对于超高功率应用是特别有利的。如先前所讨论的，这进而有助于在大功率充电和放电条件期间减少热点并减小热梯度。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件350可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图8A-8B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450的另一个变型方案的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同的平行侧边缘上具有极耳的电极部件。为简明起见，除非另外具体说明，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450的具有与先前在图4A-4B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中的那些相同的设计、功能和/或尺寸的部件将不再详细描述，但是应理解为共享与上述相同的特性和尺寸。
第一正电极460包括具有第一长度的两个边缘462和具有第二长度的两个边缘464，第二长度可以大于第一长度。第一正电极460具有两个第一导电极耳466。一个极耳466设置在具有第二长度的两个边缘464的每一个上。因此，第一导电极耳466设置在第一正电极460的四个侧边缘中的两个上，使得两个侧边缘462没有任何极耳。第一边缘464上的每个极耳466定位在对应于相应边缘464的第一侧面468的位置。
还示出了第二正电极470。在某些变型方案中，第二正电极470可以包含与第一正电极460不同的活性材料。第二正电极470包括具有第一长度的两个边缘472和具有第二长度的两个边缘474，第二长度可以大于第一长度。第二正电极470具有两个第一导电极耳476。一个极耳476设置在具有第二长度的两个边缘474的每一个上。因此，第一导电极耳476设置在第二正电极470的四个侧边缘中的两个上，使得两个侧边缘472没有任何极耳。第一边缘474上的极耳476定位在对应于相应边缘474的第一侧面478的位置。
包括分隔体480。第三电极490包括具有第一长度的两个边缘492和具有第二长度的两个边缘494，第二长度任选地大于第一长度。第三负电极490具有两个第三导电极耳496。一个极耳496设置在具有第二长度的两个边缘494的每一个上。因此，第三导电极耳496设置在第三负电极390的四个侧边缘中的两个上，使得两个边缘没有任何极耳。具有第二长度的两个边缘494上的两个极耳496定位在第一侧面498上的位置。
第四负电极500包括具有第一长度的两个边缘502和具有第二长度的两个边缘504，第二长度任选地大于第一长度。第四负电极500可以包含与第三负电极490不同的活性材料。第四负电极500具有两个第四导电极耳506。一个极耳506设置在具有第二长度的两个边缘504的每一个上。因此，第四导电极耳506设置在四个侧边缘中的两个上，使得两个边缘502没有和不具有任何极耳。具有第二长度的两个边缘504上的两个极耳506定位在第一侧面508上的位置。
然后，将第一正电极460，第二正电极470，分隔体480，第三负电极490和第四负电极500堆叠在一起以形成芯电池组装件510。在芯组装件510中，具有第二长度的边缘512限定在第一侧面514处的位置和在第二侧面516处的位置。第一侧面514对应于第一正电极460的第一侧面468和第二正电极470的第一侧面478。当第一正电极460的多个第一导电极耳466和第二正电极470的多个第二导电极耳476组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极460的多个第一导电极耳466在第一侧面514上与第二正电极470的多个第二导电极耳476基本对齐，和因此形成共同的正极极耳518。类似地，具有第二长度的边缘512包括在第二侧面516上与第四负电极500的多个第四导电极耳506基本对齐的第三负电极490的多个第三导电极耳496。当它们组装（例如，堆叠）时，它们因此形成共同的负极极耳520。
然后，将芯电池组装件510并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450。共同的正极极耳518可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个正极电连接器530。正极电连接器530可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。类似地，共同的负极极耳520可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个负极电连接器532。负极电连接器532可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450可以在形成正极电连接器530和负极电连接器532之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋540。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450的四个边缘中的两个平行的侧边缘534具有正极电连接器530和间隔开的负极电连接器532两者（对应于每个侧边缘512的第一侧面514和第二侧面516）。此外，相对的侧边缘536中的每一个没有任何极耳。因此，电化学电池组装件的两个相对边缘具有正极电连接器和间隔开的负极电连接器两者以限定四个极耳的混合型设计。
电化学电池两个边缘上的多个正极和负极电连接器530、532用于在运行和锂离子循环期间更均匀地分配电流，从而最大程度地减小电流变化并最大程度地减小高功率电池内的电流密度。通过包括与在电化学电池组装件的两个相对的平行侧边缘上的正极或负极电连接器集成形成并与其连接的四个极耳，改善了由任何一个极耳所承载的电流和电流密度，以实现更好的热分布，尤其是在大功率充电和放电条件期间。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450可以通过连续电极涂覆工艺形成，其中可以在连续沉积的电极（其以适当的间隔被间歇地切割）的两个侧面上产生极耳。替代地，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件450可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图9A-9B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件550的另一个变型方案的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同但邻接的边缘上具有极耳的电极部件。为简明起见，除非另外具体说明，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件550的具有与先前在图4A-4B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中的那些相同的设计、功能和/或尺寸的部件将不再详细描述，但是应理解为共享与上述相同的特性和尺寸。
第一正电极560包括具有第一长度的两个边缘562和具有第二长度的两个边缘564，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘562中的每一个都与具有第二长度的边缘564邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接。第一正电极560在具有第一长度的边缘562上具有第一导电极耳566。此外，第一正电极560在具有第二长度的边缘564上具有第二导电极耳567。因此，第一和第二导电极耳566、567设置在第一正电极560的四个邻接的侧边缘中的两个上，使得其他两个邻接的侧边缘562、564没有任何极耳。极耳566定位在对应于相应边缘562的第一侧面568的位置。极耳567定位在边缘564的中央，但是边缘564在拐角569附近的末端不被占据。
极耳566占据第一正电极560的边缘562的长度的小于一半，例如，极耳宽度可以为边缘总长度的大于或等于约20％至小于或等于约45％。在某些方面，极耳566的高度可以大于或等于约5mm至小于或等于约30mm。在某些其他方面，极耳566的宽度可以大于或等于约30mm至小于或等于约300mm。每个极耳567占据边缘564的总长度的大于一半，例如，极耳567的长度可以为边缘总长度的大于或等于约50％至小于或等于约90％。在某些方面，极耳567的高度可以大于或等于约5mm至小于或等于约30mm。在某些其他方面，极耳567的宽度可以大于或等于约50mm至小于或等于约600mm。因此，对于较低功率应用，极耳566可以视为小极耳，而对于高功率应用，极耳567可以视为大极耳。极耳566和567可以在尺寸和形状方面不同于图9A和9B中所示的那些。
还示出了第二正电极570，其可以包括与第一正电极560不同的活性材料。第二正电极570包括具有第一长度的两个边缘572和具有第二长度的两个边缘574，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘572中的每一个都与具有第二长度的边缘574邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第二正电极570在具有第一长度的边缘572上具有第一导电极耳576。此外，第二正电极570在具有第二长度的边缘574上具有第二导电极耳567。因此，第一和第二导电极耳576、577设置在第二正电极570的四个邻接的侧边缘中的两个上，使得其他两个邻接的侧边缘572、574没有任何极耳。极耳576定位在对应于相应边缘572的第一侧面578的位置。极耳577定位在边缘574的中央，但是边缘574在拐角579附近的末端不被占据。极耳576和577可具有与第一正电极560中的极耳566和567相同的大小和尺寸；为简明起见，在此将不再赘述。
包括分隔体580。第三负电极590包括具有第一长度的两个边缘592和具有第二长度的两个边缘594，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘592中的每一个都与具有第二长度的边缘594邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第三负电极590在具有第一长度的边缘592上具有第一导电极耳596。此外，第三负电极590在具有第二长度的边缘594上具有第二导电极耳597。因此，第一和第二导电极耳596、597设置在第三负电极590的四个邻接的侧边缘中的两个上，使得其他两个邻接的侧边缘592、594没有任何极耳。极耳596定位在对应于相应边缘592的第一侧面598的位置。极耳597定位在边缘594的中央，但是边缘594在拐角599附近的末端不被占据。尽管可以在边缘的不同区域上定位，但是极耳596和597可以具有与第一正电极560中的极耳566和567相同的大小和尺寸；为简明起见，在此将不再赘述。
第四负电极600可以包含与第三负电极590不同的活性材料。第四负电极600包括具有第一长度的两个边缘602和具有第二长度的两个边缘604，第二长度任选地大于第一长度。具有第一长度的边缘602中的每一个都与具有第二长度的边缘604邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第四负电极600在具有第一长度的边缘602上具有第一导电极耳606。此外，第四负电极600在具有第二长度的边缘604上具有第二导电极耳607。因此，第一和第二导电极耳606、607设置在电极600的四个邻接的侧边缘中的两个上，使得另外两个邻接的侧边缘602、604没有任何极耳。极耳606定位在对应于相应边缘602的第一侧面608的位置。极耳607定位在边缘604的中央，但是边缘604在拐角609附近的末端不被占据。尽管可以在边缘的不同区域上定位，但是极耳606和607可以具有与第一正电极560中的极耳566和567相同的大小和尺寸；为简明起见，在此将不再赘述。
然后，将第一正电极560，第二正电极570，分隔体580，第三负电极590和第四负电极600堆叠在一起以形成芯电池组装件610。在芯组装件610中，具有第一长度的边缘612限定在第一侧面614处的位置和在第二侧面616处的位置。第一侧面614对应于第一正电极560的第一侧面568和第二正电极570的第一侧面578。当第一正电极560的多个第一导电极耳566和第二正电极570的多个第二导电极耳576组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极560的多个第一导电极耳566在第一侧面614上与第二正电极570的多个第二导电极耳576基本对齐，和因此形成第一共同的正极极耳618。类似地，具有第二长度的边缘613包括第一正电极560的第二导电极耳567，当第一正电极560的第二导电极耳567与第二正电极570的多个第二导电极耳577组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极560的第二导电极耳567在第一侧面614上与第二正电极570的多个第二导电极耳577基本对齐，和因此在一个边缘613上形成第二共同的正极极耳619。
具有第一共同的正极极耳618的边缘612也具有第一共同的负极极耳620。第一共同的负极极耳620通过使第三负电极590的多个第三导电极耳596与第四负电极600的多个第四导电极耳606基本对齐而形成。类似地，具有第二长度的一个边缘613包括第二共同的负极极耳621。第二共同的负极极耳621通过当第三负电极590的第三导电极耳597与第四负电极600的第四导电极耳607组装在一起（例如，堆叠）时使第三负电极590的第三导电极耳597与第四负电极600的第四导电极耳607基本对齐而形成。
然后，将芯电池组装件610并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件550。第一共同的正极极耳618内的相应层可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一正极电连接器630。类似地，第二共同的正极极耳619层可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第二正极电连接器631。正极电连接器630、631可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。类似地，第一共同的负极极耳620可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一负极电连接器632。类似地，第二共同的负极极耳621层可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第二负极电连接器633。负极电连接器632、633可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件550可以在形成正极电连接器630、631和负极电连接器632、633之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋640。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件550的四个边缘中的一个侧边缘634具有正极电连接器630和间隔开的负极电连接器632两者（对应于每个侧边缘612的第一侧面614和第二侧面616）。此外，分别邻接于侧边缘634的两个平行边缘636具有正极电连接器631或负极电连接器633。此外，相对的侧边缘634没有任何极耳。如图所示，侧边缘634上的正极电连接器630和负极电连接器632是适合于低功率应用的相对较小的电连接器，而侧面636上的正极电连接器631或负极电连接器633具有相对较大的尺寸以用于较高功率应用。
通过包括与在电化学电池组装件的四个侧边缘上的正极或负极电连接器集成形成并与其连接的四个极耳，最大程度地减小由任何一个极耳承载的电流和电流密度，这对于超高功率应用是特别有利的。这进而有助于在大功率充电和放电条件期间减少热点并减小热梯度。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件550可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图10A-10B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650的另一个变型方案的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个邻接边缘上具有连续的L形极耳的电极部件。再次，除非另外具体说明，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650的具有与先前在图4A-4B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中的那些相同的设计、功能和/或尺寸的部件将不再详细描述，但是应理解为共享与上述相同的特性和尺寸。
第一正电极660包括具有第一长度的两个边缘662和具有第二长度的两个边缘664，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘662中的每一个都与具有第二长度的边缘664邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处彼此物理连接。因此，第一正电极660具有L形的第一导电极耳666，且该第一导电极耳666沿着具有第一长度的一个第一边缘662和一个第二边缘664延伸。极耳666占据边缘662和边缘664两者的大部分或全部长度，例如，L形的总极耳长度可以为边缘662和664两者的总累积长度的大于或等于约60％至小于或等于约100％。在某些变型方案中，L形极耳666的宽度与边缘662和边缘664的长度共同延伸。在某些方面，极耳666的高度652可以大于或等于约5mm至小于或等于约30mm。在某些其他方面，极耳666（当其跨邻接的边缘662、664延伸时）的宽度654可以大于或等于约50mm至小于或等于约600mm。其余的第一边缘662和第二边缘664不具有任何极耳。
还示出了第二正电极670，其可以包含与第一正电极660不同的活性材料。第二正电极670包括具有第一长度的两个边缘672和具有第二长度的两个边缘674，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘672中的每一个都与具有第二长度的边缘674邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处物理连接。第二正电极670具有L形的第二导电极耳676，且该第二导电极耳676沿着具有第一长度的一个第一边缘672和一个第二边缘674延伸。极耳676以与在第一正电极660的上下文中描述的极耳666相似的方式占据边缘672和边缘674两者的大部分或全部长度，和可以具有相同的尺寸。其余的第一边缘672和第二边缘674不具有任何极耳。
包括分隔体680。第三负电极690包括具有第一长度的两个边缘692和具有第二长度的两个边缘694，第二长度可以大于第一长度。具有第一长度的边缘692与具有第二长度的边缘694邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第三负电极690具有L形的第三导电极耳696，且该第三导电极耳696沿着具有第一长度的一个第一边缘692和一个第二边缘694延伸。极耳696以与极耳666相似的方式占据边缘692和边缘694两者的大部分或全部长度，和具有与在第一正电极660的上下文中所描述的相同的尺寸。然而，相比于极耳666在第一正电极660中的布置，第三导电极耳696设置在电极的相对侧面上和因此电极的相对边缘上。其余的第一边缘692和第二边缘694没有任何极耳。再次，第三负电极690中没有极耳的边缘在与第一和第二正电极660、670中没有极耳的边缘正相对的位置。
第四负电极700可具有与第三负电极690不同的活性材料。第四负电极700包括具有第一长度的两个边缘702和具有第二长度的两个边缘704，第二长度可以大于第一长度。具有第一长度的边缘702与具有第二长度的边缘704邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第四负电极700具有L形的第四导电极耳706，且该第四导电极耳706沿着具有第一长度的一个第一边缘702和一个第二边缘704延伸。极耳706以与在第一正电极660的上下文中描述的极耳666相似的方式占据边缘702和边缘704两者的大部分或全部长度。然而，相比于极耳666在第一正电极660中的布置，第四导电极耳706设置在电极的相对侧面上和因此电极的相对边缘上。其余的第一边缘702和第二边缘704不具有任何极耳。再次，第四负电极700中没有极耳的边缘在与第一和第二正电极660、670中没有极耳的边缘正相对的位置。
然后，将第一正电极660，第二正电极670，分隔体680，第三负电极690和第四负电极700堆叠在一起以形成芯电池组装件710。在芯组装件710中，当第一正电极660的第一导电L形极耳666和第二正电极670的第二导电L形极耳676组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极660的第一导电L形极耳666在芯电池组装件710的第一侧面612上与第二正电极670的第二导电L形极耳676基本对齐。类似地，在芯电池组装件710的与第一侧面712正相对的第二侧面714上，第三负电极690的第三导电L形极耳696与第二正电极700的第四导电L形极耳706基本对齐。如图所示，共同的正极极耳718在邻接的边缘713上由一部分接合的第一导电L形极耳666和第二导电L形极耳676形成。此外，两个不同的共同的负极极耳720在邻接的边缘715上由一部分接合的第三导电L形极耳696和第四导电L形极耳706形成。
然后，将芯电池组装件710并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650。第一共同的正极极耳718内的相应层的选择区域可以在选择区域中焊接和适当地覆盖或包覆以形成多个正极电连接器730。正极电连接器730可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。类似地，第一共同的负极极耳720可以在选择区域中焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成多个负极电连接器732。负极电连接器732可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650可以在形成正极电连接器730和负极电连接器732之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋740。
如图10A-10B的设计中所示，包括四个不对称的大极耳用于增强的电流分配。此外，使用间歇涂覆的电极和大面积的极耳形式的箔可以提供较低的电池电阻和更好的热分布。因此，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650具有多个正极电连接器和多个负极电连接器，其中第一边缘具有正极电连接器，邻接的第二边缘具有负极电连接器，第三边缘具有负极电连接器，和第四边缘具有正极电连接器。在这种设计中，第一对相对的边缘具有正极电连接器和负极电连接器。此外，第二对相对的边缘也具有正极电连接器和相对的负极电连接器。通过包括与在电化学电池组装件的四个侧边缘上的正极或负极电连接器集成形成并与其连接的四个极耳，最大程度地减小由任何一个极耳承载的电流和电流密度，这对于超高功率应用是特别有利的。这进而有助于在大功率充电和放电条件期间减少热点并减小热梯度。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图11A-11B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件750的各个部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同的相对边缘上具有极耳的正电极部件和在两个不同的相对边缘上具有极耳的负电极部件。
第一正电极760包括具有第一长度的两个边缘762和具有第二长度的两个边缘764，第二长度可以大于第一长度。多个第一导电极耳766沿着边缘764延伸。极耳766占据边缘764的大部分或全部长度，例如，该极耳的总极耳长度可以为边缘764的总累积长度的大于或等于约50％至小于或等于约100％。其余的第一边缘762不具有任何极耳。
还示出了第二正电极770，其可以包含与第一正电极760不同的活性材料。第二正电极770包括具有第一长度的两个边缘772和具有第二长度的两个边缘774，第二长度可以大于第一长度。多个第二导电极耳776沿着边缘774延伸，类似于上文的极耳766。其余的第一边缘772不具有任何极耳。
包括分隔体780。第三负电极790包括具有第一长度的两个边缘792和具有第二长度的两个边缘794，第二长度可以大于第一长度。多个第三导电极耳796沿着边缘792延伸和具有类似于上述极耳766的尺寸。其余的第一边缘794不具有任何极耳。
第四负电极800包括具有第一长度的两个边缘802和具有第二长度的两个边缘804，第二长度可以大于第一长度。多个第四导电极耳806沿着边缘802延伸和具有类似于上述极耳766的尺寸。其余的第一边缘804不具有任何极耳。
然后，将第一正电极760，第二正电极770，分隔体780，第三负电极790和第四负电极800堆叠在一起以形成芯电池组装件810。在芯组装件810中，当第一正电极760的多个第一导电极耳766和第二正电极770的多个第二导电极耳776组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极760的多个第一导电极耳766与第二正电极770的多个第二导电极耳776基本对齐，和因此形成第一共同的正极极耳818。类似地，当第三负电极790的第三导电极耳796与第四负电极800的第四导电极耳806组装在一起（例如，堆叠）时，共同的负极极耳820通过使第三负电极790的第三导电极耳796与第四负电极800的第四导电极耳806基本对齐而形成。
然后，将芯电池组装件810并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件750。共同的正极极耳818内的相应层可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一正极电连接器830。正极电连接器630可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。类似地，共同的负极极耳820可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一负极电连接器832。负极电连接器832可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件750可以在形成正极电连接器830和负极电连接器832之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋840。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件750的四个边缘中的每个侧边缘834具有正极电连接器830或负极电连接器832。因此，第一对由与一个负极电连接器正相对的一个正极电连接器830限定，而第二对也由与不同的负极电连接器830正相对的不同的正极电连接器830限定。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件750包括具有正极电连接器的第一边缘，具有负极电连接器的邻接第二边缘，具有正极电连接器的第三边缘和具有负极电连接器的第四边缘，以使第一对相对的边缘具有正极电连接器和相对的正极电连接器，和第二对相对的边缘也具有负极电连接器和相对的负极电连接器。通过包括与设置在电化学电池组装件的四个相对的侧边缘上的正极或负极电连接器集成形成并与其连接的四个大极耳，最大程度地减小由任何一个极耳承载的电流和电流密度，这对于超高功率应用是特别有利的。这进而有助于在大功率充电和放电条件期间减少热点并减小热梯度。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件750可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图12A-12B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在两个不同的相对边缘上具有极耳的正电极部件和在一个边缘上具有极耳的负电极部件。第一正电极860包括具有第一长度的两个边缘862和具有第二长度的两个边缘864，第二长度可以大于第一长度。多个第一导电极耳866沿着边缘864延伸。极耳866占据边缘864的大部分或全部长度，例如，该极耳的总极耳长度可以为边缘864的总累积长度的大于或等于约50％至小于或等于约100％。在某些方面，极耳866的高度可以大于或等于约5mm至小于或等于约30mm。在某些其他方面，极耳866的宽度可以大于或等于约50mm至小于或等于约600mm。其余的第一边缘862不具有任何极耳。
还示出了第二正电极870，其可以包含与第一正电极860不同的活性材料。第二正电极870包括具有第一长度的两个边缘872和具有第二长度的两个边缘874，第二长度可以大于第一长度。多个第二导电极耳876沿着边缘874延伸，类似于上文的极耳866，并且可以共享相同的尺寸。其余的第一边缘872不具有任何极耳。
包括分隔体780。第三负电极890包括具有第一长度的两个边缘892和具有第二长度的两个边缘894，第二长度可以大于第一长度。第三导电极耳896沿着边缘892延伸，并且具有类似于上述极耳866的尺寸。另外的边缘892和边缘894不具有任何极耳。
第四负电极900包括具有第一长度的两个边缘902和具有第二长度的两个边缘904，第二长度可以大于第一长度。第四导电极耳906沿着一个边缘902延伸，并且具有与上述极耳866相似的尺寸。另外的边缘902和边缘904不具有任何极耳。
然后，将第一正电极860，第二正电极870，分隔体880，第三负电极890和第四负电极900堆叠在一起以形成芯电池组装件910。在芯组装件910中，当第一正电极860的多个第一导电极耳866与第二正电极870的多个第二导电极耳876组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极860的多个第一导电极耳866与第二正电极870的多个第二导电极耳876基本对齐，和因此形成第一共同的正极极耳918。类似地，共同的负极极耳920通过当第三负电极890的第三导电极耳896与第四负电极900的第四导电极耳906组装在一起（例如，堆叠）时使第三负电极890的第三导电极耳896与第四负电极900的第四导电极耳906基本对齐而形成。
然后，将芯电池组装件910并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850。共同的正极极耳918内的相应层可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一正极电连接器930。正极电连接器930可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。类似地，共同的负极极耳920可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一负极电连接器932。负极电连接器932可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850可以在形成正极电连接器930和负极电连接器932之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋940。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850的四个边缘中的三个侧边缘934具有正极电连接器930或负极电连接器932。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850包括具有正极电连接器930的第一边缘936，具有负极电连接器932的邻接第二边缘938，具有正极电连接器930的第三边缘940。其余边缘没有任何电连接器。通过包括两个正极电连接器和一个负极电连接器，这种电化学电池组装件设计降低了内部正极端子温度和热梯度。这在其中正电极之一包含电容器活性材料的设计中可以是特别有利的。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850可以通过连续电极涂覆工艺形成，其中可以在连续沉积的电极（其以适当的间隔被间歇地切割）的一个或两个侧面上产生极耳。替代地，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件850可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图13A-13B示出了根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950的部件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件含有在一个边缘上具有极耳的正电极部件和在两个不同的相对边缘上具有极耳的负电极部件。
第一正电极960包括具有第一长度的两个边缘962和具有第二长度的两个边缘964，第二长度可以大于第一长度。第一导电极耳966沿着边缘962延伸。另外的边缘892和边缘894不具有任何极耳。极耳966占据边缘964的大部分或全部长度，例如，该极耳的总极耳长度可以为边缘964的总累积长度的大于或等于约50％至小于或等于约100％。极耳966可具有与上面在图12A中的第一正电极860的上下文中描述的极耳866相同的尺寸。
还示出了第二正电极970，其可以包含与第一正电极960不同的活性材料。第二正电极970包括具有第一长度的两个边缘972和具有第二长度的两个边缘974，第二长度可以大于第一长度。第二导电极耳976沿着边缘972延伸，其可以具有与极耳966相同的尺寸。
包括分隔体780。第三负电极990包括具有第一长度的两个边缘992和具有第二长度的两个边缘994，第二长度可以大于第一长度。多个第三导电极耳996沿着边缘992延伸，其可以具有与极耳966相同的尺寸。其余的第一边缘994不具有任何极耳。
第四负电极1000包括具有第一长度的两个边缘1002和具有第二长度的两个边缘1004，第二长度可以大于第一长度。多个第四导电极耳1006沿着边缘1002延伸，其可以具有与极耳966相同的尺寸。其余的第一边缘1004不具有任何极耳。
芯电池组装件1010通过使第一正电极960，第二正电极970，分隔体980，第三负电极990和第四负电极1000组装在一起而形成。在芯组装件1010中，当第一正电极960的第一导电极耳966与第二正电极970的第二导电极耳976组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极960的第一导电极耳966与第二正电极970的第二导电极耳976基本对齐，和因此形成第一共同的正极极耳1018。类似地，共同的负极极耳1020通过当第三负电极990的第三导电极耳996与第四负电极1000的第四导电极耳1006组装在一起（例如，堆叠）时使第三负电极990的第三导电极耳996与第四负电极1000的第四导电极耳1006基本对齐而形成。
将芯电池组装件1010并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950。共同的正极极耳1018内的相应层可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一正极电连接器1030。正极电连接器1030可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。类似地，共同的负极极耳1020可以焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成第一负极电连接器1032。负极电连接器1032可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载、发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950可以在形成正极电连接器1030和负极电连接器1032之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋1040。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950的四个边缘中的三个侧边缘具有正极电连接器1030或负极电连接器1032。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950包括具有负极电连接器1032的第一边缘1036，具有正极电连接器1030的邻接第二边缘1038，具有负极电连接器1032的第三边缘1040。其余的边缘1042没有任何电连接器。通过包括一个正极电连接器和两个负极电连接器，这种电化学电池组装件设计降低了内部负极端子温度和热梯度。这在其中负电极之一包含电容器活性材料的设计中可以是特别有利的。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950可以通过连续电极涂覆工艺形成，其中可以在连续沉积的电极（其以适当的间隔被间歇地切割）的一个或两个侧面上产生极耳。替代地，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件950可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
图14A-14B示出了根据本公开内容的某些方面制造的棱柱形锂离子电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的部件，该棱柱形锂离子电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件在正电极部件的两个邻接边缘上具有连续的L形极耳和在负电极部件的两个邻接边缘上具有连续的L-形极耳。图14B示出了组装图14B中的部件的堆叠以形成具有一对相对的边缘（其具有正极电连接器和相对的负极电连接器）以及在不具有正极或负极电连接器的边缘上的冷却箔的电池组芯。图14A-14B具有与在图10-10B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650类似的设计。再次，除非另外具体说明，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件1050的具有与先前在图4A-4B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件150中或先前在图10A-10B中描述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件650中的那些相同的设计、功能和/或尺寸的部件将不再详细描述，但是应理解为共享与上述相同的特性和尺寸。
第一正电极1060包括具有第一长度的两个边缘1062和具有第二长度的两个边缘1064，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘1062中的每一个都与具有第二长度的边缘1064邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处彼此物理连接。因此，第一正电极1060具有L形的第一导电极耳1066，且该第一导电极耳1066沿着具有第一长度的一个第一边缘1062和一个第二边缘1064延伸。极耳1066占据边缘1062和边缘1064两者的大部分或全部长度，例如，L形的总极耳长度可以为边缘1062和1064两者的总累积长度的大于或等于约50％至小于或等于约100％。在某些变型方案中，L形极耳1066的长度与边缘1062和边缘1064的长度共同延伸。其余的第一边缘1062和第二边缘1064不具有任何极耳。
还示出了第二正电极1070，其可以包含与第一正电极1060不同的活性材料。第二正电极1070包括具有第一长度的两个边缘1072和具有第二长度的两个边缘1074，第二长度可以大于第一长度。值得注意的是，具有第一长度的边缘1072中的每一个都与具有第二长度的边缘1074邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处物理连接。正电极1070具有L形的第二导电极耳1076，且该第二导电极耳1076沿着具有第一长度的一个第一边缘1072和一个第二边缘1074延伸。极耳1076以与在第一正电极1060的上下文中描述的极耳1066相似的方式占据边缘1072和边缘1074两者的大部分或全部长度。其余的第一边缘1072和第二边缘1074不具有任何极耳。
包括分隔体1080。第三电极1090包括具有第一长度的两个边缘1092和具有第二长度的两个边缘1094，第二长度可以大于第一长度。具有第一长度的边缘1092与具有第二长度的边缘1094邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第三负电极1090具有L形的第三导电极耳1096，且该第三导电极耳1096沿着具有第一长度的一个第一边缘1092和一个第二边缘1094延伸。极耳1096以与在第一正电极1060的上下文中描述的极耳1066相似的方式占据边缘1092和边缘1094两者的大部分或全部长度。然而，例如，相比于极耳1066在第一正电极1060中的布置，第三导电极耳1096设置在电极的相对侧上和因此电极的相对边缘上。其余的第一边缘1092和第二边缘1094不具有任何极耳。再次，第三负电极1090中没有极耳的边缘在与第一和第二正电极1060、1070中没有极耳的边缘正相对的位置。
第四负电极1100可以具有与第三负电极1090不同的活性材料。第四负电极1100包括具有第一长度的两个边缘1102和具有第二长度的两个边缘1104，第二长度可以大于第一长度。具有第一长度的边缘1102与具有第二长度的边缘1104邻接或相邻，这意味着它们在边缘拐角处连接或邻接。第四负电极1100具有L形的第四导电极耳1106，且该第四导电极耳1106沿着具有第一长度的一个第一边缘1102和一个第二边缘1104延伸。极耳1106以与在第一正电极1060的上下文中描述的极耳1066相似的方式占据边缘1102和边缘1104两者的大部分或全部长度。然而，相比于极耳1066在第一正电极1060中的布置，第四导电极耳1106设置在电极的相对侧面上和因此电极的相对边缘上。其余的第一边缘1102和第二边缘1104不具有任何极耳。再次，第四负电极1100中没有极耳的边缘在与第一和第二正电极1060、1070中没有极耳的边缘正相对的位置。
然后，将第一正电极1060，第二正电极1070，分隔体1080，第三负电极1090和第四负电极1100堆叠在一起以形成芯电池组装件1110。在芯组装件1110中，当第一正电极1060的第一导电L形极耳1066与第二正电极1070的第二导电L形极耳1076组装在一起（例如，堆叠）时，第一正电极1060的第一导电L形极耳1066在芯电池组装件1110的第一侧面1012上与第二正电极1070的第二导电L形极耳1076基本对齐。类似地，在芯电池组装件1110的与第一侧面1112正相对的第二侧面1114上，第三负电极1090的第三导电L形极耳1096与第二正电极1100的第四导电L形极耳1106基本对齐。如图所示，共同的正极极耳1118由接合的第一导电L形极耳1066和第二导电L形极耳1076形成。此外，共同的负极极耳1120由一部分接合的第三导电L形极耳1096和第四导电L形极耳1106形成。
然后，将芯电池组装件1110并入到和形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件1050。第一共同的正极极耳1118内的相应层的选择区域可以在选择区域焊接和适当地覆盖或包覆以形成正极电连接器1130。在其中形成共同的正极极耳1118的相应层没有焊接在一起的区域1122（即，在正极电连接器1130外部的区域）中，箔的层可以保持暴露和充当沿着电极边缘的冷却箔。这提供了电化学电池内的内部冷却。正极电连接器1130可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。
类似地，共同的负极极耳1120可以在选择区域中焊接在一起和适当地覆盖或包覆以形成负极电连接器1132。在其中形成共同的负极极耳1120的相应层没有焊接在一起的区域1124（即，在正极电连接器1132外部的区域）中，箔的层可以保持暴露和充当沿着电极边缘的冷却箔。这进一步提供了电化学电池内的内部冷却。负极电连接器1132可以连接到具有相同极性的其他电线，例如母线，电路，或者本身可以形成用于外部连接到负载，发电机或电源等的端子。电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件1050可以在形成正极电连接器1130和负极电连接器1132之前或之后并入到其他部件，例如壳体或袋1140。
因此，电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件1050具有设置在组装件1150的相对侧面上的正极电连接器和负极电连接器。此外，使用间歇涂覆的电极和大面积的极耳形式的箔可以提供较低的电池电阻，冷却和更好的热分布。
电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件1050可以通过在集电器箔上形成离散电极的间歇涂覆工艺来形成，其中将极耳在沿侧边缘的适当位置开槽到每个相应的离散电极中。
在各个方面，本公开内容提供了具有均匀热分布的用于超高功率混合型电化学电池的新颖电极设计，其特别适用于改善电池功率性能和耐用性的电容器辅助电池组。这些设计允许实现定向电流。例如，通过包括更多的极耳，在每个电极内产生更多的电子路径；因此与传统设计相比，电子通过电极的传导距离更短。
在某些变型方案中，电化学电池组装件中的每个电极可包括至少一个导电极耳，该导电极耳从电极的至少一个边缘突出和因此限定大于或等于约5mm至小于或等于约30mm的高度。在某些其他方面，从每个电极的边缘突出的每个极耳的宽度可以大于或等于约30mm至小于或等于约600mm，任选地大于或等于约30mm至小于或等于约300mm，或在其他变型方案中，任选地大于或等于约50mm至小于或等于约600mm。
在某些方面，在电容器辅助的混合型锂离子电化学电池中的任何给定电极可具有小于或等于约300mA/cm2的最大电流密度。例如，对于第一电极，第二电极，第三电极或第四电极中的至少一个，最大电流密度小于或等于约300mA/cm2。在某些变型方案中，第一电极，第二电极，第三电极和第四电极中的每一个的最大电流密度小于或等于约300mA/cm2。在某些变型方案中，最大电流密度小于或等于约250mA/cm2，任选地小于或等于约200mA/cm2，任选地小于或等于约150mA/cm2，任选地小于等于或等于约100mA/cm2，和在某些方面，任选地小于或等于约90mA/cm2。在某些方面，电化学电池内的相应电极内的电流密度为约0至小于或等于约90mA/cm2。电流（或电流密度）越高，热梯度越大。因此，最大程度地减小电流密度有助于有利地减小热梯度。
如上所述，相比于常规的用于对比的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的使用相同材料的两个极耳设计，根据本公开内容的某些方面制造的辅助的混合型锂离子电化学电池具有降低的电流密度。例如，最大电流密度降低了大于或等于约35％，任选地大于或等于约40％，任选地大于或等于约50％，任选地大于或等于约55％，任选地大于或等于约60％，任选地大于或等于约65％，任选地大于或等于约70％，和在某些变型方案中，任选地大于或等于约75％。
在某些其他方面，根据本公开内容制造的混合型锂离子电化学电池组装件可提供增强的热管理，例如相对较低的直流电阻（DCR）和较少的热量产生。举例来说，当将根据本公开内容的某些方面制造的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的性能与常规的用于对比的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的使用相同材料的两个极耳设计进行比较时，电极内的电子路径缩短，从而使得直流电阻（DCR）降低了大于或等于约10％，任选地大于或等于约20％，任选地大于或等于约30％，任选地大于或等于约40％，和在某些变型方案中，任选地大于或等于约50％。DCR越低，产生的热量越少（例如，Q = I2Rt，其中Q为热量，I为电流，R为电阻，和t为时间），从而得到所需的热管理更少且更简单的电化学电池。最大电流密度的减小有利地减小了受充电/放电电流影响的热梯度。此外，利用根据本公开内容制造的电化学电池可以实现更均匀的电磁干扰（EMI）反向场。
引入了本公开内容中描述的电极设计的超高功率混合型电化学电池具有更长的电池组寿命。在某些变型方案中，引入了本发明的电极设计的锂离子电化学电池基本上保持充电容量（例如，在预选范围内或在其他目标高容量使用中进行）大于或等于约5,000小时的电池组运行，任选地大于等于或等于约8,000小时的电池组运行，和在某些方面，大于或等于约10,000小时或更长的电池组运行（有源循环）。
在某些变型方案中，引入了本发明的电极设计的锂离子电化学电池能够在目标充电容量的20％内运行大于或等于约2年的时间（包括在环境条件下存储和有源循环时间），任选地大于或等于约3年，任选地大于或等于约4年，任选地大于或等于约5年，任选地大于或等于约6年，任选地大于或等于约7年，任选地大于或等于约8年，任选地大于或等于约9年，和在某些方面，任选地大于或等于约10年。
在其他变型方案中，引入了根据本公开内容的某些方面的本发明电极设计的锂离子电化学电池能够以小于或等于约30％的预选目标充电容量变化（因此具有最小充电容量衰减）运行至少约2,000个深度放电循环，任选地大于或等于约4,000个深度放电循环，任选地大于或等于约6,000个深度放电循环，任选地大于或等于约8,000个深度放电循环，和在某些变型方案中，任选地大于或等于约10,000个深度放电循环。
为了说明和描述目的提供了实施方案的上述描述。其无意穷举或限制本公开内容。一个特定实施方案的单个要素或特征通常不限于该具体实施方案，而是在适用时可互换并可用于所选实施方案，即使没有明确展示或描述。其也可以以许多方式改变。此类变动不应被视为背离本公开内容，所有这样的修改意在包括在本公开内容的范围内。

Claims (10)

1.电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其包括：
具有第一极性和至少两个第一导电极耳的第一正电极，该第一导电极耳设置在第一正电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上；
具有第一极性和至少两个第二导电极耳的第二正电极，该第二导电极耳设置在第二正电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上；
具有与第一极性相反的第二极性和至少两个第三导电极耳的第三负电极，该第三导电极耳设置在第三负电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上；和
具有第二极性和至少两个第四导电极耳的第四负电极，该第四导电极耳设置在第四负电极的至少一个第一边缘和与该第一边缘不同的至少一个第二边缘上，其中第二正电极包含与第一正电极不同的活性材料和/或第四负电极包含与第三负电极不同的活性材料，和至少两个第一导电极耳和至少两个第二导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以分别限定多个正极电连接器，和至少两个第三导电极耳和至少两个第四导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以限定与多个正极电连接器间隔开的多个负极电连接器，从而在大功率充电和放电期间降低电流密度。
2.根据权利要求1所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中第一正电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有大于第一长度的第二长度；
第二正电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有第二长度；
第三负电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有第二长度；和
第四负电极的至少一个第一边缘具有第一长度，和至少一个第二边缘具有第二长度；其中将第一正电极，第二正电极，第三负电极和第四负电极组装在一起以形成电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，该电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件限定具有第一长度的第一电池边缘和具有第二长度的第二电池边缘，其中多个正极电连接器中的至少一个和负极电连接器中的至少一个设置在第一电池边缘上，和多个正极电连接器中的至少一个和负极电连接器中的至少一个设置在电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件的第二电池边缘上。
3.根据权利要求1所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中第一正电极或第三负电极包含高能量容量的电活性材料，和第二正电极或第四负电极包含高功率容量的电活性材料，其中第一正电极和第三负电极限定锂离子电池组，和第二正电极和/或第四负电极限定电容器。
4.根据权利要求1所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的四个边缘中的每一个上的四个第一导电极耳，至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的四个边缘中的每一个上的四个第二导电极耳，至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的四个边缘中的每一个上的四个第三导电极耳，和至少两个第四导电极耳包括设置在第四负电极的四个边缘中的每一个上的四个第四导电极耳，其中电化学电池组装件限定四个各自包括正极电连接器和负极电连接器的电池边缘。
5.根据权利要求1所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的三个边缘中的每一个上的三个第一导电极耳，至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的三个边缘中的每一个上的三个第二导电极耳，至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘中的每一个上的三个第三导电极耳，和至少两个第四导电极耳包括设置在第四负电极的三个边缘中的每一个上的三个第四导电极耳，其中电化学电池组装件限定：
（i）三个电池边缘，其包括正极电连接器和负极电连接器两者；或者
（ii）具有正极电连接器和负极电连接器的第一电池边缘，具有正极电连接器和负极电连接器的第二电池边缘，具有正极电连接器的第三电池边缘，和具有负极电连接器的第四电池边缘。
6.根据权利要求1所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中：
第一正电极包含选自以下的第一电活性材料：LiNiMnCoO2，Li(NixMnyCoz)O2)，其中0≤x≤ 1，0≤ y≤ 1，0≤ z≤ 1，且x+y+z = 1， LiNiCoAlO2，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (其中0≤ x≤1且0≤ y≤ 1)，LiNixMn1-xO2 (其中0≤ x≤ 1)，LiMn2O4，Li1+xMO2 (其中M为Mn、Ni、Co、Al之一且0≤ x≤ 1)，LiMn2O4 (LMO)，LiNixMn1.5O4，LiV2(PO4)3，LiFeSiO4，LiMPO4（其中M为Fe，Ni，Co和Mn中的至少一种），活性炭及其组合；
第三负电极包含第三负电极材料，该第三负电极材料选自：锂金属，锂合金，硅（Si），硅合金，氧化硅，硬碳，软碳，石墨，石墨烯，碳纳米管，锂钛氧化物（Li4Ti5O12），锡（Sn），氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），钛铌氧化物（TixNbyOz，其中0≤x≤2，0≤y≤24，且0≤z≤64），硫化亚铁（FeS）及其组合；和
第二正电极包含第二电活性材料，和第四负电极包含第四电活性材料，其中第二电活性材料和第四电活性材料中的至少一个选自：活性炭，硬碳，软碳，多孔碳材料，石墨，石墨烯，碳纳米管，碳干凝胶，中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球，掺杂杂原子的碳材料，贵金属的金属氧化物，RuO2，过渡金属，过渡金属的氢氧化物，MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2，聚苯胺（PANI），聚吡咯（PPy），聚噻吩（PTh）及其组合。
7.电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其包括：
具有第一极性的第一正电极和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第一导电极耳；
具有第一极性的第二正电极，其包含与第一正电极不同的活性材料，和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第二导电极耳；
具有与第一极性相反的第二极性的第三负电极，和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第三导电极耳；和
具有第二极性的第四负电极和设置在至少一个第一边缘和至少一个第二邻接边缘上的至少两个第四导电极耳，其中至少两个第一导电极耳和至少两个第二导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以分别限定多个正极电连接器，和至少两个第三导电极耳和至少两个第四导电极耳在电化学电池组装件中基本对齐以限定与多个正极电连接器间隔开的多个负极电连接器，从而在大功率充电和放电期间降低电流密度。
8.根据权利要求7所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中第一正电极或第三负电极包含高能量容量的电活性材料，和第二正电极或第四负电极包含高功率容量的电活性材料，其中第一正电极或第三负电极限定锂离子电池组，和第二正电极和第四负电极限定电容器。
9.根据权利要求7所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中至少两个第一导电极耳包括设置在第一正电极的三个边缘上的三个导电极耳和至少两个第二导电极耳包括设置在第二正电极的三个边缘上的三个导电极耳，或者至少两个第三导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘上的三个导电极耳和至少两个第四导电极耳包括设置在第三负电极的三个边缘上的三个导电极耳。
10.根据权利要求7所述的电容器辅助的混合型锂离子电化学电池组装件，其中第一正电极包含选自以下的第一电活性材料：LiNiMnCoO2，Li(NixMnyCoz)O2)，其中0 ≤ x ≤ 1，0≤ y ≤ 1，0 ≤ z ≤ 1，且x+y+z = 1， LiNiCoAlO2，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (其中0 ≤ x ≤ 1且0 ≤ y ≤ 1)，LiNixMn1-xO2 (其中0 ≤ x ≤ 1)，LiMn2O4，Li1+xMO2 (其中M为Mn、Ni、Co、Al之一且0 ≤ x ≤ 1)，LiMn2O4 (LMO)，LiNixMn1.5O4，LiV2(PO4)3，LiFeSiO4，LiMPO4（其中M为Fe，Ni，Co和Mn中的至少一种），活性炭及其组合；
第三负电极包含第三负电极材料，该第三负电极材料选自：锂金属，锂合金，硅（Si），硅合金，氧化硅，硬碳，软碳，石墨，石墨烯，碳纳米管，锂钛氧化物（Li4Ti5O12），锡（Sn），氧化钒（V2O5），二氧化钛（TiO2），钛铌氧化物（TixNbyOz，其中0≤x≤2，0≤y≤24，且0≤z≤64），硫化亚铁（FeS）及其组合；和
第二正电极包含第二电活性材料，和第四负电极包含第四电活性材料，其中第二电活性材料和/或第四电活性材料中的至少一个选自：活性炭，硬碳，软碳，多孔碳材料，石墨，石墨烯，碳纳米管，碳干凝胶，中孔碳，模板碳，碳化物衍生碳（CDC），石墨烯，多孔碳球，掺杂杂原子的碳材料，贵金属的金属氧化物，RuO2，过渡金属，过渡金属的氢氧化物，MnO2，NiO，Co3O4，Co(OH)2，Ni(OH)2，聚苯胺（PANI），聚吡咯（PPy），聚噻吩（PTh）及其组合。
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