CN115803939A - 电池 - Google Patents

Abstract

本公开包括使用电池电芯的系统、设备和方法。所述电池可以包括限定空腔的容器和设置在空腔内的多个电力单元、第一传导构件和/或第二传导构件。每个电力单元包括第一电极、第二电极和设置在第一电极和第二电极之间的分隔体。在一些方面，第一传导构件耦合到多个电力单元的第一电极，并设置在第一电极和容器的一个或多个壁中的至少一个壁之间的空腔内，以促进电池内的热传递和电流均匀化。

Description

电池

技术领域

本公开总体上涉及一个或多个电池电力单元(power uni t)的热管理，并且更具体地但非限制性地，涉及可再充电电池电芯。

背景技术

电池越来越多地用于为各种应用中的电子和机械装置供电，如移动电话、平板电脑、个人电脑、混合动力电动汽车、全电动汽车和储能系统。具体而言，诸如锂离子(Li离子)电池等可再充电电池由于具有高功率和能量密度、长循环寿命、优异的存储能力和无记忆再充电特性等若干引人注目的特征而受到欢迎。可再充电电池被设计为提供高功率输出，并可重复充电和放电以供长期使用，因此，电池寿命(例如总寿命和每次充电的寿命)、电池安全性和电池尺寸对于电池设计而言至关重要。

一些可再充电电池包括具有串联和/或并联连接的多个电池电力单元(例如电芯或电池电芯)的电池组，以产生具有较高容量和功率输出的电池组用于较大、较苛刻的应用，例如电动车辆。然而，在高功率应用中输出期望功率所需要的电芯数量可能会产生几个问题。在一些情况下，传统的高功率电池组可能过于笨重，并可能给装置增加过多的重量，甚至可能占用太多空间来实现。此外，在高功率电池组中使用的电力单元数目越高，则电池组的工作温度越高。可再充电电池通常在室温(例如20℃至40℃之间)下工作，在该范围之外的温度下，容量迅速下降且电池容易发生严重的热危险(例如枝晶短路、过度充电或机械挤压/碰撞，引发一系列热释放事件，导致热失控)。此外，高功率电池组中的各个电力单元之间可能会发生显著的温度变化，从而导致电失衡。

发明内容

本公开总体上涉及具有一个或多个电池电力单元的电池组的温度控制的系统、装置和方法。例如，系统可以包括多个电力单元，这些电力单元被布置成防止电力单元内的热失控或过度的温度梯度。电池组可包括设置在由容器的一个或多个壁限定的空腔内的电池电力单元和第一传导构件。每个电力单元包括第一电极、第二电极和设置在第一电极和第二电极之间的分隔体。第一传导构件可包括第一电极的一部分、耦合到第一集流体的第一母线或其他导电结构、或在电力单元的容器或外壳上的导电涂层、或其组合。第一传导构件耦合到多个电力单元的第一电极，并设置在第一电极和容器的一个或多个壁中的至少一个之间的空腔内。第一传导构件(例如第一母线或第一集流体)可将热量从电力单元并朝向容器的壁分配(或消散)，以降低电力单元的工作温度。第一传导构件的这种定位还可以使得外部冷却部件能够容易地将热量从第一母线传递出去，用于电池的额外冷却。在一些这样的实施方式中，第一传导构件与多个电力单元的每个第一电极接触，以在每个电力单元上均匀地分配热量。附加地或替代地，第一传导构件还可以使外部加热部件能够容易地加热电池以进行冷启动或降低电阻以进行快速充电。

在本发明的系统、装置和方法的一些实施方式中，电芯包括耦合在一起并设置在容器内的多个电力单元，每个电力单元包括：第一集流体；第二集流体；以及设置在第一集流体和第二集流体之间的分隔体。诸如第一母线的第一传导构件耦合到多个电力单元，使得第一传导构件与多个电力单元的第一集流体接触。以这种方式和其他方式，第一传导构件和第一连接部可以联合操作，以通过传导有效地从电力单元移除热量，从而维持每个电力单元上的基本均匀的温度，并使电池中的热点最小化。一些实施方式包括耦合到多个电力单元的第二传导构件，使得第二传导构件与多个电力单元的第二集流体接触，以进一步降低电池中的热累积。此外，在一些实施方式中，第一集流体包括第一传导构件(例如第一母线)或与其一体。

在一些这样的实施方式中，每个电力单元可以包括第一连接部，该第一连接部包括第一部分和从第一部分延伸的第二部分。第二部分与第一传导构件接触。在至少一些实施方式中，第二部分在基本上垂直于第一部分的方向上延伸，以沿着电芯的每个平面分配热量。在本发明的系统、装置和方法的一些实施方式中，第一传导构件跨越容器的第一壁的大于或等于50％的面积，以增加热分布并确保与每个集流体接触。以这种方式和其他方式，传导构件可以有效地从电力单元移除热量，从而在允许电芯具有增加的电力单元计数的同时保持期望的工作温度以增加电池的功率和寿命。

在本发明设备的一些实施方式中，一个或多个壁包括第一壁和与第一壁相对的第二壁，第一壁和第二壁中的每一个限定空腔的一部分。在一些前述实施方式中，第一电极包括第一活性材料和第一连接部。第一活性材料可以耦合到第一集流体的第一部分。在一些实施方式中，第一集流体的第二部分在基本上平行于第一传导构件的宽度的方向上延伸。附加地或替代地，第一传导构件定位在一个或多个壁的第一壁和第一集流体的第二部分之间。在一些实施方式中，第一传导构件与第一集流体的第二部分接触。

在一些前述实施方式中，第二传导构件可以介于第二电极和第二壁之间。第二电极包括具有第一部分和离开第一部分延伸的第二部分的第二集流体，以及耦合到第二集流体的第一部分的活性材料。第一集流体的第一部分可以基本上平行于第二集流体的第一部分。附加地或替代地，第一集流体的第二部分基本上平行于第二集流体的第二部分。在一些实施方式中，第一传导构件跨越第一壁的大于或等于25％的面积。附加地或替代地，第二传导构件跨越第二壁的大于或等于25％的面积。

在一些这样的实施方式中，电芯可以被布置成使得多个电力单元中的每个电力单元堆叠在一起，使得每个电力单元的第一部分基本上彼此平行。在垂直于容器的长度截取的容器的横截面中，第一连接部的第二部分在基本上垂直于第一连接部的第一部分的方向上延伸。附加地或替代地，第二集流体包括第三部分和从第三部分延伸的第四部分，第四部分与第二传导构件接触。在一些实施方式中，第二传导构件介于第二集流体的每个第四部分和容器的第二侧之间。附加地或替代地，第一集流体和第一传导构件可以各自包括第一材料，第二集流体和第二传导构件可以各自包括第二材料。

如本文所使用的，各种术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不旨在限制实施方式。例如，如本文所使用的，用于修饰要素(例如结构、部件、操作等)的序数词(例如“第一”、“第二”、“第三”等)本身并不指示该要素相对于另一要素的任何优先级或顺序，而是仅将该要素与具有相同名称的另一要素(除使用所述序数词的那个之外)区分开来。术语“耦合”被定义为连接，但不一定是直接连接，也不一定是机械连接的；被“耦合”的两个项目可以彼此一体。除非本公开明确要求，否则术语“一个”和“一种”定义为一个或多个或一种或多种。如本领域普通技术人员所理解的，术语“基本上”被定义为大体上的所指定值但不一定完全是所指定值(并且包括所指定值；例如，基本上90度包括90度并且基本上平行包括平行)。在任何所公开的实施方式中，术语“基本上”可替换为所指定值的“一定百分比内”，其中所述百分比包括0.1％、1％、5％和10％。

本文中使用的术语“约”可以允许数值或范围中的一定程度的变化，例如，在规定值或规定的范围极限的10％、5％或1％以内，并且包括所述的确切值或范围。如本领域普通技术人员所理解的，术语“基本上”被定义为大体上但不一定完全是所指定值(并且包括所指定值；例如，基本上90度包括90度并且基本上平行包括平行)。在任何所公开的实施方式中，术语“基本上”可替换为指定值的“一定百分比内”，其中所述百分比包括0.1％、1％或5％；术语“近似”可替换为指定值的“10％以内”。除非另有说明，否则“基本上X到Y”的表述与“基本上X到基本上Y”的含义相同。同样，除非另有说明，否则“基本上X、Y或基本上Z”的表述与“基本上X、基本上Y、基本上Z”的含义相同。短语“和/或”是指“和”或者“或”。为了说明，A、B和/或C包括：单独的A、单独的B、单独的C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合、或A、B和C的组合。换句话说，“和/或”理解为包含性的“或”。另外，短语“A、B、C或其组合”或“A、B、C或其任何组合”包括：单独的A、单独的B、单独的C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合、或A、B和C的组合。

在本文件中，以范围格式表示的值应以灵活的方式进行解释，不仅包括明确记载为范围边界的数值，还包括该范围内包含的所有单独数值或子范围，如同明确记载了每个数值和子范围一样。例如，“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”的范围应被解释为不仅包括约0.1％至约5％，还包括指示范围内的各个值(例如1％、2％、3％和4％)和子范围(例如0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。术语“包含”(以及任何形式的包含，如“包括”和“含有”)、“具有”(以及任何形式的具有，如“有”和“含有”)和“包括”(以及任何形式的包括，如“含有”和“包含”)是开放式连接动词。因此，“包括”、“具有”或“包含”一个或多个要素的设备具有这些一个或多个要素，但不限于仅具有这些一个或多个要素。同样地，“包含”、“具有”或“包括”一个或多个步骤的方法具有这些一个或多个步骤，但不限于仅具有这些一个或更多个步骤。

任何系统、方法和制造物品的任何实施方式都可以由所描述的步骤、要素和/或特征组成，或者基本上由所描述的步骤、要素和/或特征组成，而不是“包括/具有/包含”所描述的步骤、要素和/或特征。因此，在任何权利要求中，术语“由…组成”或“基本上由…组成”可以替代任何前述的开放式连接动词，以将给定权利要求的范围从原本使用开放式连接动词的含义进行变更。此外，术语“其中”可以与“在…的情况下”互换使用。此外，以特定方式配置的装置或系统至少以该方式配置，但也可以以除具体描述的方式之外的其他方式配置。一个实施方式的一个或多个特征可以应用于其他实施方式，即使没有描述或说明，除非本公开或所述实施方式的性质明确禁止。

上面描述了与实施方式相关联的一些细节，其他细节在下面描述。本公开的其他实施方式、优点和特征将在仔细研究整个申请文件之后变得明显，包括以下部分：附图简要描述、发明详述和权利要求。

附图简要描述

以下附图通过示例而非限制的方式进行说明。为了简洁明了，给定结构的每个特征并不总是在该结构出现的每个图中都有标记。相同的附图标记不一定表示相同的结构。相反，可以使用相同的附图标记来指示类似的特征或具有类似功能的特征，也可以使用不同的附图标记。

图1A是包括电池电芯的热管理系统的示例的侧视图。

图1B是图1A的电池的俯视图。

图2A是本发明热管理系统的电池电芯的示例的透视图。

图2B是图2A的电池的顶部横截面图。

图3是电池组的示例的透视图。

图4是操作本发明热管理系统的电池电芯的方法的示例的流程图。

图5是常规电芯(对比)的阳极和阴极。

图6是常规电芯组装件(对比)。

图7是本发明电芯(发明)的阳极和阴极。

图8是本发明的电芯组装件(发明)。

图9是对比电芯组装件对比本发明电芯组装件(～5AH电池)。

图10详细示出了对比电芯和本发明电芯上的热电偶放置。

图11示出了循环器设置。

图12示出了本发明电芯的温度与电流随时间的曲线。电芯以1C充电，以5C放电，两块玻璃纤维板之间没有主动冷却。放电结束时，温度可达到45至50℃，因为内部热接头(tab)反映了电芯中的最高温度。

图13示出了对比电芯的温度与电流随时间的曲线。电芯以1C充电，以5C放电，两块玻璃纤维板之间没有主动冷却。放电结束时，温度可达到～40℃，因为表面温度不能反映电芯中的最高温度。

图14显示了本发明电芯在没有主动冷却的情况下以1C充电和2C放电时的循环。

图15显示了本发明电芯在没有主动冷却的情况下以1C充电和1C放电时的循环。

发明详述

参考图1A-1B，示出了热管理系统100的说明性视图。例如，图1A示出了包括电池电芯102(例如电芯)的热管理系统100的说明性示例的侧视图，图1B示出了所述电芯的顶部横截面图。系统100可以被配置为调节电芯102的一个或多个发电单元(例如110)的工作温度。

电芯102可以包括多个发电单元(“电力单元”)110和一个或多个传导构件，例如第一母线140和第二母线150，其被配置为从电力单元传递热量。尽管这里称为电力单元110，但容器160也可以称为电池夹心、果冻卷等。在一些实施方式中，每个电力单元(例如110)和/或传导构件可以设置在容器160内，以允许安全地操纵电芯102。电芯102可以包括一个或多个电连接104(例如端子)，其被配置为连接(例如经由布线或其他连接)到一个或多个电子装置(未示出)以向所述电子装置提供电力。如图所示，电连接104包括一对电极端子，该对电极端子被配置为当装置联接到端子时向装置提供电流。所描绘的电连接104被示出在电芯102的顶部，但是电连接可以位于沿着电池的任何位置(例如在顶部、底部、侧面或其组合)。在一些实施方式中，电芯102是可多次放电和再充电的可再充电电池或二次电池。在示例性的非限制性实例中，电芯102可以是铅酸电池、镍镉(NiCd)电池、镍-金属氢化物(NiMH)电池、锂离子(Li离子)电池、聚合物锂离子电池、和/或类似物。

如图1A和1B所示，每个电力单元110包括耦合到第一活性材料112的第一连接部120(例如第一电极)、耦合到第二活性材料114的第二连接部130(例如第二电极)以及设置在第一和第二活性材料之间的分隔体116。分隔体116可以被配置为防止在充电或放电操作期间对电力单元的损坏。在一些实施方式中，每个电力单元110可以与一个其他电力单元对齐(例如在水平平面中，如图1B所示)，使得电力单元形成堆叠体。例如，每个电力单元110可以是棱柱形的(例如包括矩形截面)，并且与一个其他电力单元相邻设置，以使多个电力单元能够定位在小空间(例如162)内。如图1B所示，电芯102包括布置在堆叠体中的四个电力单元110；然而，在其他实施方式中，电芯102可以包括少于四个电力单元(例如1、2或3个电力单元)或多于四个电力单元(例如大于或等于5、6、8、10、12、18、24、30或更多个电力单元的任一数目或在这些任何两个之间的数目)。

第一电极(例如第一活性材料112和第一连接部120)和第二电极(例如第二活性材料114和第二连接部130)可以相互作用以引起电和/或化学反应以产生电力。如本文所示，第一电极对应于正极端子，第二电极对应于负极端子；然而，在其他实施方式中，第一电极可以对应于负极端子，而第二电极对应于正极端子。在可再充电电力单元中，第一电极可以基于电芯102的状态在阴极和阳极之间交替。例如，正极活性材料(例如112)在放电状态是阴极且在充电状态为阳极。第一和第二活性材料112、114可以包括任何合适的材料。在一个说明性的非限制性示例中，第一活性材料112可包括过渡金属氧化物(例如锂钴氧化物、锂铁磷酸盐、锂锰氧化物、和/或类似物)，第二活性材料114可包括碳或硅材料或锂金属(例如石墨、硬碳、硅碳复合物、锂金属或合金、和/或类似物)。尽管这里描述为单独的部件，但第一连接部120和活性材料112和/或第二连接部130和活性材料114可以是单个一体式部件(例如具有活性材料和导电纤维的纤维增强复合材料、具有活性涂层的基片等)。

分隔体116位于第一电极和第二电极之间，以防止某些粒子(例如电子、离子等)穿过分隔体在第一电极与第二电极之间运动。在一些实施方式中，分隔体116包括电解质。例如，分隔体116可包括有机溶剂中的锂盐、水基电解质、有机碳酸酯(例如碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯)的混合物、水性电解质、复合电解质、固体陶瓷电解质、聚合物膜、固体聚合物电解质、和/或类似物。在一些实施方式中，分隔体116可包括设置在每个电力单元的第一电极和第二电极之间的单个主体(如图2B所示)，而在其他实施方式中，分隔体116可包含定位在电力单元的第二电极和第一电极之间的多个分立分隔体(如图1B所示)。

连接部(例如120、130)被配置为将电流和热量从活性材料112、114传输到电芯102的一个或多个其他部件。例如，第一连接部120(例如第一集流体)可耦合到一个电力单元110的第一活性材料112，第二连接部130(例如第二集流体)可以耦合到该一个电力单元的第二活性材料114，以分配从该电力单元产生的电力。在一些实施方式中，每个电力单元110包括耦合到电力单元的第一连接部120和第二连接部130，以在单个源(例如端子之一)处组合多个电力单元(例如110)的输出，以实现较高的能量输出。电力单元(例如110)可耦合到传导构件以在操作期间分配热量。为了说明，第一连接部120可以将每个第一活性材料112耦合到第一母线140，第二连接部130可以将每个第二活性材料114耦合到第二母线150，以为电力单元(例如110)之间的电流提供低电阻路径，并通过经由第一和第二母线去除热量来降低电芯102的工作温度。如图1B所示，第一连接部120从第一活性材料112延伸到第一母线140，以将第一活性材料连接到第一母线，第二连接部130从第二活性材料114延伸到第二母线150，以将第二活性材料连接到第二母线。在其他实施方式中，第一连接部120或第二连接部130可以耦合到电芯102的一个或多个其他部件(例如在电连接104处)。尽管传导构件主要被描述为第一母线140和/或第二母线150，但可以使用其他合适的传导构件(例如网、导线、板、翅片、线圈、刚性结构、涂层或内表面161，例如容器160或电芯102的导电涂层或表面、和/或类似物)。在其他实施方式中，电芯102可以不包括第一和第二母线150、152以及第一传导构件、容器160，例如容器160的涂层或内导电表面，和/或电芯102可以被配置为分配热量、电流或两者。

传导构件可以布置在电芯内以分配热量和/或电流。例如，第一母线140和第二母线150定位成与多个电力单元110相邻。如图1B所示，每个母线(例如140、150)耦合到多个电力单元(例如110)中的一个或多个，以允许电流从电力单元流到母线。例如，第一母线140可以耦合到第一连接部120或与第一连接部120接触，第一连接部120耦合到多个电力单元中的一部分(直到并包括全部)电力单元110或与之接触。第一母线140和第一连接部120的这种配置使得第一母线能够从电力单元移除热量和传输电流。附加地或替代地，第二母线150可以基本上平行于第一母线140，并且耦合到一个或多个第二连接部130。第二母线150和第二连接部130的这种配置可以允许从电力单元更有效地去除热量。这样，母线(例如140、150)可以包括合适的高导热材料，例如铝、金、铜、银、钨、锌、碳(例如石墨、纳米管)、碳复合材料、其合金或混合物、和/或类似物。在一些实施方式中，连接部(例如120)可以包括与母线(例如140)相同的材料，以确保电化学兼容性。例如，第一母线140和第一连接部120可以包括铝或铝合金，第二母线150和第二连接部130可以包括铜或铜合金。在一些实施方式中，第一母线140和第一连接部120是单个一体式部件，第二母线150和第二连接部130是单个一体式部件，或其组合。

在一些实施方式中，第一母线140可以基本上垂直于第一连接部120和/或电力单元(例如110)定位。第一母线140可以包括跨越电力单元堆叠体(例如110)的至少一部分(例如至少25％)的主体，以沿电芯102中的水平面提供增加的导热性。例如，第一母线140可以跨越电芯102的厚度(例如D2)的至少25％。附加地或替代地，第一母线140可以跨越电芯102的长度(例如D3)的至少25％。第一母线140可以包括一体的主体或两个或多个分立的段，它们耦合在一起并共同跨越堆叠体的所述部分。以这种方式和其他方式，第一母线140可以通过使热从热点有效地去除来实现电芯102的温度调节，从而将电芯102的电力单元保持在接近均匀的温度。这种热调节可以使电芯102包括厚的、高容量的电力单元，而没有(或降低)温度相关事件的风险。第二母线150可以与第一母线140类似地定位。例如，第二母线150可以基本上平行于第一母线140，以沿着与第一母线140相同的平面去除热量。尽管电芯102被描述为包括两个母线(例如140、150)；在其他实施方式中，电芯102可以包括单个传导构件或多于两个传导构件，或者延伸到与多个壁接触而不短路。

容器160限定空腔162并包括第一侧164(例如第一壁)和第二侧166(例如第二壁)。第一侧164可以与第二侧166相对，使得第一侧和第二侧协作以限定空腔162的至少一部分。如图1B所示，容器160具有沿直线在第一侧164和第二侧166之间测量的宽度D1。容器160还具有与宽度D1正交的厚度D2，并且沿着直线在容器160的相对侧之间测量。容器160具有沿直线在容器顶部和底部之间测量的长度D3。在所描绘的实施方式中，宽度D1和厚度D2在水平平面中测量，长度D3在垂直平面中测量。容器160可以包括刚性、半刚性或柔性材料，并且可以基于电芯102的期望应用以任何合适的方式(例如圆柱形、棱柱形等)成形。在图1A和1B所示的实施方式中，容器160对应于矩形棱柱，这可以使电芯102能够用于需要小的高功率电芯的应用中。

电力单元110、传导构件(例如140、150)和电芯102的其他部件可以设置在空腔162内。以这种方式，容器160可以在电力单元110和传导构件(例如140、150)周围提供绝缘保护外壳，以防止可能由处理电芯102引起的电气事故或损坏。如图1A和1B所示，布置在空腔162内的电力单元110可以沿着平行于容器160的厚度D2的轴线堆叠。传导构件(例如140、150)可以设置在电力单元(例如110)的堆叠体和容器160的侧面(例如164、166)之间。例如，第一母线140可以介于第一侧164和电力单元110的堆叠体之间。附加地或替代地，第二母线150可以介于第二侧166和电力单元110的堆叠体之间。

每个传导构件可以完全设置在容器160内。在一些实施方式中，第一母线140可以耦合到第一侧164，或者设置在第一侧164邻近。在一些这样的实施方式中，第一母线140跨越容器160的厚度D2的至少25％。例如，第一母线140的宽度D4可以大于或等于第一侧164处厚度D2的25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或100％或介于这些中任意两个值之间。附加地或替代地，第一母线140的长度D5跨越容器160的长度D3的至少25％，长度D5垂直于第一母线的宽度D4测量。例如，第一母线140的长度D5可以大于或等于容器160的长度D3的25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或100％或介于这些中任意两个值之间。在一些实施方式中，第一母线140在第一侧164处跨越容器160的厚度D2和长度D3中的每一个的至少大部分。第二母线150可以耦合到第二侧166，或者设置在第二侧边166邻近，并且在第二侧166处跨越容器160的厚度D2和/或长度D3的至少25％(例如在25％和100％之间)。虽然这里未示出，但第一母线140和/或第二母线150可以包括沿着容器160的第三侧和/或第四侧延伸的部分。例如，第一母线140可以包括沿着容器160的第三侧(例如宽度D1的10％和90％之间)延伸的第三部分，而第二母线150可以包括沿着该容器的第四侧(例如宽度D1的10％和90％之间)延伸的第四部分。或者，电芯102可以包括分别沿着容器160的第三侧和第四侧设置的第三和/或第四母线。

在示例性实施方式中，电芯102包括容器160，容器160具有限定空腔162的一个或多个壁(例如164、166)、设置在空腔内的多个电力单元110以及耦合到多个电力单元的第一母线140。每个电力单元包括第一电极(例如112、120)、第二电极(例如114、130)以及设置在第一电极和第二电极之间的分隔体116。在一些这样的实施方式中，第一母线140耦合到第一电极(例如112、120)并设置在第一电极和一个或多个壁中的至少一个(例如164)之间的空腔162内。在又一示例性实施方式中，电芯102包括具有第一侧164和第二侧166的容器160以及耦合在一起并设置在容器内的多个电力单元110。容器160的第一侧164与第二侧166相对，其中第一侧和第二侧各自限定空腔162的至少一部分。每个电力单元包括第一连接部120(例如第一集流体)、第二连接部130(例如第二集流体)以及设置在第一集流体和第二集流体之间的分隔体116。在这样的实施方式中，电芯102包括耦合到多个电力单元110的第一母线140，使得第一母线与多个电力单元的第一集流体(例如120)接触，且包括耦合到多个电力单元的第二母线150，使得第二母线与多个电力单元的第二集流体(例如130)接触。

在一些实施方式中，多个电力单元110、第一母线140和第二母线150设置在空腔162内。例如，第一母线140介于第一集流体(例如120)和容器160的第一侧164之间。在一些实施方式中，第二母线150介于第二集流体(例如130)和容器160的第二侧166之间。在一些实施方式中，第一母线140与多个电力单元110的每个第一电极(例如112、120)接触。第一电极(例如112、120)中的至少一个包括第一集流体(例如120)和活性材料(例如112)。在一些实施方式中，第二电极(例如114、130)可以包括耦合到第二母线150的第二集流体(例如130)。第一集流体(例如120)和第一母线140可各自包括第一材料，第二集流体(例如130)和第二母线150可各自包括第二材料。第一和第二材料可以是相同的或不同的材料。在一些实施方式中，第一母线140跨越第一壁(例如164)的大于或等于25％的面积。附加地或替代地，第二母线150跨越第二壁(例如166)的大于或等于25％的面积。

在前述实施方式中，第一传导构件140可操作以有效地从电力单元110移除热量，并在每个电力单元上保持基本均匀的温度。例如，第一母线140可以耦合到第一电极(例如第一活性材料和第一连接部)，以沿着与容器160的长度D3平行的第一平面和沿着与容器的厚度D2平行的第二平面从每个电力单元110移除热量。以这种方式和其他方式，可以从电力单元分配热量以降低电芯102的工作温度。此外，第一母线140可邻近第一侧164(例如第一壁)定位，以朝向容器160的外部分配热量。由于第一母线140的表面积、外部冷却部件更容易接近散热器(例如第一母线)以及本文所述的其他方式，这样的实施方式可以实现自电力单元110的更有效的热传递。

参考图2A-2B，示出了能量存储系统200的电芯202的示例。图2A示出了电芯202的透视图，图2B示出了沿着平面2B截取的电芯的横截面图。电芯202可以包括电芯102或对应于电芯102。例如，电芯202包括设置在容器260内的多个电力单元210、第一母线240和第二母线250。电力单元210、第一母线240、第二母线250和容器260可以分别包括或对应于电力单元110、第一母线140、第二母线150和容器160。尽管被描述为包括母线140、150，但在其他实施方式中，电芯202可以不包括母线140、150。在不包括第一母线140和第二母线150的实施方式中，第一母线和第二母线140、150的功能方面可以通过传导构件、电池220、容器160(例如电池外壳)等来实现。为了说明，容器260，例如容器160的涂层或内导电表面，可以被配置为分配热量、电流或两者。

如图2A所示，容器260包括一个或多个壁261、第一侧264和与第一侧相对的第二侧266。各个壁261协作以限定空腔262，在空腔262中可以存储电芯202的部件。在一些实施方式中，第一侧264和第二侧266分别对应于一个或多个壁261的第一壁和第二壁。在所描绘的实施方式中，容器260是棱柱形的(例如长方体)并且包括四个壁(例如261)，然而，在其他实施方式中，容器260可以基于电芯202的应用来确定尺寸和形状。例如，容器260的横截面可以是矩形(如图2B的实施方式所示)、三角形、六边形、五边形、八角形或其他多边形(无论是否具有锐角和/或圆角)、圆形、椭圆形或其他圆形，或者可以具有不规则形状。这样的实施方式可以允许电芯(例如202)被密集地填充(例如蜂窝、矩形网格等)，并且可以分配来自撞击的能量。例如，容器260、电芯202或两者可以是高度可压缩的，以缓冲碰撞能量而不失控，因为能量被各个电芯分配(而不是聚集)。

作为示例，可以参考右手坐标系来描述电芯202，如图2A所示，其中x轴对应于页面的左右方向，y轴对应于页面的上下方向，z轴对应于正交进入页面的轴。容器260具有宽度D1、厚度D2和长度D3，每一个都可以从容器260的相对侧(例如壁)沿着直线测量。如图2A所示，沿着x轴测量宽度D1，沿着z轴测量厚度D2，并且沿着y轴测量长度D3。在所描绘的实施方式中，厚度D2可以大于宽度D1(例如比宽度D1大10％)，然而，在其他实施方式中，宽度D1可以基本上等于厚度D2(例如长方体)，并且又在其他实施方案中，宽度D1可以大于厚度D2。

图2B示出了围绕平面2B截取的电芯202的俯视横截面图，其中右手坐标系被旋转，使得x轴对应于页面的左右方向，z轴对应于页面的上下方向。如图所示，未示出Y轴，因为其在进出页面方向延伸。每个电力单元(例如210)包括第一活性材料212、第二活性材料214、分隔体216、第一连接部220(例如第一集流体)和第二连接部230(例如第二集流体)。第一活性材料212、第二活性材料214和分隔体216的至少一部分设置在每个电力单元的第一连接部220和第二连接部230之间，分隔体介于第一和第二活性物质212、214之间，以选择性地允许粒子在第一和第二活性材料之间移动。第一活性材料212耦合到第一连接部220，第二活性材料214耦合到第二连接部230，以产生从一个连接部通过电芯202流向另一连接部的电流。为了说明，第一活性材料212和第二活性材料214可以包括允许电子在材料之间流动的材料(例如作为非限制性示例，过渡金属氧化物和碳)。在一些实施方式中，电力单元210可以共用部件以减小电力单元的体积并允许电芯202更紧凑。例如，单个第一连接部(例如220)可以用作两个相邻电力单元的第一连接部。在这样的实施方式中，第一连接部(例如220)介于两层第一活性材料(例如212)之间。附加地或替代地，分隔体216可以包括延伸穿过每个电力单元210的一体式主体，使得分隔体的一部分设置在每个电力单元的第一活性材料212和第二活性材料214之间。

第一连接部220可以包括主体222(例如第一部分)和接头224(例如第二部分)。主体222耦合到第一活性材料212(例如与第一活性材料212接触)以在电力单元210充电和放电时收集电荷。为了说明，主体222可以在平行于第一活性材料212的方向上延伸，并且在一些实施方式中，主体可以跨越(或覆盖)大约整个第一活性材料212(例如主体的表面积大于第一活性材料的表面积)。如图所示，主体222的至少一部分延伸经过活性材料(例如212、214)的一个末端。以这种方式和其他方式，第一连接部220可以将热量从电力单元210传递出去，以在电芯202的使用期间保持正常的工作温度。

接头224离开主体222延伸。为了说明，接头224可以相对于主体222成角度地设置(例如垂直于主体222)，以将在主体222处收集的电流引导到电芯202的一个或多个其他部件。例如，每个第一连接部220的接头224可以与传导构件(例如第一母线240)接触，以将从每个电力单元210产生的电流传递到第一传导构件。以此方式，传导构件可经由传导从接头224分配(或消散)热量。例如，将接头224连接到第一母线240，通过增加接头224和第一母线240之间的界面接触面积，能够通过从第一连接部220传导到第一母线来分配由电力单元210产生的热量。与传统电池相比，接头224和第一母线240的这种定位和耦合可以使得热量更容易沿着X轴(沿着主体222)和Z轴(沿着接头224以及第一母线240)传递。以这种方式和其他方式，在每个电力单元210处产生的热量可以更均匀地分布，并且可以使电池内可能出现的热点最小化。在一些实施方式中，接头224可以在平行于第一母线240的方向上延伸(例如平行于第一母线240的宽度D4)，以实现与第一母线的更大接触表面。在示例性的非限制性示例中，接头224可以总共跨越第一母线240一定距离，该距离大于或等于第一母线的宽度D4的25％(例如大约40％、50％、60％、70％或75％)。作为非限制性示例，每个接头(例如224、234)可以延伸一个电力单元210的厚度，使得接头大致延伸从一个连接部(例如220、230)的主体(例如222、232)到相邻连接部(例如220、230)的主体(例如222和232)的整个距离。此外，内部热接头可以用高传导材料将热量分配到外围(侧面和底部)，以保持电芯具有最小热梯度的近似均匀，它们还具有均匀化电势的优势，并确保电芯所有部分的均匀利用。尽管被描述为包括母线240、250，但在其他实施方式中，母线240和250可以从电芯202中省略。附加地或替代地，电芯202可以包括一个或多个传导构件，例如网、导线、板、翅片、线圈、刚性结构、容器260或电芯202的涂层或内部导电层等。

第二连接部230可以包括与第一连接部220类似的一个或多个特征。例如，第二连接部230包括主体232(例如第一部分)和离开主体232延伸的接头234(例如第二部分)。如图2B中所示，主体232与第二活性材料214接触，并且接头234与第二母线250接触，以将由电力单元210产生的电流分配到第二母线。在一些实施方式中，主体232和接头234可以分别基本上平行于活性材料214和第二母线250。在说明性的非限制性示例中，接头234可以总共跨越第二母线250一定距离，该距离大于或等于第二母线的宽度(例如D4)的25％(例如大约40％、50％、60％、70％或75％)。附加地或替代地，第二连接部230的主体232可以基本上平行于第一连接部220的主体222。类似地，第二连接部230的接头234可以基本上平行于第一连接部220的接头224。以这种方式和其他方式，第二连接部230可以通过传导将热量从电力单元210传递到第二母线250，以增加X轴(沿着主体232)和Z轴(沿着接头234和第二母线230)上的热传递，从而在电芯202的使用期间保持正常的工作温度。尽管被描述为并被称为接头224、234，但在其他实施方式中，接头224和234可以包括或对应于传导构件。在其他实施方式中，接头224、234可以省略。

第一连接部220(例如主体222和接头224)和/或第二连接部230(例如主体232和接头234)可以包括导热材料，例如铝、金、铜、银、钨、锌、碳(例如石墨、纳米管)、碳复合材料、合金或其混合物、和/或类似物，以传导电流并将热量从电力单元210传递出去。如图2B所示，第一连接部220和第二连接部230可以是一体式构件。在一些其他实施方式中，第一连接部220、第二连接部230或两者可以包括耦合在一起的一个或多个分立部件。尽管连接部220、230被示出为L形，但在其他实施方式中，第一连接部220和/或第二连接部220、230可以具有近似L形或其他形状。尽管本文中的部件被描述为分配热量以冷却电池，但应当知道，相反的情况同样适用，以加热电池以获得最佳性能(例如容易地加热电池以进行冷启动、降低电阻以进行快速充电等)。

传导构件(例如第一母线240和第二母线250)可以设置在容器260的相对侧上。如图所示，第一母线240被定位为与第一侧264相邻。例如，第一母线240可以与第一侧264接触，或者在其他实施方式中，可以在第一母线和第一侧264之间形成一个或多个间隙。附加地或替代地，第二母线250定位成与第二侧266相邻。例如，第二母线250可以与第二侧266接触，或者在其他实施方式中，可以在第二母线与第二侧266之间形成一个或多个间隙。在一些实施方式中，第一母线240可以平行于第二母线250定位。

第一母线240具有沿着直线从第一母线的相对侧测量的宽度D4。在一些实施方式中，第一母线240在基本上平行于第一侧264的方向上延伸。为了说明，第一母线240的宽度D4可以平行于第一侧264的长度对齐。如图2B所示，第一侧264的宽度对应于容器260的厚度D2。在一些实施方式中，第一母线240的宽度D4跨越第一侧264的至少25％。例如，第一母线240的宽度D4可以大于或等于容器260的第一侧264的宽度(例如厚度D2)的25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或100％或在这些中任意两个值之间。附加地或替代地，第一母线240的长度(例如D5)可以大于或等于容器260的第一侧264的长度(例如D3)的25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％，或介于这些中任意两个值之间。以此方式和其他方式，第一母线240可以增加电芯202沿Y轴和Z轴的热传递。

第一母线240包括导热材料。例如，第一母线240可以包括铝、金、铜、银、钨、锌、合金、结构化碳(纤维、纳米管、石墨烯等)、纤维增强复合材料、其组合、和/或类似物。在一些实施方式中，第一母线240和第一连接部220包括相同的材料(例如铜)以确保两个部件之间的电化学兼容性。为了简洁，省略了对第二母线250的讨论；然而，应当注意，第二母线250和第二连接部230可以与第一母线240和第一连接部220类似地起作用，并且包括一个或多个结构相似性。

在前述实施方式中，第一母线240和第一连接部220可以联合操作，以有效地从电力单元210移除热量，并在每个电力单元上保持均匀的温度。例如，第一连接部220可以沿着主体222(在X轴上)和接头224(在Z轴上)从电力单元210移除热量，并且第一母线240可以进一步移除热量(在Z轴上)。此外，第一连接部220和第一母线240中的每一个跨越容器260的长度D3的一部分，以沿Y轴分配热量。以此方式和其他方式，第一母线240和/或第一连接部220可以沿着电芯202的每个平面分配热量，以降低工作温度。作为这种热调节的结果，电芯202可以包括更多的电力单元(例如210)，同时仍然保持电池的工作温度。

参照图3，示出了电池组300的示例的透视图。电池组300包括底座302、盖子304和耦合在一起的多个电池202，使得每个电芯202产生的电力可以连接到单个设备。

底座302可联接到盖子304以限定空腔306，多个电芯202设置在空腔306中。底座302和盖子304操作以将电芯202与外部环境分离。以这种方式，电芯202可以被屏蔽以免受外部污染物，并允许安全地处理电池组300。在一些实施方式中，底座302和/或盖子304可以包括导热材料(具有或不具有主动冷却剂流)，以进一步将热量从每个电芯202传递出去。在所描绘的实施方式中，底座302和盖子304是矩形的；然而，底座和盖可以以任何其他合适的布置成形或定尺寸。

如图3所示，盖子304是透明的，以显示电池组300的布置，电池组300可以布置为矩形堆叠体(例如正方形)，以符合期望应用的空间限制和/或功率要求。以这种方式，多个电芯202可以按行和列排列，使得电池以非常接近的方式定位，以在电池组300中的给定体积内提供最大数量的电池。如上所述，每个电芯202的增加的热分布可以允许每个电芯比传统电池组更靠近地一起定位。在一些实施方式中，电池组300可以与一个或多个其他矩形电池组(例如300)堆叠，以提供更高的功率输出。为了清楚起见，这里未示出电池组300的一个或多个其他部件。例如，电池组300可以包括电路板、处理器、控制器、布线、导体、电阻器、端子块、电极端子、和/或类似物。在其他实施方式中，电池组300可以以任何其他合适的布置来成形(例如三角形)或定尺寸。此外，电池组可以具有适当的结构来提供防止碰撞的保护或由电介质液体或分隔壁提供额外冷却，以从电芯表面移除热量。

在示例性实施方式中，电芯202包括容器260，容器260具有限定空腔262的一个或多个壁261、设置在空腔内的多个电力单元210以及耦合到多个电力单元的第一传导构件(例如240)。每个电力单元包括第一电极(例如212、220)、第二电极(例如214、230)以及设置在第一电极和第二电极之间的分隔体216。第一传导构件可耦合到第一电极(例如212、220)，并设置在第一电极和一个或多个壁(例如261、264)中的至少一个之间的空腔262内。在另一个示例性实施方式中，电芯202包括具有第一侧264和第二侧266的容器260以及耦合在一起并设置在容器内的多个电力单元210。在一些实施方式中，容器260的第一侧264与容器的第二侧266相对，并且第一侧和第二侧限定空腔262的至少一部分。每个电力单元包括第一集流体(例如220)、第二集流体(例如230)和设置在第一集流体和第二集流体之间的分隔体216。电芯202可以包括耦合到多个电力单元210的第一母线240，使得第一母线与多个电力单元中的第一集流体(例如220)接触，且包括耦合到多个电力单元的第二母线250，使得第二母线与多个电力单元中的第二集流体(例如230)接触。多个电力单元210、第一母线240和第二母线250设置在空腔262内。例如，第一母线240介于第一集流体(例如220)的每个第二部分224和容器260的第一侧264之间。

在一些实施方式中，第一母线240与多个电力单元210的每个第一电极(例如220)接触。第一电极(例如212、220)中的至少一个包括第一连接部220和活性材料212。在这样的实施方式中，第一集流体(例如220)包括第一部分222和离开第一部分延伸的第二部分224。例如，第一集流体(例如220)的第二部分224在基本上平行于第一母线240的宽度(例如D4)的方向上延伸。活性材料212可以耦合到第一集流体(例如220)的第一部分222。附加地或替代地，第一母线240位于一个或多个壁(例如261)的第一壁264和第一集流体(例如220)的第二部分224之间。在一些实施方式中，第一母线240与第一集流体(例如220)的第二部分224接触。

电芯202可以包括耦合到第二电极(例如214、230)的第二传导构件(例如第二母线250)。在一些这样的实施方式中，一个或多个壁261包括第一壁264和与第一壁相对的第二壁266，第一壁和第二壁中的每一个限定空腔262的一部分。第二传导构件250可以介于第二电极(例如214、230)和第二壁266之间。第二电极(例如214、230)可以包括第二集流体(例如230)，其具有第一部分232和离开第一部分延伸的第二部分(例如234)，以及耦合到第二集流体的第一部分232的活性材料214。第一集流体(例如220)的第一部分222可以基本上平行于第二集流体(例如230)的第一部分232。附加地或替代地，第一集流体(例如220)的第二部分224基本上平行于第二集流体(例如230)的第二部分(例如234)。在一些实施方式中，第一传导构件(例如240)跨越第一壁264的大于或等于25％的面积。附加地或替代地，第二传导构件(例如250)跨越第二壁266的大于或等于25％的面积。

在一些这样的实施方式中，第一集流体(例如220)包括第一部分222和从第一部分延伸的第二部分224，第二部分与第一母线240接触。电芯202可以布置成使得多个电力单元中的每个电力单元210堆叠在一起，使得每个电力单元的第一部分222基本上彼此平行。在垂直于容器的长度(例如D3)截取的容器260的横截面中，第二部分224在基本上垂直于第一部分222的方向上延伸。第二集流体(例如230)包括第三部分(例如232)和从第三部分延伸的第四部分(例如234)，第四部分与第二母线250接触。在一些实施方式中，第二母线250介于第二集流体(例如230)的每个第四部分234和容器260的第二侧266之间。第一集流体(例如220)和第一母线240可各自包括第一材料，第二集流体(例如230)和第二母线250可各自包括第二材料。

参照图4，示出了操作电池的方法的示例。作为非限制性示例，方法400可以由电芯102、202和/或包括电芯102、202的电池组300来执行。

对比电池的制造示于图5和图6中。电池规格如下：

电池部件	厚度
		Cu集流体	12μm
Al集流体	15μm
		阳极(双面)	113μm
阴极(双面)	120μm
		分隔体	14μm
袋(Pouch)	-165μm

图5显示了铜集流体上的双涂层阳极和铝集流体上的双涂层阴极。这些电极的尺寸为7.2cm×11cm。所示的完全组装的电芯具有约30个电池夹心层(铜集流体+阴极+分隔体+阳极+铝集流体)，使其厚度约0.4cm，有效容量接近5Ah。图6示出了具有z形折叠分隔体的堆叠电极，其中分隔体具有一个最终包裹(wrapping)。

图7示出了在铜集流体上的双涂层阳极和在铝集流体上的双涂层阴极，侧接头裸露没有涂层。涂层电极的尺寸为4cm×6.5cm。所示的完全组装电芯具有约120个电池夹心层(铜集流体+阴极+分隔体+阳极+铝集流体)，使其厚度约1.2cm，有效容量接近5Ah。图8a示出了本发明的电芯，其中电极堆叠有z形折叠分隔体，铝和铜的侧接头裸露。图8b示出了具有折叠的侧接头并在两侧与铜和铝母线接触的组装电芯。图8c示出了在经历化成循环的完全封闭在软包中的组装电芯。

图9显示了容量接近5Ah的对比电芯和本发明电芯。对比电芯具有较大的表面积，尺寸为7.2×11cm，厚度薄，为0.4cm。本发明电芯具有明显较小的表面积(尺寸为4cm×6.5cm)，但厚度更厚，为1.2cm。

图10显示了对比电芯和本发明电芯上热电偶的位置。在常规电芯的情况下，测量反映了表面层的温度，因为通过电芯厚度的传导性低。在本发明的电芯中，温度反映了通过集流体热连接到电芯内部的内部热母线，并且反映了电芯中更均匀的温度。

图11示出了循环器设置。使用以下循环方案使电池循环：

1C–1C

1.Do1

2.提前周期(Advance Cyc le)

3.1C CC至4.2V

4.在4.2V的CV，直到I<C/20

5.休息30分钟

6.1C CC至3.0V

5.休息1小时

7.循环＝1000

1C–2C

1.Do1

2.提前周期

3.1C CC至4.2V

4.在4.2V的CV，直到I<C/20

5.休息30分钟

6.2C CC至3.0V

5.休息1.5小时

7.循环＝1000

1C至5C

1.Do1

2.提前周期

3.1C CC至4.2V

4.在4.2V的CV，直到I<C/20

5.休息30分钟

6.2C CC至3.0V

5.休息1.5小时

7.循环＝1000

图12显示了本发明电芯的温度与电流随时间的曲线。如上述方案中所述，电芯在1C充电，在5C放电，如图11所示，两个玻璃纤维板之间没有主动冷却。在放电结束时，热电偶的温度可以达到45至50℃，因为内部母线反映了电芯内更均匀的温度，因为这些内部母线一侧与高导电性铝接触，另一侧与铜接触。通过内部铜和铝的箔、接头和热母线的高度连接网络进行热量分布和排出。Al和Cu通过z形折叠分隔体而被电隔离。

图13示出了对比电芯的温度与电流随时间的曲线。电芯在1C下充电，在5C下放电，如图11所示，两个玻璃纤维板之间没有主动冷却。放电结束时，温度可能达到约40℃，因为表面温度不能反映离开任何暴露表面的电芯芯部的最高温度。这是因为，由于低传导层(如电极、电解质和分隔体)与Cu和Al的箔串联，所以整个厚度的传导性低。这就是为什么对于相同的操作条件和电芯材料，本发明的新格式电芯在图12中具有更高的温度，而图13中的常规电芯将在电芯内具有内部热梯度，并且表面热电偶代表表面层的温度。

图14和图15示出了本发明电芯的容量与上述1C-2C和1C-1C方案的循环数的函数关系。电芯不冷却(除了空气和用于夹持电芯的绝缘纤维玻璃板的寄生热损失)，即使在500次循环后，电芯仍保持初始容量的75％左右。没有使用本发明的所示那样厚的电芯会退化得快得多，因为会有内部热梯度，更高的芯部温度导致容量的更快退化。这会导致级联反应，由于容量降低，电芯的其余部分在随后的循环过程中升温更多并导致循环时间更短。建模表明，本发明电芯可以保持更接近期望的温度，同时有效地从与侧接头和内部热母线形成网络的Al和Cu箔去除热量。由于Al和Cu也是良好的电导体，这将保持更均匀的电势和电流流动。

方法400包括在402处由设置在容器内的多个电力单元产生电流。多个电力单元和容器可分别包括或对应于电力单元110、210和容器160、260。在一些实施方式中，方法400可以进一步包括对多个电力单元进行充电或放电。例如，操作电芯可以包括将电力从多个电力单元传输到电气设备。

方法400包括在404通过耦合到多个电力单元的多个第一集流体在第一方向上分配热量和电流。多个第一集流体可以包括或对应于第一集流体120、220。在一些实施方式中，在第一方向上分配热量由第一集流体的主体执行。例如，主体可以在与电力单元的宽度平行的方向上传递热量。在特定实施方式中，第一集流体将热量从与电力单元接触的主体第一部分分配到不与电力单元接触的主体第二部分。

方法400还包括在406处通过第一传导构件在与第一方向正交的第二方向上分配热量和电流。第一传导构件可以包括或对应于第一母线140、240。在一些实施方式中，第一方向对应于沿着容器的长度(例如D3、D5)或厚度(例如D2、D4)的方向。在特定实施方式中，第一传导构件跨越容器厚度或宽度的至少50％，并且跨越容器长度的至少80％。在一些其他实施方式中(例如如果容器的横截面是三角形、六边形、八角形)，第二方向可以相对于第一方向以与不同于90度的角度成角度地设置。在一些实施方式中，第一和第二方向可以以与容器的内角相对应的角度成角度地设置。

在一些实施方式中，方法400还可以包括通过耦合到多个电力单元的多个第二集流体沿第三方向分配热量。多个第二集流体可以包括或对应于第二集流体130、230。在特定实施方式中，第三方向与第一方向相反。附加地或替代地，方法400可以包括通过第二传导构件在基本上正交于第一方向的第二方向上分配热量。在一些实施方式中，方法400还包括将多个电力单元、第一传导构件和第二传导构件定位在容器的空腔内。多个电力单元、第一传导构件和第二传导构件可以分别包括或对应于电力单元110、210、第一母线140、240和第二母线150、250。在特定实施方式中，方法400还包括将容器的空腔密封。附加地或替代地，方法400可以包括对多个电力单元进行充电或放电。

因此，方法400使得一个或多个电力单元中的热量能够由耦合到电力单元的传导构件分配。例如，耦合到第一传导构件的第一集流体可以将热量从一个或多个电力单元传导到第一导电部件，并且第一导电部件可以通过整个容器分配热量。以这种方式和其他方式，第一传导构件和第一集流体可以调节电力单元之间的温度，增加均匀性，并减少电池的热点。

尽管已经详细描述了本申请的各方面及其优点，但是应当理解，在不脱离所附权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种变更、替换和改变。此外，本申请的范围不限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组合物、装置、方法和步骤的特定实施方式。如本领域普通技术人员从上述公开中容易理解的，可以利用当前存在的或未来要开发的执行与本文所述的相应实施方式基本相同的功能或实现基本相同的结果的过程、机器、制造、物质组合物、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在在其范围内包括这样的过程、机器、制造、物质组合物、装置、方法或步骤。

上述说明书提供了说明性配置的结构和使用的完整描述。尽管以上以一定程度的特殊性或参考一个或多个单独的配置描述了某些配置，但本领域技术人员可以对所公开的配置进行许多修改，而不脱离本公开的范围。因此，方法和系统的各种说明性配置不限于所公开的特定形式。相反，它们包括落入权利要求范围内的所有修改和替代方案，并且所示出配置之外的配置可以包括所描述配置的一些或全部特征。例如，可以将要素省略或将其组合为单一结构，可以替换连接，或者两者都可以。此外，在适当的情况下，上述任何示例的方面可以与所描述的任何其他示例的方面相结合，以形成具有相当的或不同的性质和/或功能并解决相同或不同问题的其他示例。类似地，应该理解，上述益处和优点可涉及一种配置或可涉及多种配置。因此，这里描述的任何单个实施方式都不应被解释为限制性的，并且在不背离本公开的教导的情况下，本公开的实施方式可以适当地组合。

提供所公开的实施方式的以上描述以使本领域技术人员能够制作或使用所公开的实施方式。对这些实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文所定义的原理可以应用于其他实施方式而不脱离本公开的范围。因此，本公开不限于本文所示的实施方式，而是应给予与以下权利要求所定义的原理和新颖特征一致的尽可能的最宽泛范围。权利要求不旨在包括也不应解释为包括装置加功能限定或步骤加功能限定，除非在给定权利要求中分别使用短语“用于…的装置”或“用于…的步骤”明确规定了这种限定。

Claims (15)

1.一种电池电芯，包括：

容器，其包括限定空腔的一个或多个壁；

设置在所述空腔内的多个电力单元，每个电力单元包括：

第一电极；

第二电极；以及

设置在所述第一电极和所述第二电极之间的分隔体；和第一传导构件，其耦合到所述多个电力单元的至少一个第一电极，所述第一传导构件设置在所述一个或多个壁中的至少一者和所述第一电极之间的所述空腔内，并且被配置为分配来自所述至少一个第一电极的热量和/或电流。

2.根据权利要求1所述的电芯，其中所述第一传导构件与所述多个电力单元的每个第一电极接触。

3.根据权利要求1所述的电芯，其中：

至少第一电极包括：

第一集流体，其包括：

第一部分；以及

离开第一部分延伸的第二部分；和

活性材料，其耦合到所述第一集流体的所述第一部分；并且

所述第一传导构件位于所述一个或多个壁的第一壁和所述第一集流体的所述第二部分之间。

4.根据权利要求1所述的电芯，进一步包括：

耦合到所述第二电极的第二传导构件；并且

其中：

所述一个或多个壁包括第一壁和与所述第一壁相对的第二壁，所述第一和第二壁中的每一个限定所述空腔的一部分；和

所述第二传导构件插入在所述第二电极和所述第二壁之间。

5.根据权利要求4所述的电芯，其中：

所述第一传导构件包括第一母线；

所述第二传导构件包括第二母线；

所述第一母线跨越所述第一壁的大于或等于50％的面积；并且

所述第二母线跨越所述第二壁的大于或等于50％的面积。

6.根据权利要求4所述的电芯，其中：

至少一个第一电极包括：

第一集流体，其包括：

第一部分；以及

离开第一部分延伸的第二部分；和

耦合到所述第一集流体的所述第一部分的第一活性材料；和至少一个第二电极包括：

第二集流体，其包括：

第一部分；以及

离开第一部分延伸的第二部分；以及

耦合到所述第二集流体的所述第一部分的第二活性材料。

7.根据权利要求6所述的电芯，其中所述容器的横截面是矩形、三角形、六边形、八角形、多边形。

8.一种电池，包括：

容器，其包括第一侧和第二侧；

多个电力单元，其耦合在一起并设置在所述容器内，每个电力单元包括：

第一集流体；

第二集流体；以及

设置在所述第一集流体和所述第二集流体之间的分隔体；

第一传导构件，其耦合到所述多个电力单元，使得所述第一传导构件与所述多个电力单元的所述第一集流体接触；以及

第二传导构件，其耦合到所述多个电力单元，使得所述第二传导构件与所述多个电力单元的所述第二集流体接触。

9.根据权利要求8所述的电芯，其中，所述第一集流体包括：

第一部分；以及

从所述第一部分延伸的第二部分，所述第二部分与所述第一传导构件接触。

10.根据权利要求9的所述的电芯，其中：

所述第一集流体和所述第一传导构件各自包括第一材料；并且

所述第二集流体和所述第二传导构件各自包括第二材料。

11.根据权利要求9所述的电芯，其中：

所述容器的所述第一侧与所述容器的所述第二侧相对，并且所述第一侧和所述第二侧限定空腔的至少一部分；

所述多个电力单元、所述第一传导构件和所述第二传导构件设置在所述空腔内；和

所述第一传导构件介于所述第一集流体的每个第二部分和所述容器的所述第一侧之间。

12.根据权利要求9所述的电芯，其中所述第二集流体包括：

第三部分；以及

从所述第三部分延伸的第四部分，所述第四部分与所述第二传导构件接触。

13.一种操作电池电芯的方法，所述方法包括：

对设置在容器内的多个电力单元进行充电或放电；

通过耦合到所述多个电力单元的多个第一集流体在第一方向上传递热量；和

通过第一传导构件在与第一方向基本上正交的第二方向上传递热量。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

通过耦合到所述多个电力单元的多个第二集流体沿第三方向分配热量；以及

通过第二传导构件在与所述第一方向基本正交的第二方向上分配热量。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

通过所述第一传导构件在与所述第一方向和所述第二方向基本上正交的第三方向上分配热量；并且

其中所述第一传导构件跨越：

所述容器的厚度或宽度的至少50％；以及

所述容器的长度的至少80％。

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