CN116134657A - 电化学电池单元夹具及相关方法 - Google Patents

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Abstract

总体上描述了用于电化学电池单元的夹具以及相关的系统和方法。在一些实施方式中，夹具系统可以施加压缩夹紧力，以加强电化学电池单元的容器的第一部分与第二部分之间的接触(例如，以加强电化学电池单元包的密封)。在一些实施方式中，夹具系统可以施加压缩夹紧力来加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。经由夹具施加这样的压缩夹紧力可以有助于在具有挑战性的条件下，例如在电化学电池单元的测试期间(例如，在高温下)和/或在运输期间，保持接触(例如，密封、电极接片连接)的完整性。

Description

电化学电池单元夹具及相关方法
相关申请
本申请根据35 U.S.C.§119(e)，要求于2020年8月3日提交的，且题为“Electrochemical Cell Clamps and Related Methods”的美国临时专利申请第63/060,166号的优先权，该美国临时专利申请出于所有目的通过引用整体并入本文。
技术领域
总体上描述了用于电化学电池单元的夹具以及相关的系统和方法。
背景技术
电化学电池单元通常包括电极，该电极包括参与电化学反应以产生电流的电极活性材料。一些电化学电池单元包括具有密封和/或诸如电极接片的电气部件的容器。本公开内容的某些实施方式涉及与加强电化学电池单元容器的各部分和/或电气部件之间的接触相关的发明方法、系统和装置。
发明内容
总体上描述了用于电化学电池单元的夹具以及相关的系统和方法。在一些实施方式中，夹具系统可以施加压缩夹紧力，以加强电化学电池单元的容器的第一部分与第二部分之间的接触(例如，以加强电化学电池单元包(electrochemical cell pouch)的密封)。在一些实施方式中，夹具系统可以施加压缩夹紧力来加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。经由夹具施加这样的压缩夹紧力可以有助于在具有挑战性的条件下，例如在电化学电池单元的测试期间(例如，在高温下)和/或在运输期间，保持接触(例如，密封、电极接片连接)的完整性(integrity)。在一些情况下，本发明的主题涉及：相互关联的产品、针对具体问题的替代解决方案以及/或者一个或更多个系统和/或物体的多种不同用途。
在一方面，提供了用于电化学电池单元的夹具系统。在一些实施方式中，一种用于包括至少部分地被柔性容器包围的电极的电化学电池单元的夹具系统包括：下夹具部分；上夹具部分，其耦接至下夹具部分；平台，其与下夹具部分相邻；在平台上的电化学电池单元，电化学电池单元至少部分地被壳体包围；以及可压缩物体(compressible article)，其在下夹具部分与上夹具部分之间；其中：电化学电池单元的柔性容器的至少一部分在下夹具部分与上夹具部分之间；电化学电池单元包括锂金属和/或锂金属合金作为在电化学电池单元的充电和/或放电过程的至少一部分期间或全部期间的电极活性材料；电化学电池单元包括与电极中的至少一个电极电子连通的电极接片和电极接片延伸部，电极接片的至少一部分在下夹具部分与上夹具部分之间，并延伸穿过柔性容器的第一部分与柔性容器的第二部分之间的密封；下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强上述密封以及/或者加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通；以及壳体被配置成在电化学电池单元的充电和/或放电期间的至少一个时间段期间施加各向异性力，各向异性力具有与电化学电池单元的至少一个电极的电极活性表面正交的分量。
在一些实施方式中，一种用于包括至少部分地被柔性容器包围的电极的电化学电池单元的夹具系统包括：下夹具部分；上夹具部分，其耦接至下夹具部分；以及平台，其与下夹具部分相邻，能够支承电化学电池单元；其中：下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强柔性容器的第一部分与柔性容器的第二部分之间的接触。
在一些实施方式中，一种用于包括至少部分地被柔性容器包围的电极的电化学电池单元的夹具系统包括：下夹具部分；上夹具部分，其耦接至下夹具部分；以及电化学电池单元，其中，电化学电池单元的柔性容器的至少一部分在下夹具部分与上夹具部分之间；并且其中：下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强柔性容器的第一部分与柔性容器的第二部分之间的接触。
在一些实施方式中，一种用于包括与电极接片和电极接片延伸部电子连通的电极的电化学电池单元的夹具系统包括：下夹具部分；上夹具部分，其耦接至下夹具部分；以及电化学电池单元，其中，电极接片和/或电极接片延伸部的至少一部分在下夹具部分与上夹具部分之间；并且其中：下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。
在另一方面，提供了方法。在一些实施方式中，一种方法包括：经由夹具向包括电极和液体电解质的柔性容器的至少一部分施加压缩夹紧力，使得压缩夹紧力加强柔性容器的第一部分与柔性容器的第二部分之间的接触。
在一些实施方式中，一种方法包括：经由夹具向电化学电池单元的柔性容器的至少一部分施加压缩夹紧力，使得柔性容器在柔性容器否则会失效(fail)的至少一种情况下保持流体密封(fluid-tight)。
在结合附图考虑时，本发明的其他优点和新颖特征将从以下对本发明的各种非限制性实施方式的详细描述中变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。
附图说明
将参照附图通过示例的方式来描述本发明的非限制性实施方式，附图为示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，示出的每个相同或几乎相同的部件通常由单个附图标记表示。为了清楚起见，在不需要图示以使本领域普通技术人员理解本发明的地方，没有在每个附图中标记每个部件，也未示出本发明的每个实施方式的每个部件。在附图中：
图1A至图1B示出了根据某些实施方式的包括上夹具部分、下夹具部分、平台和电化学电池单元的示例性夹具系统的截面示意图；
图2A示出了根据某些实施方式的包括上夹具部分、下夹具部分、平台和电化学电池单元的示例性夹具系统的俯视示意图、侧视示意图和仰视图示意图；
图2B示出了根据某些实施方式的包括上夹具部分、下夹具部分、平台和电化学电池单元的示例性夹具系统的截面示意图；
图2C示出了根据某些实施方式的包括上夹具部分、下夹具部分、平台和电化学电池单元的示例性夹具系统的透视示意图；
图2D示出了根据某些实施方式的包括上夹具部分、下夹具部分、平台和电化学电池单元的示例性夹具系统的分解透视示意图；
图3A示出了根据一些实施方式的包括夹具系统的电池的示意性框图；
图3B示出了根据一些实施方式的包括夹具系统的示例性电动交通工具的截面示意图；以及
图3C示出了根据一些实施方式的包括电池的示例性电动交通工具的截面示意图，该电池包括夹具系统。
具体实施方式
总体上描述了包括用于电化学电池单元的夹具的系统和相关方法。在一些实施方式中，夹具系统可以施加压缩夹紧力来加强电化学电池单元的容器的第一部分与第二部分之间的接触(例如，加强电化学电池单元包的密封)。在一些实施方式中，夹具系统可以施加压缩夹紧力来加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。经由夹具施加这样的压缩夹紧力可以有助于在具有挑战性的条件下，例如在电化学电池单元的测试期间(例如，在高温下)和/或在运输期间，保持接触(例如，密封、电极接片连接)的完整性。
电化学电池单元可能暴露于倾向于促进电化学电池单元的一个或更多个部件失效的条件。例如，商业流通的电化学电池单元(例如，用于电池)可能需要在高温(例如，大于或等于40℃)下进行测试，以评估性能和/或耐久性。在一些情况下，例如由于内部压力的产生，这样的高温可能促使电化学电池单元的密封失效。作为一个示例，具有柔性容器、例如包围电极和液体电解质的箔包的电化学电池单元可能经历内部析气(例如，由于电解质的沸腾和/或热分解)。该气体可以产生足够的压力以导致电气容器的密封失效(例如，由于剥离力)，这可能导致有害现象，例如电解质泄漏和敏感材料暴露于环境中。在本公开内容的上下文中，已经认识到并观察到，某些夹具系统和配置可以能够减少或消除内部压力产生的趋势，该趋势导致柔性容器的各部分的接触(例如，密封)在高温下失效。
此外，一些电化学电池单元可以具有与电化学电池单元的一个或更多个电极进行电子连通的电极接片和电极接片延伸部。某些条件可能涉及对电化学电池单元的操作，这可能会破坏电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。例如，在电化学电池单元的运输期间，电化学电池单元的移动(例如，进出运输容器)可能导致破坏电连接和/或耦接的偶然的力(例如，通过弯曲或拉动)。在本公开内容的上下文中，已经认识到并观察到，某些夹具系统和配置可以用于减少或消除对电池的操作破坏电连接和/或耦接的趋势(例如，通过加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通)。
在一些方面，提供了用于电化学电池单元的夹具系统。图1A示出了根据某些实施方式的夹具系统100的截面示意图。如图1A所示，当存在电化学电池单元200时，夹具系统100可以能够向电化学电池单元200的至少一部分施加压缩夹紧力(例如，以在测试和/或运输期间加强接触)。
电化学电池单元(例如，可以经由夹具向电化学电池单元施加压缩夹紧力)可以包括电极。例如，图1A示出了包括第一电极210和第二电极220的电化学电池单元200。在一些实施方式中，第一电极210是阳极，并且第二电极220是阴极。示例性的阳极和阴极材料将在下面更详细地描述。在一些实施方式中，电化学电池单元的电极至少部分地被柔性容器包围，如下面更详细描述的。一些方面涉及经由夹具(例如，来自夹具系统100)施加压缩夹紧力，以加强柔性容器的各部分之间的接触(例如，包的密封)。
在一些实施方式中，夹具系统包括下夹具部分和耦接至下夹具部分的上夹具部分。下夹具部分和上夹具部分可以被配置成施加压缩力(即，向内按压在对象上的力，例如通过挤压)。参照图1A至图1B，根据某些实施方式，夹具系统100的下夹具部分110和上夹具部分120被配置成根据箭头104和箭头105向电化学电池单元200的至少一部分施加压缩夹紧力。在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分是分立的、单独的对象。然而，在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分是同一对象的部分。例如，在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分经由连接夹具部(例如，具有与下夹具部分和/或上夹具部分相同或相似的构造)连接。例如，下夹具部分和上夹具部分可以各自是夹子的部分。
下夹具部分和/或上夹具部分可以由基于例如本公开内容中描述的标准的各种合适材料中的任何制成。由其制造下夹具部分和/或上夹具部分的材料可以能够承受加强电化学电池单元的接触(例如，接缝、接片电子连接等)所需的压缩夹紧力、与压缩力相关联的弯曲和/或来自电化学电池单元的内力(例如，来自析气的内部压力)。可以选择材料以在电化学电池单元测试过程期间和/或在电化学电池单元测试过程之后、例如在暴露于高温(例如，大于或等于40℃)期间保持完整性。用于下夹具部分和/或上夹具部分的示例性材料包括但不限于金属和/或金属合金(例如，铝和/或铝合金、不锈钢)、聚合材料(例如，具有足够机械性能和耐久性的塑料)、复合材料(例如，纤维加强聚合材料、碳纤维)以及它们的组合。用于一些实施方式的合适材料的一个非限制性示例是复合材料，该复合材料包括合适量的聚合材料(例如，尼龙)和玻璃(例如，以颗粒和/或纤维形式)(例如，玻璃以30重量百分比(wt％)的量存在)。在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分具有相同或相似的构成，尽管在其他实施方式中，下夹具部分和上夹具部分具有不同的构成。
由其制造下夹具部分和/或上夹具部分的材料可以基于各种机械特性或材料特性中的任何来选择。例如，下夹具部分和/或上夹具部分可以具有相对高的极限抗拉强度(例如，大于或等于50MPa、大于或等于100MPa、大于或等于150MPa，和/或高达200MPa、高达500MPa、高达1GPa、高达5GPa或更高)。作为另一示例，下夹具部分和/或上夹具部分可以具有相对高的杨氏模量(例如，大于或等于5MPa、大于或等于10MPa、大于或等于100MPa、大于或等于1GPa和/或高达10GPa、高达100GPa，高达800GPa，或更高)。作为又一示例，下夹具部分和/或上夹具部分可以具有相对高的玻璃转变温度(例如，大于或等于20℃、大于或等于50℃、大于或等于60℃、大于或等于70℃和/或高达80℃、高达90℃、高达100℃、高达150℃或更高)。
夹具系统的部件(例如，下夹具部分、上夹具部分、下面描述的可选平台)可以使用各种合适的技术中的任何来构造，例如经由机械加工、铣削(milling)、模制(例如，注射成型)、增材制造(例如，3D打印)等来构造。
在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分经由一个或更多个紧固件耦接。例如，在图1A至图1B所示的实施方式中，下夹具部分110经由紧固件115耦接至上夹具部分120。可以采用各种合适的紧固件中的任何，例如，杆(例如，螺纹杆、具有互锁特征的杆)、螺栓、螺钉(例如，机器螺钉)、钉子、铆钉、系带、夹子(例如，侧夹、簧环)、带或它们的组合。下夹具部分和上夹具部分可以经由至少1个、至少2个、至少4个、至少8个或更多个紧固件耦接。在一些实施方式中，压缩夹紧力的施加(例如，以加强电化学电池单元的接触)是由紧固件的部件之间或者紧固件与下夹具部分和/或上夹具部分之间的相对运动引起的。例如，压缩夹紧力可以通过使连接下夹具部分和上夹具部分的机器螺钉转动来施加，或者通过使耦接至连接下夹具部分和上夹具部分的杆或螺栓的螺母转动来施加。
在一些实施方式中，夹具系统包括下夹具部分与上夹具部分之间的可压缩物体。可压缩物体可以促进来自夹具的压缩夹紧力的相对均匀的施加，在一些情况下这可以确保足够的压力被施加在所有需要被加强的位置处。参照图1A至图1B，在一些实施方式中，可压缩物体117在下夹具部分110与上夹具部分120之间。在一些实施方式中，电化学电池单元的一部分(例如，电化学电池单元的柔性容器的一部分)在第一可压缩物体与第二可压缩物体之间。
各种材料中的任何都可以用于可压缩物体。在一些实施方式中，可压缩物体是固体物体。用于可压缩物体的材料可以基于有效分配来自夹具的压缩夹紧力(例如，相对均匀地)的能力来选择。在一些实施方式中，可压缩物体包括泡沫(例如，微孔泡沫)。在一些实施方式中，可压缩物体包括网格。在一些实施方式中，可压缩物体包括聚合物材料。例如，可压缩物体可以包括弹性体材料。弹性体材料即使在长时间的压缩应力之后也可以能够保持弹性特性。作为一个非限制性示例，可压缩物体可以包括聚氨酯。聚氨酯是包括通过氨基甲酸酯(尿烷)单元链接的有机重复单元的聚合物。可以使用各种技术中的任何、例如通过使异氰酸酯和多元醇反应，来制备聚氨酯。在一些实施方式中，可压缩物体是或包括微孔聚氨酯泡沫(例如，泡沫片或泡沫层)。
在一些实施方式中，夹具系统包括能够支承电化学电池单元的平台。平台可以与下夹具部分相邻。例如，图1A至图1B示出了支承电化学电池单元200的平台130。根据某些实施方式，平台130与下夹具部分110相邻。平台和下夹具部分可以直接相邻，不存在中间部件。在一些实施方式中，平台附接至下夹具部分。在一些实施方式中，平台和下夹具部分是分立的对象(例如，经由粘合剂和/或紧固件附接)，而在一些实施方式中，平台和下夹具部分形成整体结构。在一些实施方式但不一定是所有实施方式中，平台由任何材料制成，并根据上述关于下夹具部分和上夹具部分的技术中的任何技术制造。
在一些实施方式中，压缩夹紧力被施加至电化学电池单元的柔性容器的至少一部分。可以部分或完全包围电化学电池单元的柔性容器可以由各种合适的材料中的任何制成。可以基于标准、例如与电化学电池单元的内部部件的化学相容性(例如，与电极活性材料、例如锂金属和/或锂合金的相容性、与电解质材料的相容性)或者物理特性、例如具有相对低的质量密度，来选择材料。柔性容器可以用于将电化学电池单元的内部部件(例如，电极活性材料、电解质材料)与周围环境隔离(例如，出于安全、性能和/或耐久性原因)。对象的柔性通常是指响应于施加的力而弯曲或变形的能力。柔性是刚性的补充。也就是说，一个对象越柔韧，它的刚性就越小。柔性容器可以具有相对低的刚性。在一些实施方式中，柔性容器由具有相对低的杨氏模量(例如，小于或等于100GPa、小于或等于50GPa、小于或等于10GPa、小于或等于1GPa和/或低至100MPa、低至50MPa、低至10MPa或更低)的材料制成。在一些实施方式中，柔性容器包括金属和/或金属合金(例如，铝和/或铝合金)、聚合材料、复合材料或它们的组合。例如，柔性容器可以包括金属或金属合金箔(例如，铝箔)。在一些实施方式中，柔性容器包括多层复合材料，例如具有包括聚合材料的衬层的金属或金属合金箔(例如，铝箔)。在一些情况下，柔性容器是包。例如，图1A示出了其中第一电极210、第二电极220和分隔件230被柔性容器240包围的实施方式，其中柔性容器240是包(例如，箔包)的形式。
一些方面涉及经由夹具向柔性容器的至少一部分施加压缩夹紧力，使得压缩夹紧力加强柔性容器的第一部分与柔性容器的第二部分之间的接触。图1B示出了一个这样的例子，其中下夹具部分110和上夹具部分120被配置成向柔性容器240施加由箭头104和箭头105表示的压缩夹紧力，以加强柔性容器240的第一部分241与柔性容器240的第二部分242之间的接触243。夹具系统(例如，夹具系统100)可以包括电化学电池单元的柔性容器在下夹具部分与上夹具部分之间的至少一部分。经由夹具施加的压缩夹紧力的幅值可以取决于多种因素中的任何，例如电化学电池单元内的预期内部压力或接触强度(例如，密封强度)。在一些实施方式中，施加的压缩夹紧力限定大于或等于0.1kgf/cm2、大于或等于0.5kgf/cm2、大于或等于1kgf/cm2、大于或等于2kgf/cm2、大于或等于3kgf/cm2和/或高达4kgf/cm2、高达5kgf/cm2、高达8kgf/cm2、高达10kgf/cm2或更大的压力。
待加强的柔性容器的部分之间的接触可以是例如部分之间的密封。例如，在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强柔性容器的第一部分与柔性容器的第二部分之间的密封。
密封可以通过连接柔性容器的分开部分(例如分开的片)来形成，使得可以防止流体(例如，液体)流过密封。例如，至少部分地包围电化学电池单元的电极的柔性容器可以是由金属箔片形成的包。可以(例如，经由真空密封、粘合剂、焊接、按压等)连接片的区域以防止包内的液体(例如，液体电解质)泄漏。如上所述，某些条件，例如在高温下的测试，可能引起一些电化学电池单元内的内部力(例如，来自析气的内部压力)。在一些情况下，内部力可能趋于导致柔性容器的部分之间的接触(例如，接缝)失效(例如，破坏密封)。
经由夹具施加压缩夹紧力来加强接触可以减少或消除这些问题。例如，可以将压缩夹紧力施加至柔性容器，使得柔性容器在柔性容器否则会失效的至少一种条件下(例如，暴露在高温下)保持流体密封。可以通过在接触(例如，密封)处或者相对接近接触使下夹具部分和上夹具部分与柔性容器接触来施加压缩夹紧力，使得实现加强(例如，在接触的2cm内、1cm内、5mm内、1mm内或更少)。接触(例如，密封)中的一些或所有可以通过来自夹具的压缩夹紧力来加强。例如，夹具可以加强(例如，通过压缩夹紧力)由柔性容器的第一部分与第二部分之间的接触所限定的区域(例如，由密封所限定的区域)的大于或等于10％、大于或等于25％、大于或等于50％、大于或等于75％、大于或等于90％、大于或等于95％、大于或等于99％或100％的区域。
在一些实施方式中，电化学电池单元包括与电极接片电子连通的电极。受益于本公开内容，本领域普通技术人员将理解适用的电极接片构造和材料。电极接片可以包括电子传导固体(例如，导电金属，例如铜和/或铜合金或铝和/或铝合金)。电极接片可以与电化学电池单元的一个或更多个电极电子连通(例如，经由集电器)。图1A至图1B示出了根据某些实施方式的经由直接连接与第一电极210电子连通的电极接片150。电极接片通常用作在电极与(例如，电池的)外部部件、例如电路板或其他外部电路系统之间建立电子连通(电子电流流动的能力)的端子。电化学电池单元可以包括与阳极电子连通的第一电极接片以及与阴极电子连通的第二电极接片。
在一些实施方式中，电极接片与电极接片延伸部电子连通。电极接片可以与电极接片延伸部直接或间接接触(例如，经由焊接或压合(crimping))。可以是单独的电子传导材料(例如，电子传导固体)的电极接片延伸部可以通过从电极延伸比电极接片大的距离来促进电极接片与外部部件之间的电子连通。这样的延伸可以允许更方便的连接和较大的配置灵活性(例如，关于电池设计)。图1A至图1B描绘了根据某些实施方式的经由直接连接与电极接片150电子连通的可选电极接片延伸部151。在其中柔性容器至少部分地包围电极的一些实施方式中，电极接片延伸部和/或电极接片的一部分延伸穿过柔性容器的密封，并且在下夹具部分与上夹具部分之间。图1A至图1B示出了一个这样的实施方式，其中电极接片延伸部151延伸穿过柔性容器240的第一部分241与第二部分242之间的接触243。已经观察到，电极接片和/或电极接片延伸部延伸穿过其的柔性容器的部分之间的接触(例如，密封)在某些条件下(例如，在高温下测试)可能特别容易失效。因此，以本文中描述的方式向具有电极接片和/或电极接片延伸部的这样的接触施加压缩夹紧力在一些情况下可能是有利的。在一些实施方式中，经由夹具沿横穿电极接片中的一个、更多个或所有电极接片和/或电极接片延伸部中的一个、更多个或所有电极接片延伸部的宽度的路径施加压缩夹紧力。在一些情况下，这样施加压缩夹紧力有助于加强与电极接片和/或电极接片延伸部相关联的密封的完整性。在一些实施方式中，经由夹具沿将电解质(当存在时)的至少一部分(例如，至少50％、至少75wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或全部)与柔性容器的密封(例如，柔性容器的一部分与电极接片和/或电极接片延伸部之间的密封)隔离的路径施加压缩夹紧力。例如，在图1B中，根据某些实施方式，由箭头104和箭头105表示的压缩夹紧力可以将接触243(第一部分241与电极接片延伸部151之间的密封)与柔性容器240内的电解质隔离。
在一些实施方式中，经由夹具施加压缩夹紧力加强了电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。如上所述，电化学电池单元可能暴露于否则可能(例如，通过拉或弯曲)破坏电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通的条件(例如，运输或用户操作)。该夹具系统可以被配置成通过提供稳定电极接片和电极接片延伸部的压缩夹紧力(例如，通过抵抗拉动、弯曲或其他潜在破坏力)来加强电子连通。当电极接片和/或电极接片延伸部的至少一部分在下夹具部分与上夹具部分之间时，夹具系统可以实现这一点。下夹具部分和上夹具部分可以被配置成施加压缩夹紧力(例如，施加至电化学电池单元的至少一部分)，以加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。例如，返回参照图1B，下夹具部分110和上夹具部分120(或与下夹具部分110或上夹具部分120相关联的可压缩物体117)可以在电极接片150和/或电极接片延伸部151的至少一部分处接触电化学电池单元200或者相对接近(例如，在2cm内、在1cm内、在5mm内、在1mm内)电极接片150和/或电极接片延伸部151的至少一部分来接触电化学电池单元200。
在电化学电池单元包括液体电解质的一些实施方式中，防止或减少液体电解质接触电极接片的发生可能是有益的，因为这种接触可能破坏电化学电池单元的性能和/或耐久性。在一些实施方式中，经由夹具施加压缩夹紧力，使得电极接片和/或电极接片延伸部的外表面区域的至少一部分(例如，至少50％、至少75wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或全部)与液体电解质的至少一部分(例如，至少50％、至少75wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少99wt％或全部)隔离。作为说明性示例，夹具可以向柔性容器(例如，箔包)的至少一部分施加压缩夹紧力，并将柔性容器靠近电极接片的部分压在一起，从而防止液体电解质的至少一部分接近电极接片和/或电极接片延伸部的外表面区域的至少一部分。
一些实施方式涉及在电化学电池单元充电和/或放电期间的至少一个时间段期间，施加具有与电化学电池单元的至少一个电极的电极活性表面正交的分量的各向异性力。应当理解，执行这样的具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力，使得一个或更多个电极经受由各向异性力限定的压力，并且这样的各向异性力是与经由夹具(例如，经由下夹具部分和上夹具部分)施加的用于加强接触(例如，密封、电子连接/耦接)的压缩夹紧力不同且单独的力。在一些实施方式中，压缩夹紧力和具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力被同时施加，尽管在一些实施方式中存在至少一个时间段，在该时间段期间施加压缩夹紧力，但是在该时间段期间不施加具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力。
施加这样的具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力可以减少与某些类型的电化学电池单元(例如，包含锂金属作为电极活性材料的电池单元)相关联的潜在有害现象，并提高利用率。例如，在一些情况下，施加具有与电化学电池单元的电极的活性表面正交的分量的各向异性力可以在提高电流密度的同时使问题(例如，电极的表面粗糙化和枝晶形成)减少。例如，在于2010年2月11日作为美国专利公开第2010/0035128号公开，于2015年8月11日公布，且题为“Application of Force in Electrochemical Cells”的美国专利第9,105,938号中描述了其中施加具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力的电化学装置以及用于施加这样的力的方法，出于所有目的，将该美国专利通过引用整体并入本文。
参照图1A至图1B，描绘了可以沿箭头181的方向施加至电化学电池单元200的各向异性力的示意图。箭头182示出了根据某些实施方式的力181的与第一电极210的活性表面211正交的分量。
“各向异性力”被给予其在本领域中的普通含义，并且意指不在所有方向上相等的力。在所有方向上都相等的力是例如流体或材料的在流体或材料内的内部压力，例如对象的内部气压。不在所有方向上相等的力的示例包括沿特定方向指向的力，例如，由桌子上的对象经由重力施加在桌子上的力。各向异性力的另一示例包括由围绕对象的周界布置的带施加的某些力。例如，橡皮带或螺丝扣可以围绕其所缠绕的对象的周界施加力。然而，带不会在对象的外表面的不与该带接触的任何部分上施加任何直接力。此外，当带沿第一轴伸展至比第二轴大的程度时，带可以沿平行于第一轴的方向施加比平行于第二轴施加的力大的力。
具有与例如诸如阳极的电极的活性表面的表面“正交的分量”的力被给予其如本领域普通技术人员将理解的普通含义，并且包括例如至少部分地在基本垂直于所述表面的方向上发挥作用的力。普通技术人员能够理解这些术语的其他示例，特别是在该文档的描述中应用的示例。
一些实施方式包括施加各向异性力(例如，经由壳体)，其中与电化学电池单元的电极的电极活性表面正交的分量限定至少10kgf/cm2(例如，至少12kgf/cm2、至少20kgf/cm2、至少25kgf/cm2或更多)和/或高达40kgf/cm2(例如，高达35kgf/cm2、高达30kgf/cm2)的压力。
在一些实施方式中，电化学电池单元至少部分地被壳体包围。图1A至图1B示出了根据某些实施方式的至少部分地包围电化学电池单元200的可选壳体300。壳体可以包括刚性部件。作为一个示例，壳体可以包括一个或更多个固体板(例如，端板)。固体板可以包括例如金属(例如，铝)、金属合金(例如，不锈钢)、复合材料(例如，碳纤维)或它们的组合的各种合适的固体材料中的任何。应当理解，固体板的表面不一定需要是平坦的。例如，固体板的侧面中的一个可以包括在不存在具有与电极活性表面正交的分量的施加力的情况下弯曲(例如，波状、凸起)的表面。在一些实施方式中，在不存在具有与电极活性表面正交的分量的施加力的情况下，固体板(例如，铝固体板、碳纤维固体板)相对于电化学电池单元是凸起的，并且在至少一个幅值的具有与电极活性表面正交的分量的施加力下，端板可以变得不那么凸起(例如，变平坦)。
在某些情况下，壳体不包括固体板。例如，在一些情况下，被配置成容纳电化学电池单元和可变形固体的容纳结构的固体表面和其他部件是整体结构的一部分。
壳体可以包括耦接件，其可以用于连接壳体的部件和/或施加具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力的至少一部分。壳体可以包括例如靠近壳体的端部(例如，靠近固体板的端部)的耦接件。图1A中的耦接件310(例如，杆或螺钉)是一个非限制性示例。耦接件可以连接第一固体板和第二固体板。在一些实施方式中，壳体具有多于一个的耦接件。在某些情况下，壳体包括至少2个耦接件、至少4个耦接件和/或多达8个耦接件或更多个耦接件。在一些实施方式中，耦接件包括紧固件。紧固件可以从壳体的一端跨越到另一端。示例性紧固件包括但不限于杆(例如，螺纹杆、具有互锁特征的杆)、螺栓、螺钉(例如，机器螺钉)、钉子、铆钉、系带、夹子(例如，侧夹、簧环)、带或其组合。
在一些实施方式中，至少部分地包围电化学电池单元的壳体被配置成在电化学电池单元充电和/或放电期间的至少一个时间段期间施加各向异性力，该各向异性力具有与电化学电池单元的电极中的至少一个(或所有)电极的电极活性表面正交的分量。与电极活性表面正交的分量的幅值可能相对高。例如，在一些实施方式中，壳体被配置成施加各向异性力，该各向异性力具有与电化学电池单元的阳极的阳极活性表面正交的相对高幅值的分量。壳体可以被配置成以各种方式施加这样的各向异性力。例如，在一些实施方式中，壳体包括两个固体物体(例如，第一固体板和第二固体板)。对象(例如，机器螺钉、螺母、弹簧等)可以用于通过向壳体的端部(或端部附近的区域)施加压力来施加具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力。在一些情况下，经由壳体施加具有与电极活性表面正交的分量的各向异性力包括引起耦接件的一部分(例如，螺母)与耦接件的紧固件之间的相对运动(例如，通过拧紧在紧固件与固体板之间的接合处的螺母)。在机器螺钉的情况下，例如，可以在旋转螺钉时将电化学电池单元和其他部件(例如，可压缩固体、传感器等)压缩在板(例如，第一固体板和第二固体板)之间。作为另一示例，在一些实施方式中，可以使一个或更多个楔形件在壳体与固定表面(例如，桌面等)之间移位。可以通过在楔形件上施加力(例如，通过使机械螺钉转动)以在相邻的固定表面与壳体之间(例如，与壳体的容纳结构的固体板之间)驱动该楔形件来施加各向异性力。
在一些实施方式中，下夹具部分、上夹具部分和平台被配置成与壳体的形状互补。例如，在图1A至图1B中，下夹具部分110、上夹具部分120和平台130可以被定位并且具有这样的尺寸：使得当电化学电池单元200至少部分地被壳体300包围并且壳体300被平台130支承时，电化学电池单元200的至少一部分可以容易地定位在下夹具部分110与上夹具部分120之间。
如上所述，在某些情况下，电化学电池单元可能暴露于相对高的温度。例如，在一些电化学电池单元的一些测试过程期间，电池可能在具有高温的环境中被加热。这样的高温可能会导致电化学电池单元的部件失效，例如由于例如内部压力的产生而导致的某些柔性容器的部分之间的接触。在一些情况下，在这种加热期间，经由夹具施加压缩夹紧力以加强电化学电池单元的接触(例如，柔性容器的接缝)。该加强可以抵抗电化学电池单元所经受的内部力，并避免柔性容器的失效(例如，流体紧密密封的失效)(或限制其程度)。
在一些实施方式中，在具有大于或等于40℃、大于或等于45℃、大于或等于50℃、大于或等于60℃、和/或高达65℃、高达70℃、高达75℃、高达80℃或更高的温度的环境中加热电化学电池单元。在电化学电池单元包括电解质的一些实施方式中，在具有比电解质的分解温度高的温度的环境中加热电化学电池单元。在电化学电池单元包括液体电解质的一些实施方式中，在具有高于液体电解质沸点的温度的环境中加热电化学电池单元。可以选择由其制造夹具系统的材料，以在具有上述温度范围的环境中保持完整性。加热可以发生在例如测试室(例如，具有可配置温度环境的外壳)中。在一些实施方式中，电化学电池单元在高温环境中经历充电和/或放电过程(例如，在测试期间)。
如上所述，在一些情况下，电化学电池单元可能暴露于有助于在电化学电池单元内产生内部压力的条件。这样的内部压力可能趋于引起电化学电池单元的部件、例如某些柔性容器的部分之间的接触失效。经由来自夹具的压缩力加强这样的接触(例如，密封)可以减少或避免内部压力产生的有害影响。在一些但不一定是所有实施方式中，电化学电池单元内部产生大于或等于414kPa(60psi)、大于或等于517kPa(75psi)、大于或等于621kPa(90psi)和/或高达689kPa(100psi)、高达1.03MPa(150psi)、高达1.38MPa(200psi)或更高的内部压力。在给定条件下产生的内部压力可以取决于电化学电池单元的化学性质。例如，相比于其他材料组合，阳极活性材料、电极活性材料或电解质材料的一些组合对于给定的一组条件(例如，温度)可以具有更高的产生压力的倾向(例如，经由析气)。
在一些这样的实施方式中，产生了这些范围内的内部压力，但是电化学电池单元的柔性容器避免了失效(例如，保持流体密封)，这至少部分是由于经由夹具施加了压缩夹紧力。在一些实施方式中，密封的密封强度和压缩夹紧力的总和大于或等于根据内部压力的对密封的力。
在一些实施方式中，电化学电池单元在施加压缩夹紧力期间循环。使电化学电池单元循环可以包括充电事件(例如，通过向电化学电池单元施加电压，使用外部电源或充电器充电)和放电事件(例如，产生电的阳极活性材料与阴极活性材料之间的电化学反应)。在某些情况下，可以在施加压缩夹紧力(例如，施加至柔性容器的至少一部分和/或电化学电池单元的另外的部分)的同时使电化学电池单元循环(cycling)，而不使柔性容器(和/或诸如电极接片与电极接片延伸部之间的电子连接)失效。这样的不失效可能至少部分是由于来自夹具的压缩夹紧力加强了柔性容器的接触(例如，密封)和/或电接触。在一些实施方式中，本文描述的系统和方法的电化学电池单元在施加各向异性力(例如，经由壳体)期间循环，该各向异性力具有与电化学电池单元的电极的至少一个电极活性表面正交的分量。
一些方面涉及运输电化学电池单元(例如，将电化学电池单元从第一位置运送至不同的第二位置，例如用于商业流通或用于在制造期间或之后发送至测试设施)。在一些但不一定是所有实施方式中，本文描述的夹具系统位于运输容器(例如，刚性箱或运输板条箱)内。如上所述，本文描述的夹具系统和相关方法的各方面可以(例如，通过机械地稳定接触)减少或防止运输期间对电化学电池单元的损坏，例如对诸如电极接片和电极接片延伸部的电池单元部件之间的电子耦接的破坏。
如上所述，电化学电池单元包括电极(例如，第一电极、第二电极)。电极中的至少一个可以是包括阳极活性材料的阳极。如本文所使用的，“阳极活性材料”是指与阳极相关联的任何电化学活性物质。各种阳极活性材料适用于电化学电池单元的阳极。在一些实施方式中，阳极活性材料包括锂(例如，锂金属)，例如锂箔、沉积在导电基底上或非导电基底(例如，剥离层)上的锂以及锂合金(例如，锂铝合金和锂锡合金)。锂可以被包含作为一个膜或作为可选地分开的若干膜。供本文中所描述的方面使用的合适的锂合金可以包括锂和铝、镁、硅(silicium)(硅(silicon))、铟和/或锡的合金。在一些实施方式中，在电化学电池的充电和/或放电过程的至少一部分期间或者在电化学电池的充电和/或放电过程的全部期间，阳极活性材料包括锂(例如，锂金属和/或锂金属合金)。
电极中的至少一个(例如，第一电极、第二电极)可以是包括阴极活性材料的阴极。如本文中所使用的，“阴极活性材料”指的是与阴极相关联的任何电化学活性物质。在某些情况下，阴极活性材料可以是或包括锂嵌入化合物(lithium intercalation compound)(例如，金属氧化物锂嵌入化合物)。作为一个非限制性示例，在一些实施方式中，电极(例如，第一电极、第二电极)包括镍-钴-锰锂嵌入化合物。
在一些实施方式中，阴极活性材料包括一种或更多种金属氧化物。在一些实施方式中，可以使用嵌入阴极(例如，锂嵌入阴极)。可以嵌入电活性材料的离子(例如，碱金属离子)的合适材料的非限制性示例包括金属氧化物、硫化钛和硫化铁。在一些实施方式中，阴极是包括锂过渡金属氧化物或锂过渡金属磷酸盐的嵌入阴极。另外的示例包括LixCoO2(例如，Li1.1CoO2)、LixNiO2、LixMnO2、LixMn2O4(例如，Li1.05Mn2O4)、LixCoPO4、LixMnPO4、LiCoxNi(1-x)O2以及LiCoxNiyMn(1-x-y)O2(例如，LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2、LiNi4/ 5Mn1/10Co1/10O2、LiNi1/2Mn3/10Co1/5O2)。X可以大于或等于0且小于或等于2。当电化学电池单元完全放电时，X通常大于或等于1且小于或等于2，而当电化学电池单元完全充电时，X通常小于1。在一些实施方式中，完全充电的电化学电池单元可以具有大于或等于1且小于或等于1.05、大于或等于1且小于或等于1.1、或大于或等于1且小于或等于1.2的x值。其它的示例包括：LixNiPO4，其中(0<x≤1)；LiMnxNiyO4，其中(x+y＝2)(例如，LiMn1.5Ni0.5O4)；LiNixCoyAlzO2，其中(x+y+z＝1)；LiFePO4以及它们的组合。在一些实施方式中，阴极内的电活性材料包括锂过渡金属磷酸盐(例如，LiFePO4)，在某些实施方式中，这可以使用硼酸盐和/或硅酸盐代替。
如以上所提到的，在一些实施方式中，阴极活性材料包括一种或更多种硫属化合物。如本文中所使用的，术语“硫属化合物”涉及包含氧、硫和硒元素中的一种或更多种的化合物。合适的过渡金属硫属化合物的示例包括但不限于过渡金属的电活性氧化物、硫化物和硒化物，所述过渡金属选自由以下组成的组：Mn、V、Cr、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Re、Os和Ir。在一个实施方式中，过渡金属硫属化合物选自由镍、锰、钴和钒的电活性氧化物以及铁的电活性硫化物组成的组。在一个实施方式中，阴极包括以下材料中的一种或更多种：二氧化锰、碘、铬酸银、氧化银和五氧化二钒、氧化铜、磷酸氧铜、硫化铅、硫化铜、硫化铁、铋酸铅、三氧化二铋、二氧化钴、氯化铜、二氧化锰和碳。在另一实施方式中，阴极活性层包括电活性导电聚合物。合适的电活性导电聚合物的示例包括但不限于选自由聚吡咯、聚苯胺、聚苯、聚噻吩和聚乙炔组成的组的电活性的电子传导聚合物。导电聚合物的示例包括聚吡咯、聚苯胺和聚乙炔。
在一些实施方式中，在本文中描述的电化学电池中用作阴极活性材料的电活性材料包括电活性含硫材料。如本文中所使用的“电活性含硫材料”涉及包括任何形式的元素硫的阴极活性材料，其中，电化学活性涉及硫原子或部分(moieties)的氧化或还原。如本领域所知，可用于实施一些实施方式的电活性含硫材料的性质可以变化很大。例如，在一个实施方式中，电活性含硫材料包括元素硫。在另一实施方式中，电活性含硫材料包括元素硫和含硫聚合物的混合物。因此，合适的电活性含硫材料可以包括但不限于元素硫和包括硫原子和碳原子的有机材料，其可以是或不是聚合的。合适的有机材料包括那些还包括杂原子、导电聚合物链段、复合材料和导电聚合物的材料。例如在以下专利中描述了适用于在阴极中使用的另外的材料以及用于制造阴极的合适方法：于1997年5月21日提交的题为“NovelComposite Cathodes,Electrochemical Cells Comprising Novel Composite Cathodes,and Processes for Fabricating Same”的美国专利第5,919,587号和Scordilis-Kelley等人于2009年8月4日提交的题为“Application of Force in Electrochemical Cells”的美国专利公开第2010/0035128号，出于所有目的，上述美国专利中的每一个的全部内容通过引用并入本文。
如本文中所使用的，“阴极”是指电极活性材料在充电期间被氧化而在放电期间被还原的电极，并且“阳极”是指电极活性材料在充电期间被还原而在放电期间被氧化的电极。
在一些实施方式中，电化学电池单元还包括在两个电极部分(例如，阳极部分与阴极部分)之间的分隔件。返回参照图1A，例如，电化学电池单元200可以包括在第一电极210与第二电极220之间的分隔件230。分隔件可以是固体非导电材料或绝缘材料，其使阳极和阴极彼此分离或绝缘以防止短路，并且其允许离子在阳极与阴极之间传输。在一些实施方式中，多孔分隔件对电解质可以是可渗透的。
分隔件的孔可以部分地或基本上填充有电解质。在电池的制造期间，分隔件可以被提供为与阳极和阴极交错的多孔独立膜。可替选地，多孔分隔件层可以被直接施加到电极之一的表面，例如，如Carlson等人的PCT公开第WO 99/33125号以及Bagley等人的美国专利第5,194,341号中描述的。
各种分隔件材料是本领域已知的。合适的固体多孔分隔件材料的示例包括但不限于聚烯烃，诸如例如聚乙烯(例如，由Tonen Chemical Corp制造的SETELATM)和聚丙烯、玻璃纤维滤纸和陶瓷材料。例如，在一些实施方式中，分隔件包括微孔聚乙烯膜。适用于本发明的分隔件和分隔件材料的另外的示例是包括微孔干凝胶层、例如微孔拟薄水铝石层的那些，其可以作为独立的膜提供或者通过在电极之一上进行直接涂覆施加来提供，如共同受让人Carlson等人的美国专利第6,153,337号和第6,306,545号中描述的。固体电解质和凝胶电解质除了其电解质功能之外还可以起到分隔件的作用。
如上面所提及的，在一些实施方式中，电化学电池单元包括液体电解质。液体电解质可以具有在某些条件下由于沸腾或分解成气态产物而产生气体的组分。在一些实施方式中，液体电解质包括有机溶剂。合适的有机溶剂的示例包括但不限于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲酯、碳酸亚乙酯和碳酸亚丙酯。在一些实施方式中，电解质包括一种或更多种固体聚合物。在一些情况下，电解质还包括锂盐。合适的锂盐的非限制性示例包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂一水合物(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、LiN(SO2CF3)2和LiC(SO2CF3)3。在一些实施方式中，液体电解质包括具有酯官能团的有机化合物，并且还包括六氟磷酸盐(例如，六氟磷酸锂)。
在一些实施方式中，用于包括至少部分地被柔性容器包围的电极的电化学电池单元的夹具系统包括下夹具部分、耦接至下夹具部分的上夹具部分和与上夹具部分相邻的平台。夹具系统还可以包括平台上的电化学电池单元，该电化学电池单元至少部分地被壳体包围。电化学电池单元可以包含锂金属和/或锂金属合金作为电化学电池单元的充电和/或放电过程的至少一部分期间或全部期间的电极活性材料。至少部分地包围电极的柔性容器的至少一部分可以在下夹具部分与上夹具部分之间。电化学电池单元还可以包括与电极中的至少一个电子连通的电极接片和电极接片延伸部。电极接片的至少一部分可以延伸穿过柔性容器的第一部分与第二部分之间的密封，并且在一些情况下可以在下夹具部分与上夹具部分之间。在一些实施方式中，可压缩物体在下夹具部分与上夹具部分之间(例如，使得在柔性容器的至少一个维度上实现相对均匀的力分布)。在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力以加强密封(例如，使得在否则可能发生失效的至少一些情况下防止流体紧密密封失效)。在一些实施方式中，下夹具部分和上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强电极接片与电极接片延伸部之间的电子连通。在一些实施方式中，壳体可以被配置成在电化学电池单元的充电和/或放电期间的至少一个时间段期间施加各向异性力，该各向异性力具有与电化学电池单元的至少一个电极的电极活性表面正交的分量。
描述了本公开内容的某些方面的非限制性实施方式。在该实施方式中，夹具系统400包括电化学电池单元500，电化学电池单元500包括由真空密封箔包540包围的阳极(例如，包括作为阳极活性材料的锂金属)、阴极(例如，包括锂-钴-镁氧化物阴极活性材料)和液体电解质(例如，包括有机酯溶剂和六氟磷酸锂)，其中电极接片延伸部451延伸穿过包540的密封中的一个。图2A示出了根据该实施方式的示例性夹具系统400的俯视示意图(图的顶部)、侧视示意图(图的中心)和仰视示意图(图的底部)，该夹具系统400包括耦接至部分地包围电化学电池单元500的壳体600的平台430、上部夹具部分420和下部夹具部分410。下夹具部分410、上夹具部分420和平台430可以包括例如玻璃加强聚合材料(例如，使用3D打印制造)。壳体600可以包括由耦接件610连接的顶部固体板和底部固体板。壳体600可以被配置成向电化学电池单元500施加力。
图2B示出了从图2A的截面B-B截取的夹具系统400的截面示意图。图2A还示出了包围电化学电池单元500(被包540隐藏)的包540，其中电极接片延伸部451和包540的一部分在可压缩物体417之间，可压缩物体417又在下夹具部分410与上夹具部分420之间。可压缩物体417可以由弹性体材料、例如微孔聚氨酯泡沫制成。下夹具部分410和上夹具部分420可以被配置成施加压缩夹紧力以加强电极接片延伸穿过的包540的密封，并且在一些情况下还加强电极接片延伸部451与电极接片(被包540隐藏)之间的电子连通。
图2C至图2D分别示出了根据某些实施方式的夹具系统400的透视图示意图和分解透视图示意图，该夹具系统400包括上夹具部分420、下夹具部分410、平台430、可压缩物体417和壳体600(包围和遮蔽电化学电池单元500，除了电极接片延伸部451之外)。
在一些实施方式中，本公开内容中描述的夹具系统(例如，包括电化学电池单元)可以集成到电池(例如，可再充电电池(rechargeable battery))中。图3A示出了根据一些实施方式的包括夹具系统100的电池501(例如，可再充电电池)的示意性框图。
在一些实施方式中，本公开内容中描述的夹具系统(例如，集成到诸如可再充电电池的电池中)可以用于向电动交通工具提供电力，或者以其他方式并入电动交通工具中。作为非限制性示例，在某些实施方式中，本公开内容中描述的包括电化学电池单元的夹具系统(例如，集成到诸如可再充电电池的电池中)可以用于向电动交通工具的传动系提供电力。交通工具可以是适于在陆地、海洋和/或空中行驶的任何合适的交通工具。例如，交通工具可以是汽车、卡车、摩托车、船、直升机、飞机、航天器以及/或者任何其他合适类型的交通工具。图3B示出了根据一些实施方式的包括夹具系统100的汽车形式的电动交通工具601的截面示意图。在一些情况下，夹具系统100的电化学电池单元可以向电动交通工具601的传动系提供电力。例如，夹具系统可以集成到电池(例如，可再充电电池)中，该电池可以向电动交通工具601的传动系提供电力。图3C示出了根据一些实施方式的包括电池501(例如，可再充电电池)的汽车形式的电动交通工具601的截面示意图，电池501包括夹具系统100。在一些情况下，电池501可以向电动交通工具601的传动系提供电力。
应当理解，当一个部分(例如，层、结构、区域)在另一部分“上”、与另一部分“相邻”、在另一部分“之上”、在另一部分“上方”、“覆盖”另一部分或由另一部分“支承”时，它可以直接在该部分上，或者也可以存在中间部分(例如，层、结构、区域)。类似地，当一个部分在另一部分“之下”或“下方”时，它可以直接在该部分之下，或者也可以存在中间部分(例如，层、结构、区域)。直接在另一部分“上”、与另一部分“直接相邻”、“紧邻”另一部分、与另一部分“直接接触”或由另一部分“直接支承”的部分意味着不存在中间部分。还应当理解，当一个部分被称为在另一部分“上”、在另一部分“之上”、与另一部分“相邻”、在另一部分“上方”、“覆盖”另一部分、与另一部分“接触”、在另一部分“之下”或由另一部分“支承”时，它可以覆盖整个部分或该部分的一部分。
出于所有目的，以下申请通过引用整体并入本文：于2006年4月6日作为美国申请号11/400,781提交，于2007年9月27日公布，且题为“RECHARGEABLE LITHIUM/WATER,LITHIUM/AIR BATTERIES”的美国公开号US-2007-0221265-A1；于2007年7月31日作为美国申请号11/888,339提交，于2009年2月5日公布，且题为“SWELLING INHIBITION INBATTERIES”的美国公开号US-2009-0035646-A1；于2010年2月2日作为美国申请号12/312,764提交，于2010年5月17日公布的美国公开号US-2010-0129699-A1；于2013年12月31日作为美国专利号8,617,748获得专利，且题为“SEPARATION OF ELECTROLYTES”；于2010年7月30日作为美国申请号12/682,011提交，于2010年11月18日公布，于2014年10月28日作为美国专利号8,871,387获得专利，且题为“PRIMER FOR BATTERY ELECTRODE”的美国公开号US-2010-0291442-A1；于2008年2月8日作为美国申请号12/069,335提交，于2009年8月13日公布，于2012年9月11日作为美国专利号8,264,205获得专利，且题为“CIRCUIT FOR CHARGEAND/OR DISCHARGE PROTECTION IN AN ENERGY-STORAGE DEVICE”的美国公开号US-2009-0200986-A1；于2006年4月6日作为美国申请号11/400,025提交，于2007年9月27日公布，于2010年8月10日作为美国专利号7,771,870获得专利，且题为“ELECTRODE PROTECTION INBOTH AQUEOUS AND NON-AQUEOUS ELECTROCHEMICAL CELLS,INCLUDING RECHARGEABLELITHIUM BATTERIES”的美国公开号US-2007-0224502-A1；于2007年6月22日作为美国申请号11/821,576提交，于2008年12月25日公布，且题为“LITHIUM ALLOY/SULFUR BATTERIES”的美国公开号US-2008-0318128-A1；于2001年2月27日作为美国申请号09/795,915提交，于2002年5月9日公布，于2011年5月10日作为美国专利号7,939,198获得专利，且题为“NOVELCOMPOSITE CATHODES,ELECTROCHEMICALCELLS COMPRISING NOVEL COMPOSITE CATHODES,AND PROCESSES FOR FABRICATING SAME”的美国公开号US-2002-0055040-A1；于2005年4月20日作为美国申请号11/111,262提交，于2006年10月26日公布，于2010年3月30日作为美国专利号7,688,075获得专利，且题为“LITHIUM SULFUR RECHARGEABLE BATTERY FUEL GAUGESYSTEMS AND METHODS”的美国公开号US-2006-0238203-A1；于2007年3月23日作为美国申请号11/728,197提交，于2008年8月7日公布，于2011年12月27日作为美国专利号8,084,102获得专利，且题为“METHODS FOR CO-FLASH EVAPORATION OF POLYMERIZABLE MONOMERSAND NON-POLYMERIZABLE CARRIER SOLVENT/SALT MIXTURES/SOLUTIONS”的美国公开号US-2008-0187663-A1；于2010年9月23日作为美国申请号12/679，371提交，于2011年1月13日公布，且题为“ELECTROLYTE ADDITIVES FOR LITHIUM BATTERIES AND RELATED METHODS”的美国公开号US-2011-0006738-A1；于2010年9月23日作为美国申请号12/811,576提交，于2011年1月13日公布，于2015年5月19日作为美国专利号9,034,421获得专利，且题为“METHODS OF FORMING ELECTRODES COMPRISING SULFUR AND POROUS MATERIALCOMPRISING CARBON”的美国公开号US-2011-0008531-A1；于2009年8月4日作为美国申请号12/535,328提交，于2010年2月11日公布，于2015年8月11日作为美国专利号9,105,938获得专利，且题为“APPLICATION OF FORCE IN ELECTROCHEMICALCELLS”的美国公开号US-2010-0035128-A1；于2008年7月25日作为美国申请号12/180,379提交，于2011年7月15日公布，且题为“PROTECTION OF ANODES FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2011-0165471-A9；于2006年6月13日作为美国申请号11/452,445提交，于2006年10月5日公布，于2013年4月9日作为美国专利号8,415,054获得专利，且题为“LITHIUM ANODES FORELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2006-0222954-A1；于2010年3月19日作为美国申请号12/727，862提交，于2010年9月23日公布，且题为“CATHODE FOR LITHIUM BATTERY”的美国公开号US-2010-0239914-A1；于2009年5月22日作为美国申请号12/471,095提交，于2010年11月25日公布，于2012年1月3日作为美国专利号8,087,309获得专利，且题为“HERMETIC SAMPLE HOLDER AND METHOD FOR PERFORMING MICROANALYSIS UNDERCONTROLLED ATMOSPHERE ENVIRONMENT”的美国公开号US-2010-0294049-A1；于2010年8月24日作为美国申请号12/862,581提交，于2011年3月31日公布，且题为“ELECTROCHEMICALCELLS COMPRISING POROUS STRUCTURES COMPRISING SULFUR”的美国公开号US-2011-0076560-A1；于2010年8月24日作为美国申请号12/862,513提交，于2011年3月24日公布，且题为“RELEASE SYSTEM FOR ELECTROCHEMICALCELLS”的美国公开号US-2011-0068001-A1；于2011年8月24日作为美国申请号13/216,559提交，于2012年3月1日公布，且题为“ELECTRICALLY NON-CONDUCTIVE MATERIALS FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2012-0048729-A1；于2010年8月24日作为美国申请号12/862,528提交，于2011年7月21日公布，于2020年4月21日作为美国专利号10,629,947获得专利，且题为“ELECTROCHEMICAL CELL”的美国公开号US-2011-0177398-A1；于2010年8月24日作为美国申请号12/862,563提交，于2011年3月24日公布，且题为“ELECTROCHEMICAL CELLSCOMPRISING POROUS STRUCTURES COMPRISING SULFUR”的美国公开号US-2011-0070494-A1；于2010年8月24日作为美国申请号12/862,551提交，于2011年3月24日公布，且题为“ELECTROCHEMICALCELLS COMPRISING POROUS STRUCTURES COMPRISING SULFUR”的美国公开号US-2011-0070491-A1；于2010年8月24日作为美国申请号12/862,576提交，于2011年3月10日公布，于2015年4月14日作为美国专利号9,005,809获得专利，且题为“ELECTROCHEMICAL CELLS COMPRISING POROUS STRUCTURES COMPRISING SULFUR”的美国公开号US-2011-0059361-A1；于2011年8月24日作为美国申请号13/216,579提交，于2012年3月1日公布，且题为“ELECTROLYTE MATERIALS FOR USE IN ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2012-0052339-A1；于2011年9月22日作为美国申请号13/240,113提交，于2012年3月22日公布，且题为“LOW ELECTROLYTE ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2012-0070746-A1；于2011年2月23日作为美国申请号13/033,419提交，于2011年8月25日公布，且题为“POROUS STRUCTURES FOR ENERGY STORAGE DEVICES”的美国公开号US-2011-0206992-A1；于2011年9月30日作为美国申请号13/249,605提交，于2012年4月5日公布，且题为“ADDITIVE FOR ELECTROLYTES”的美国公开号US-2012-0082872-A1；于2011年9月30日作为美国申请号13/249,632提交，于2012年4月5日公布，且题为“LITHIUM-BASED ANODEWITH IONIC LIQUID POLYMER GEL”的美国公开号US-2012-0082901-A1；于2013年3月6日作为美国申请号13/700,696提交，于2013年6月27日公布，于2017年2月21日作为美国专利号9,577,243获得专利，且题为“USE OF EXPANDED GRAPHITE IN LITHIUM/SULPHURBATTERIES”的美国公开号US-2013-0164635-A1；于2012年6月15日作为美国申请号13/524,662提交，于2013年1月17日公布，于2017年1月17日作为美国专利号9,548,492获得专利，且题为“PLATING TECHNIQUE FOR ELECTRODE”的美国公开号US-2013-0017441-A1；于2013年2月14日作为美国申请号13/766,862提交，于2013年8月29日公布，于2015年7月7日作为美国专利号9,077,041获得专利，且题为“ELECTRODE STRUCTURE FOR ELECTROCHEMICAL CELL”的美国公开号US-2013-0224601-A1；于2013年3月8日作为美国申请号13/789,783提交，于2013年9月26日公布，于2015年12月15日作为美国专利号9,214,678获得专利，且题为“POROUS SUPPORT STRUCTURES,ELECTRODES CONTAINING SAME,AND ASSOCIATED METHODS”的美国公开号US-2013-0252103-A1；于2015年6月18日作为美国申请号14/743,304提交，于2015年10月8日公布，于2017年2月21日作为美国专利号9,577,267获得专利，且题为“ELECTRODE STRUCTURE AND METHOD FOR MAKING SAME”的美国公开号US-2015-0287998-A1；于2012年10月4日作为美国申请号13/644,933提交，于2013年4月18日公布，于2015年1月20日作为美国专利号8,936,870获得专利，且题为“ELECTRODE STRUCTURE AND METHODFOR MAKING THE SAME”的美国公开号US-2013-0095380-A1；于2011年8月24日作为美国申请号13/216,538提交，于2012年3月1日公布，于2017年12月26日作为美国专利号9,853,287获得专利，且题为“ELECTROLYTE MATERIALS FOR USE IN ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2012-0052397-A1；于2013年11月1日作为美国申请号14/069,698提交，于2014年5月8日公布，于2015年4月14日作为美国专利号9,005,311获得专利，且题为“ELECTRODEACTIVE SURFACE PRETREATMENT”的美国公开号US-2014-0123477-A1；于2014年1月8日作为美国申请号14/150,156提交，于2014年7月10日公布，于2017年1月31日作为美国专利号9,559,348获得专利，且题为“CONDUCTIVITY CONTROL IN ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2014-0193723-A1；于2014年3月5日作为美国申请号14/197,782提交，于2014年9月11日公布，于2016年11月8日作为美国专利号9,490,478获得专利，且题为“ELECTROCHEMICAL CELLS COMPRISING FIBRIL MATERIALS”的美国公开号US-2014-0255780-A1；于2013年3月15日作为美国申请号13/833,377提交，于2014年9月18日公布，且题为“PROTECTIVE STRUCTURES FOR ELECTRODES”的美国公开号US-2014-0272594-A1；于2014年3月13日作为美国申请号14/209,274提交，于2014年9月18日公布，于2017年8月8日作为美国专利号9,728,768获得专利，且题为“PROTECTED ELECTRODE STRUCTURES ANDMETHODS”的美国公开号US-2014-0272597-A1；于2015年3月25日作为美国申请号14/668,102提交，于2015年10月1日公布，于2017年9月5日作为美国专利号9,755,268获得专利，且题为“GEL ELECTROLYTES AND ELECTRODES”的美国公开号US-2015-0280277-A1；于2014年12月19日作为美国申请号14/576,570提交，于2015年6月25日公布，于2018年7月10日作为美国专利号10,020,512获得专利，且题为“POLYMER FOR USE AS PROTECTIVE LAYERS ANDOTHER COMPONENTS IN ELECTROCHEMICALCELLS”的美国公开号US-2015-0180037-A1；于2015年5月27日作为美国申请号14/723,132提交，于2015年12月3日公布，于2017年8月15日作为美国专利号9,735,411获得专利，且题为“POLYMER FOR USE AS PROTECTIVE LAYERSAND OTHER COMPONENTS IN ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2015-0349310-A1；于2014年3月11日作为美国申请号14/203,802提交，于2014年9月18日公布，且题为“COMPOSITIONS FOR USE AS PROTECTIVE LAYERS AND OTHER COMPONENTS INELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2014-0272595-A1；于2017年10月6日作为美国申请号15/727,438提交，于2019年1月3日公布，且题为“PRESSURE AND/OR TEMPERATUREMANAGEMENT IN ELECTROCHEMICAL SYSTEMS”的美国公开号US-2019-0006699-A1；于2014年1月8日作为美国申请号14/150,196提交，于2014年7月10日公布，于2016年12月27日作为美国专利号9,531,009获得专利，且题为“PASSIVATION OF ELECTRODES IN ELECTROCHEMICALCELLS”的美国公开号US-2014-0193713-A1；于2013年10月31日作为美国申请号14/068,333提交，于2014年5月8日公布，于2019年3月26日作为美国专利号10,243,202获得专利，且题为“POLYMERS FOR USE AS PROTECTIVE LAYERS AND OTHER COMPONENTS INELECTROCHEMICALCELLS”的美国公开号US-2014-0127577-A1；于2015年4月30日作为美国申请号14/700,258提交，于2015年11月5日公布，于2017年7月18日作为美国专利号9,711,784获得专利，且题为“ELECTRODE FABRICATION METHODS AND ASSOCIATED SYSTEMS ANDARTICLES”的美国公开号US-2015-0318539-A1；于2014年3月13日作为美国申请号14/209,396提交，于2014年9月18日公布，于2020年12月8日作为美国专利号10,862,105获得专利，且题为“PROTECTED ELECTRODE STRUCTURES”的美国公开号US-2014-0272565-A1；于2014年7月3日作为美国申请号14/323,269提交，于2015年1月8日公布，于2018年6月12日作为美国专利号9,994,959获得专利，且题为“CERAMIC/POLYMER MATRIX FOR ELECTRODEPROTECTION IN ELECTROCHEMICAL CELLS,INCLUDING RECHARGEABLE LITHIUM BATTERIES”的美国公开号US-2015-0010804-A1；于2014年12月5日作为美国申请号14/561,305提交，于2015年6月11日公布，且题为“NEW SEPARATOR”的美国公开号US-2015-0162586-A1；于2014年8月8日作为美国申请号14/455,230提交，于2015年2月12日公布，于2018年7月10日作为美国专利号10,020,479获得专利，且题为“SELF-HEALING ELECTRODE PROTECTION INELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2015-0044517-A1；于2014年2月19日作为美国申请号14/184,037提交，于2015年8月20日公布，于2019年11月26日作为美国专利号10,490,796获得专利，且题为“ELECTRODE PROTECTION USING ELECTROLYTE-INHIBITING IONCONDUCTOR”的美国公开号US-2015-0236322-A1；于2015年2月18日作为美国申请号14/624/641提交，于2015年8月20日公布，于2017年5月16日作为美国专利号9,653,750获得专利，且题为“ELECTRODE PROTECTION USING ACOMPOSITE COMPRISING AN ELECTROLYTE-INHIBITING ION CONDUCTOR”的美国公开号US-2015-0236320-A1；于2015年10月23日作为美国申请号14/921,381提交，于2016年4月28日公布，且题为“COMPOSITIONS FOR USE ASPROTECTIVE LAYERS AND OTHER COMPONENTS IN ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2016-0118638-A1；于2015年10月21日作为美国申请号14/918,672提交，于2016年4月28日公布，且题为“ION-CONDUCTIVE COMPOSITE FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2016-0118651-A1；于2015年9月9日作为美国申请号14/848/659提交，于2016年3月10日公布，于2021年6月15日作为美国专利号11,038,178获得专利，且题为“PROTECTIVE LAYERSIN LITHIUM-ION ELECTROCHEMICAL CELLS AND ASSOCIATED ELECTRODES AND METHODS”的美国公开号US-2016-0072132-A1；于2017年10月18日作为美国申请号15/567，534提交，于2018年5月17日公布，于2020年11月24日作为美国专利号10,847,833获得专利，且题为“GLASS-CERAMIC ELECTROLYTES FOR LITHIUM-SULFUR BATTERIES”的美国公开号US-2018-0138542-A1；于2016年5月20日作为美国申请号15/160,191提交，于2016年11月24日公布，于2019年10月29日作为美国专利号10,461,372获得专利，且题为“PROTECTIVE LAYERS FORELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2016-0344067-A1；于2019年9月30日作为美国申请号16/587,939提交，于2020年3月26日公布，且题为“PROTECTIVE LAYERS FORELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2020-0099108-A1；于2016年11月4日作为美国申请号15/343,890提交，于2017年5月18日公布，且题为“LAYER COMPOSITE AND ELECTRODEHAVING A SMOOTH SURFACE,AND ASSOCIATED METHODS”的美国公开号US-2017-0141385-A1；于2016年11月11日作为美国申请号15/349,140提交，于2017年5月18日公布，且题为“ADDITIVES FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2017-0141442-A1；于2019年6月11日作为美国专利号10/320,031获得专利，且题为“ADDITIVES FOR ELECTROCHEMICALCELLS”；于2016年11月4日作为美国申请号15/343,635提交，于2017年5月25日公布，于2017年11月21日作为美国专利号9,825,328获得专利，且题为“IONICALLY CONDUCTIVECOMPOUNDS AND RELATED USES”的美国公开号US-2017-0149086-A1；于2018年5月18日作为美国申请号15/983,352提交，于2018年11月22日公布，于2020年12月15日作为美国专利号10,868,306获得专利，且题为“PASSIVATING AGENTS FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2018-0337406-A1；于2018年3月9日作为美国申请号15/916,588提交，于2018年9月13日公布，于2021年6月1日作为美国专利号11,024,923获得专利，且题为“ELECTROCHEMICAL CELLS COMPRISING SHORT-CIRCUIT RESISTANT ELECTRONICALLYINSULATING REGIONS”的美国公开号US-2018-0261820-A1；于2018年11月2日作为美国申请号16/098,654提交，于2020年7月30日公布，于2021年4月27日作为美国专利号10,991,925获得专利，且题为“COATINGS FOR COMPONENTS OF ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2020-0243824-A1；于2018年5月18日作为美国申请号15/983,363提交，于2018年12月6日公布，于2021年3月9日作为美国专利号10,944,094获得专利，且题为“PASSIVATINGAGENTS FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2018-0351158-A1；于2018年3月16日作为美国申请号15/923,342提交，于2018年9月27日公布，于2020年7月21日作为美国专利号10,720,648获得专利，且题为“ELECTRODE EDGE PROTECTION IN ELECTROCHEMICALCELLS”的美国公开号US-2018-0277850-A1；于2018年6月7日作为美国申请号16/002,097提交，于2018年12月13日公布，于2020年3月31日作为美国专利号10,608,278获得专利，且题为“IN SITU CURRENT COLLECTOR”的美国公开号US-2018-0358651-A1；于2017年5月19日作为美国申请号15/599,595提交，于2017年11月23日公布，于2020年12月29日作为美国专利号10,879,527获得专利，且题为“PROTECTIVE LAYERS FOR ELECTRODES ANDELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2017-0338475-A1；于2018年9月7日作为美国申请号16/124,384提交，于2019年3月21日公布，且题为“PROTECTIVE MEMBRANE FORELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2019-0088958-A1；于2019年6月18日作为美国申请号16/470,708提交，于2019年11月14日公布，且题为“PROTECTIVE LAYERS COMPRISINGMETALS FOR ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2019-0348672-A1；于2017年2月10日作为美国申请号15/429,439提交，于2017年7月13日公布，并于2018年8月14日作为美国专利号10,050,308获得专利，且题为“LITHIUM-ION ELECTROCHEMICAL CELL,COMPONENTSTHEREOF,AND METHODS OF MAKING AND USING SAME”的美国公开号US-2017-0200975-A1；于2018年5月24日作为美国申请号15/988,182提交，于2018年12月6日公布，且题为“IONICALLY CONDUCTIVE COMPOUNDS AND RELATED USES”的美国公开号US-2018-0351148-A1；于2018年4月2日作为美国申请号15/765,362提交，于2018年9月6日公布，且题为“NON-AQUEOUS ELECTROLYTES FOR HIGH ENERGY LITHIUM-ION BATTERIES”的美国公开号US-2018-0254516-A1；于2019年7月31日作为美国申请号16,527,903提交，于2020年2月6日公布，且题为“MULTIPLEXED CHARGE DISCHARGE BATTERY MANAGEMENT SYSTEM”的美国公开号US-2020-0044460-A1；于2019年12月23日作为美国申请号16/724,586提交，于2020年7月9日公布，且题为“ISOLATABLE ELECTRODES AND ASSOCIATED ARTICLES AND METHODS”的美国公开号US-2020-0220146-A1；于2019年12月23日作为美国申请号16/724,596提交，于2020年7月9日公布，且题为“ELECTRODES,HEATERS,SENSORS,AND ASSOCIATED ARTICLESAND METHODS”的美国公开号US-2020-0220149-A1；于2019年12月23日作为美国申请号16/724,612提交，于2020年7月9日公布，且题为“FOLDED ELECTROCHEMICAL DEVICES ANDASSOCIATED METHODS AND SYSTEMS”的美国公开号US-2020-0220197-A1；于2020年5月21日作为美国申请号16/879,861提交，于2020年11月26日公布，且题为“ELECTROCHEMICALDEVICES INCLUDING POROUS LAYERS”的美国公开号US-2020-0373578-A1；于2020年5月21日作为美国申请号16/879,839提交，于2020年11月26日公布，且题为“ELECTRICALLYCOUPLED ELECTRODES,AND ASSOCIATED ARTICLES AND METHODS”的美国公开号US-2020-0373551-A1；于2018年8月7日作为美国申请号16/057,050提交，于2020年12月17日公布，且题为“LITHIUM-COATED SEPARATORS AND ELECTROCHEMICAL CELLS COMPRISING THE SAME”的美国公开号US-2020-0395585-A1；于2020年8月14日作为美国申请号16/994,006提交，于2021年2月25日公布，且题为“ELECTROCHEMICAL CELLS AND COMPONENTS COMPRISINGTHIOL GROUP-CONTAINING SPECIES”的美国公开号US-2021-0057753-A1；于2019年10月31日作为美国申请号16/670,905提交，于2021年5月6日公布，且题为“SYSTEM AND METHODFOR OPERATING ARECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL OR BATTERY”的美国公开号US-2021-0135297-A1；于2020年11月4日作为美国申请号17/089,092提交，于2021年5月13日公布，且题为“ELECTRODE CUTTING INSTRUMENT”的美国公开号US-2021-0138673-A1；于2019年10月31日作为美国申请号16/670,933提交，于2021年5月6日公布，于2021年7月6日作为美国专利号11,056,728获得专利，且题为“SYSTEM AND METHOD FOR OPERATINGARECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELL OR BATTERY”的美国公开号US-2021-0135294-A1；于2020年11月19日作为美国申请号16/952,177提交，于2021年5月20日公布，且题为“BATTERIES,AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS”的美国公开号US-2021-0151839-A1；于2020年11月19日作为美国申请号16/952,235提交，于2021年5月20日公布，且题为“BATTERIES WITH COMPONENTS INCLUDING CARBON FIBER,AND ASSOCIATED SYSTEMS ANDMETHODS”的美国公开号US-2021-0151830-A1；于2020年11月19日作为美国申请号16/952,228提交，于2021年5月20日公布，且题为“BATTERY ALIGNMENT,AND ASSOCIATED SYSTEMSAND METHODS”的美国公开号US-2021-0151817-A1；于2020年11月19日作为美国申请号16/952,240提交，于2021年5月20日公布，且题为“SYSTEMS AND METHODS FOR APPLYING ANDMAINTAINING COMPRESSION PRESSURE ON ELECTROCHEMICAL CELLS”的美国公开号US-2021-0151841-A1；于2020年11月19日作为美国申请号16/952,223提交，于2021年5月20日公布，且题为“THERMALLY INSULATING COMPRESSIBLE COMPONENTS FOR BATTERY PACKS”的美国公开号US-2021-0151816-A1；于2020年11月19日作为美国申请号16/952,187提交，于2021年5月20日公布，且题为“COMPRESSION SYSTEMS FOR BATTERIES”的美国公开号US-2021-0151840-A1；于2020年12月17日作为美国申请号17/125,124提交，于2021年6月24日公布，且题为“SYSTEMS AND METHODS FOR FABRICATING LITHIUM METAL ELECTRODES”的美国公开号US-2021-0193984-A1；于2020年12月17日作为美国申请号17/125,110提交，于2021年6月24日公布，且题为“LITHIUM METAL ELECTRODES AND METHODS”的美国公开号US-2021-0193985-A1；于2020年12月17日作为美国申请号17/125,070提交，于2021年6月24日公布，且题为“LITHIUM METAL ELECTRODES”的美国公开号US-2021-0193996-A1；于2020年12月18日作为美国申请号17/126,390提交，于2021年6月24日公布，且题为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR PROVIDING,ASSEMBLING,AND MANAGING INTEGRATED POWER BUS FORRECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL CELLOR BATTERY”的美国公开号US-2021-0194069-A1。出于所有目的，本文中公开的所有其他专利和专利申请的全部内容也通过引用被并入。
于2020年8月3日提交的且题为“Electrochemical Cell Clamps and RelatedMethods,”的美国临时专利申请第63/060,166号出于所有目的通过引用整体并入本文。
虽然本文中已经描述并示出了本发明的若干实施方式，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文中描述的功能以及/或者获得本文中描述的结果和/或本文中描述的一个或更多个优点的各种其他手段和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个都被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文中描述的所有参数、尺寸、材料和配置意指示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或更多个特定应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验确定本文中所述的本发明的特定实施方式的许多等同方案。因此，应当理解，前述实施方式仅作为示例给出，并且在所附权利要求书及其等同物的范围内，本发明可以以不同于具体描述和要求保护的方式实施。本发明涉及本文中所述的每个单独的特征、系统、物体、材料和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、物体、材料和/或方法没有相互不一致，则两个或更多个这样的特征、系统、物体、材料和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
除非明确相反地指出，否则如本文中在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一(a)”和“一个(an)”应理解成意指“至少一个”。
如本文中在说明书和权利要求书中所使用的短语“和/或”应理解为意指这样结合的元素、即、在某些情况下共同存在而在其他情况下分离存在的元素中的“任一个或两个”。除非明确相反地指出，否则除了由“和/或”子句具体标识的元素之外，其他元素可以可选地存在，无论与那些具体标识的元素是否相关。因此，作为非限制性示例，当与例如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的提及在一个实施方式中可以是指A而没有B(可选地包括除B之外的元素)；在另一个实施方式中可以是指B而没有A(可选地包括除A之外的元素)；在又一个实施方式中可以是指A和B二者(可选地包括其他元素)；等等。
如本文中在说明书中和权利要求书中使用的，“或”应理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或者“和/或”应当被解释为包括性的，即包括至少一个，但也包括多个元素或元素的列表的大于一个元素以及可选地另外的未列出的项目。只有明确表示相反的术语、例如“仅一个”或“恰好一个”，或者当在权利要求中使用“由……组成”时将指的是包含多个元素或元素的列表中的恰好一个元素。一般而言，当前面有排他性的术语、例如“任一”、“之一”、“仅一个”或“恰好一个”时，本文使用的术语“或”仅应当被解释为指示排他性的替选物(即，“一个或另一个而不是两者”)。当在权利要求书中使用时，“基本上由……组成”应具有在专利法领域中所使用的普通含义。
如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，在提及一个或更多个元素的列表时，短语“至少一个”应被理解为意指从该元素列表中的任何一个或更多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指代的元素列表中具体标识的元素之外的元素可以可选地存在，无论是否与那些具体标识的元素相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地“A和/或B中的至少一个”)可以在一个实施方式中指代至少一个A，可选地包括多于一个的A，不存在B(并且可选地包括除B以外的元素)；在另一个实施方式中，指代至少一个B，可选地包括多于一个的B，不存在A(并且可选地包括除A以外的元素)；在又一个实施方式中，指代至少一个A，可选地包括多于一个的A，以及至少一个B，可选地包括多于一个的B(以及可选地包括其他元素)；等。
在权利要求书中以及在以上说明书中，所有过渡性短语例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等均被理解为开放式的，即意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所述，仅过渡性短语“由……组成”和“基本上由……组成”应当分别是封闭式或半封闭式的过渡性短语。

Claims (32)

1.一种用于电化学电池单元的夹具系统，所述电化学电池单元包括至少部分地被柔性容器包围的电极，所述夹具包括：
下夹具部分；
上夹具部分，其耦接至所述下夹具部分；
平台，其与所述下夹具部分相邻；
在所述平台上的所述电化学电池单元，所述电化学电池单元至少部分地被壳体包围；以及
可压缩物体，其在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间；
其中：
所述电化学电池单元的所述柔性容器的至少一部分在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间；
所述电化学电池单元包括锂金属和/或锂金属合金作为所述电化学电池单元的充电和/或放电过程的至少一部分期间的电极活性材料；
所述电化学电池单元包括与所述电极中的至少一个电极电子连通的电极接片和电极接片延伸部，所述电极接片的至少一部分在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间，并延伸穿过所述柔性容器的第一部分与所述柔性容器的第二部分之间的密封；
所述下夹具部分和所述上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强所述密封以及/或者加强所述电极接片与所述电极接片延伸部之间的电子连通；以及
所述壳体被配置成在所述电化学电池单元的充电和/或放电期间的至少一个时间段期间施加各向异性力，所述各向异性力具有与所述电化学电池单元的至少一个电极的电极活性表面正交的分量。
2.一种用于电化学电池单元的夹具系统，所述电化学电池单元包括至少部分地被柔性容器包围的电极，所述夹具包括：
下夹具部分；
上夹具部分，其耦接至所述下夹具部分；以及
平台，其与所述下夹具部分相邻，能够支承所述电化学电池单元；
其中：
所述下夹具部分和所述上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强所述柔性容器的第一部分与所述柔性容器的第二部分之间的接触。
3.一种用于电化学电池单元的夹具系统，所述电化学电池单元包括至少部分地被柔性容器包围的电极，所述夹具包括：
下夹具部分；
上夹具部分，其耦接至所述下夹具部分；以及
所述电化学电池单元，其中，所述电化学电池单元的所述柔性容器的至少一部分在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间；
其中：
所述下夹具部分和所述上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强所述柔性容器的第一部分与所述柔性容器的第二部分之间的接触。
4.一种用于电化学电池单元的夹具系统，所述电化学电池单元包括与电极接片和电极接片延伸部电子连通的电极，所述夹具包括：
下夹具部分；
上夹具部分，其耦接至所述下夹具部分；以及
所述电化学电池单元，其中，所述电极接片和/或所述电极接片延伸部的至少一部分在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间；
其中：
所述下夹具部分和所述上夹具部分被配置成施加压缩夹紧力，以加强所述电极接片与所述电极接片延伸部之间的电子连通。
5.根据权利要求2所述的夹具系统，还包括所述平台上的所述电化学电池单元。
6.根据权利要求2至3和5中任一项所述的夹具系统，其中，所述柔性容器的第一部分与所述柔性容器的第二部分之间的接触是密封。
7.根据权利要求4所述的夹具系统，还包括至少部分包围所述电极的柔性容器。
8.根据权利要求2至3和5至7中任一项所述的夹具系统，其中，所述柔性容器的所述至少一部分在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的夹具系统，其中，所述上夹具部分和所述下夹具部分经由一个或更多个紧固件耦接。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的夹具系统，其中，与电极接片和所述电极中的至少一个电极电子连通的电极接片延伸部的一部分延伸穿过所述密封，并且在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间。
11.根据权利要求10所述的夹具系统，其中，所述上夹具部分和所述下夹具部分被配置成向电化学电池单元的至少一部分施加压缩夹紧力，以加强所述电极接片与所述电极接片延伸部之间的电子连通。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的夹具系统，还包括在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间的可压缩物体。
13.根据权利要求2至12中任一项所述的夹具系统，其中，所述电化学电池单元至少部分地被壳体包围。
14.根据权利要求1和13中任一项所述的夹具系统，其中，所述下夹具部分、所述上夹具部分和所述平台被配置成与所述壳体的形状互补。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的夹具系统，其中，所述壳体被配置成在所述电化学电池单元的充电和/或放电期间的至少一个时间段期间施加各向异性力，所述各向异性力具有与所述电化学电池单元的至少一个电极的电极活性表面正交的分量。
16.根据权利要求2至15中任一项所述的夹具系统，其中，所述电化学电池单元的至少一个电极包括锂金属和/或锂金属合金作为所述电化学电池单元的充电和/或放电过程的至少一部分期间的电极活性材料。
17.根据权利要求1和16中任一项所述的夹具系统，其中，所述电化学电池单元包括锂金属和/或锂金属合金作为所述电化学电池单元的充电和/或放电过程的全部期间的电极活性材料。
18.一种可再充电电池，包括根据权利要求1至17中任一项所述的夹具系统。
19.一种电动交通工具，包括根据权利要求1至17中任一项所述的夹具系统或者根据权利要求18所述的可再充电电池。
20.一种方法，包括：
经由夹具向包括电极和液体电解质的柔性容器的至少一部分施加压缩夹紧力，使得所述压缩夹紧力加强所述柔性容器的第一部分与所述柔性容器的第二部分之间的接触。
21.一种方法，包括：
经由夹具向电化学电池单元的柔性容器的至少一部分施加压缩夹紧力，使得所述柔性容器在所述柔性容器否则会失效的至少一个条件下保持流体密封。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述电化学电池单元包括液体电解质。
23.根据权利要求20和22中任一项所述的方法，其中，所述柔性容器的第一部分与所述柔性容器的第二部分之间的接触是密封。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，与电极接片和所述电极中的至少一个电极电子连通的电极接片延伸部的一部分延伸穿过所述密封，并且在所述下夹具部分与所述上夹具部分之间。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，施加所述压缩夹紧力将所述电极接片和/或所述电极接片延伸部的外表面区域的至少一部分与所述液体电解质的至少一部分隔离。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，还包括在具有大于或等于40℃且小于或等于80℃的温度的环境中加热所述电化学电池单元。
27.根据权利要求20至26中任一项所述的方法，还包括在具有大于或等于所述液体电解质的沸点的温度的环境中加热所述电化学电池单元。
28.根据权利要求20至27中任一项所述的方法，还包括在所述电化学电池单元内部产生大于或等于60psi且小于或等于200psi的内部压力。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的方法，其中，所述密封的密封强度和所述压缩夹紧力的总和大于或等于根据所述内部压力的对所述密封的力。
30.根据权利要求20至29中任一项所述的方法，其中，所述电化学电池单元的至少一个电极包括锂金属和/或锂金属合金作为所述电化学电池单元的充电和/或放电过程的至少一部分期间的电极活性材料。
31.根据权利要求30的方法，其中，所述电化学电池单元的至少一个电极包括锂金属和/或锂金属合金作为所述电化学电池单元的充电和/或放电过程的全部期间的电极活性材料。
32.根据权利要求20至31中任一项所述的方法，其中，所述夹具是权利要求1至17中任一项所述的夹具系统的一部分。
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