TW201818588A - 電池 - Google Patents

電池 Download PDF

Info

Publication number
TW201818588A
TW201818588A TW106138390A TW106138390A TW201818588A TW 201818588 A TW201818588 A TW 201818588A TW 106138390 A TW106138390 A TW 106138390A TW 106138390 A TW106138390 A TW 106138390A TW 201818588 A TW201818588 A TW 201818588A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
region
electrochemical
width
cathode
sheet
Prior art date
Application number
TW106138390A
Other languages
English (en)
Inventor
瑞拉克許米 帕卡亞斯塔
Original Assignee
英商歐希斯能源有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 英商歐希斯能源有限公司 filed Critical 英商歐希斯能源有限公司
Publication of TW201818588A publication Critical patent/TW201818588A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6553—Terminals or leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/381—Alkaline or alkaline earth metals elements
    • H01M4/382—Lithium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534—Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/562—Terminals characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

一種電池，包括：限定電化學區的殼體；包含導電基底的至少一電極，其中該基底包括該電化學區中的第一區域和從該電化學區域突出的第二區域；以及聯接到該第二區域的接觸片，其中該第二區域的寬度與該接觸片的寬度的比率大於1。

Description

電池
本揭露涉及一種電池。本揭露還涉及去除電池熱量的方法。
典型的電化學單體電池包括陽極、陰極和佈置在陽極和陰極之間的電解質。陽極、陰極和電解質可以容納在殼體內，例如容納在袋中。單體電池可具有電連接件，例如接觸片，以提供與單體電池的陽極和陰極的電連接。
隨著單體電池充電或放電，單體電池的溫度可能升高。在某些情况下，可能需要確保單體電池在最佳溫度範圍工作。例如，通過允許空氣在單體電池周圍流通，單體電池的溫度可以降低。由於聯接到單體電池殼體的電連接件與單體電池電極連接，這些連接件也可以有助於將熱量傳導到單體電池殼體外面。通過允許空氣在電連接件周圍流通，也可以從單體電池去除熱量。
在描述本發明的特定範例之前，應當理解，本揭露不限於本文揭露的特定的電池或方法。還應該理解的是，本文使用的術語僅用於描述特定的範例，並不意圖限制範圍。
在描述和要求保護本發明的電池和方法時，除非上下文另有明確說明，否則將如下使用以下術語：單數形式「一（a）」、「一（an）」和「該（the）」包括複數形式。因此，例如，對「一陽極」的提及包括對一或複數這樣的元件的提及。
根據本揭露，提供了一種電池，其包括限定電化學區的殼體；包含導電基底的至少一電極，其中該基底包括該電化學區中的第一區域和從該電化學區突出的第二區域；以及聯接到該第二區域的接觸片，其中該第二區域的寬度與接觸片的寬度之比大於1。
如上所述，電池包括限定電化學區的殼體。電池的電化學反應發生在這個區內。因此，單體電池電極的至少部分存在於電化學區內。當電池充電和/或放電時，可能在電化學區內産生熱量，導致單體電池溫度上升。流過和流出電極和接觸片的電流也可引起溫度升高，例如由於焦耳熱。
本揭露的電池包括包含導電基底的至少一電極。該基底包括電化學區中的第一區域和從電化學區突出的第二區域。因爲第二區域從電化學區突出，所以可能經由導電基底從電化學區傳導任何不需要的熱量。通過將接觸片聯接到第二區域，可以經由接觸片使熱量被傳導離開導電基底。已經發現，通過控制導電基底的第二區域的寬度與接觸片的寬度的比率，可以進一步提高從電池去除熱量的速率。特別是，通過確保第二區域的寬度與接觸片的寬度之比大於1，可以改善散熱。
較佳地，第二區域的寬度與接觸片的寬度的比率從大於1：1至7：1。更佳地，第二區域的寬度與接觸片的寬度的比率爲2：1至5：1。導電基底
導電基底可以採取導電材料的片、網或織物的形式。導電材料可以包含金屬、碳和/或聚合物。第一區域和第二區域可以是同一導電基底的一部分。例如，在導電基底是金屬片或者金屬絲網片的情况下，第一區域和第二區域可以是同一金屬片或者金屬絲網片的一部分。
在較佳實施例中，導電基底包括金屬。合適的金屬包括鹼金屬，例如鋰和鈉。其他合適的金屬包括鋁、鎳、鎂、銅和不鏽鋼。
金屬可以採取金屬絲網或金屬片的形式。更佳地，導電基底包括金屬片。金屬片可以是金屬箔。導電基底可以由單個金屬片（例如箔）形成，或者可以由例如通過焊接連接在一起的多於一片（例如箔）形成。
在導電基底由金屬形成的情况下，金屬可以是在電池的電化學循環過程中被氧化或還原的電活性材料。在較佳實施例中，導電基底採取由鋰或鋰金屬合金形成的片（例如箔）的形式。金屬片可以是電池的陽極或陰極，較佳爲電池，例如鋰電池（例如鋰硫電池）的陽極。
導電基底可以是將電流傳導至電活性材料和從電活性材料傳導電流的無源集電器，而不是電活性材料片。電活性材料可以與集電器電接觸。例如，電活性材料可以沉積在集電器上。在一範例中，導電基底包括集電器，該集電器包括由金屬例如鋁、鎳或銅形成的片。在較佳的範例中，集電器包括鋁箔。集電器可以是電池的陽極或陰極的集電器，較佳爲電池的陰極。例如，在一實施例中，集電器塗覆有電活性硫材料，並且所得到的複合材料用作鋰單體電池（例如鋰硫單體電池）的陰極。
電池可以包括包含導電基底的至少一陰極和包含導電基底的至少一陽極。每一導電基底包括電化學區中的第一區域和從電化學區突出的第二區域。接觸片聯接到每一第二區域，其中第二區域的寬度與接觸片的寬度之比大於1。
電池可包括複數導電基底。例如，電池可以包括用作陽極或用作陽極的一部分的導電基底並包括用作陰極或用作陰極的一部分的導電基底。每一導電基底可以包括金屬片，例如金屬箔片。每一導電基底包括電化學區中的第一區域和從電化學區突出的第二區域。二或複數導電基底的第二區域可以被壓制或連接在一起以形成導電基底的第二區域的堆。連接可以通過包括焊接、釺焊、鉚接、卷邊或夾緊在內的任何合適的方法來進行。也可以使用黏合劑或緊固件，例如螺栓保持件。
一旦導電基底的第二區域連接在一起，接觸片就可以連接到堆上。接觸片可以位於堆的頂部、底部或中間位置。堆中至少一基底的第二區域的寬度與接觸片的寬度之比可以大於1。在一範例中，第二區域的堆的寬度與接觸片的寬度的比率可以大於1。
電池可以包括第一陽極和第二陽極，其中每一陽極包括導電基底，該導電基底包括容納在電化學室內的第一區域和突出到電化學室外的第二區域。第一陽極的第二區域可以放置成與第二陽極的第二區域接觸。接觸片可聯接到陽極的第二區域中的至少一。在電池包括多於一陽極的情况下，陽極的第二區域可以被壓制或聯接（例如焊接或釺焊）在一起以形成堆。接觸片可以聯接到該堆中的頂部、底部或中間陽極。如下所述，接觸片可以通過焊接、黏合劑或釺焊聯接。
電池可以包括第一陰極和第二陰極，由此每一陰極包括集電器，該集電器包括容納在電化學室內的第一區域和突出到電化學室外的第二區域。第一陰極的第二區域可以放置成與第二陰極的第二區域接觸。接觸片可聯接到陰極的第二區域中的至少一。在電池包括多於一陰極的情况下，每一陰極的集電器的第二區域可以被壓制或聯接（例如焊接或釺焊）在一起以形成堆。接觸片可以聯接到該堆中的頂部、底部或中間集電器。如下所述，接觸片可以通過焊接、黏合劑或釺焊聯接。
導電基底可以是平面材料片。導電基底可以具有在電化學區中的第一平面區域和在電化學區外部延伸的第二平面區域。第一區域的寬度可以與第二區域的寬度相同或者大於第二區域的寬度。
在一範例中，第一區域的寬度可以爲3至50cm，較佳3至22cm。第二區域的寬度可以爲0.5cm至9cm，較佳爲1至4cm。第一區域的長度可以是3至50cm，例如3.0至22cm。第二區域的長度可以是0.3至3cm，例如0.4至1cm。第一區域的長度與第二區域的長度的比率可以是1：1至170：1，例如9：1至35：1。第一區域的寬度與第二區域的寬度的比率可以是1：1至100：1，例如1：1至10：1。
第二區域的厚度可以是0.001至0.4mm，例如0.005至0.2mm。在多於一第二區域被壓制或連接在一起以形成聯接到接觸片的堆的情况下，堆的厚度可以爲0.001至15mm，例如0.03至8mm。
導電基底的第二區域可以從電化學區突出，但仍然可以與周圍的大氣隔離。例如，在導電基底的第二區域由空氣（和/或水分）敏感材料（例如鋰或鈉）形成的情况下，這可能是重要的。例如，第二區域可以從電化學區突出，但是仍然可以容納在殼體內，例如在殼體的密封區域或密封件中。接觸片
電池包括聯接到導電基底的第二區域的接觸片。接觸片可以由導熱並導電的材料形成。在一範例中，接觸片由金屬形成。合適的金屬的範例包括鋁、鎳和銅。在較佳實施例中，接觸片可以由鎳或鋁形成。在一實施例中，鎳接觸片可以聯接到由例如鋰形成的導電基底的第二區域。在另一實施例中，鋁接觸片可以聯接到例如由鋁集電器形成的導電基底的第二區域。
接觸片可以通過例如導電黏合劑或釺焊聯接到導電基底的第二區域。其他方法包括鉚接、卷邊或夾緊。也可以使用黏合劑或緊固件，例如螺栓保持件。或者，電連接件可以被焊接（例如超音波焊接或激光焊接）到導電基底的第二區域。導電基底的第二區域和接觸片之間的連接可以存在於電化學區外部，但仍然在殼體的密封區域內。例如，在導電基底的第二區域由空氣（和/或水分）敏感材料（例如鋰）形成的情况下，這可能是重要的。
第二區域的寬度與接觸片的寬度之比大於1，較佳大於1：1至7：1。更佳地，第二區域的寬度與接觸片的寬度的比率爲2：1至5：1。
接觸片的寬度可以爲0.5至8cm，較佳1至4cm。接觸片的長度可以是1至8cm，例如2至6cm。
接觸片的厚度可以是0.05至1mm，例如0.1至0.4mm。接觸片的厚度與接觸片所連接的導電基底的第二區域的厚度之比爲0.01:1至10:1。
當電流通過接觸片流入和流出單體電池時，接觸片的溫度可以通過焦耳熱而升高。殼體
電池包括限定電化學區的殼體。如上所述，這是單體電池發生電化學反應的區。殼體可以採取任何形式。例如，殼體可以是袋或圓柱形殼體。在一範例中，殼體可以採取柔性袋的形式。柔性袋可以由例如金屬和聚合物的複合物形成。
殼體可以包括密封件並且封閉導電基底的第一區域以限定電化學區。導電基底的第二區域可以突出到密封件中或甚至超出密封件。在一範例中，導電基底的第二區域突出到密封件中並且在密封件的區域中與接觸片重疊。鋰硫電池
電池可以是任何合適的電池。電池可以包括密封在殼體中的一或複數電化學單體電池。每一電化學單體電池可以包括陽極和陰極，以及存在於陽極和陰極之間的電解質。陽極和陰極每一都可以包括包含在電化學區中的第一區域和從電化學區突出的第二區域。
在電池中存在複數電化學單體電池的情况下，每一陽極的第二區域可以被壓制或聯接在一起以形成連接到接觸片的陽極堆。電池的每一陰極的第二區域可被壓制或聯接在一起以形成連接到另外的接觸片的堆。接觸片和它們相應的陽極和陰極的堆之間的連接或重疊可以包含在殼體的密封件內。這可能有助於避免陽極和陰極與周圍空氣接觸。
電池可以包含任何合適的電化學單體電池。在本揭露的一些範例中，電化學單體電池是鋰單體電池。合適的鋰單體電池包括鋰離子單體電池、鋰-空氣單體電池、鋰-聚合物單體電池和鋰-硫單體電池。
在較佳實施例中，電池是鋰硫電池。
在電池是鋰單體電池（例如鋰硫單體電池）的情况下，陽極可以包括呈鋰金屬片或鋰金屬合金片形式的導電基底。該片可以聯接到例如由鎳形成的接觸片上。接觸片可以通過焊接（例如超音波焊接）聯接到鋰金屬片或鋰金屬合金片。
陰極可以包括在其上沉積電活性材料的集電器。集電器可以由金屬箔例如鋁箔形成。電活性材料可以包含電活性硫材料，其可以與導電材料混合。所得到的混合物可以作爲電活性基體被塗覆到集電器上。例如由鋁形成的接觸片可聯接到集電器。該聯接可以通過焊接，例如超音波焊接來進行。
沉積在集電器上的電活性硫材料可以包括元素硫、硫基有機化合物、硫基無機化合物和含硫聚合物。較佳使用元素硫。
導電材料可以是任何合適的固體導電材料。較佳地，該固體導電材料可以由碳形成。範例包括炭黑、碳纖維、石墨烯和碳奈米管。其他合適的材料包括金屬（例如薄片、填料和粉末）和導電聚合物。較佳使用炭黑。
電活性硫材料可以以60-90％重量比，較佳65-85％重量比，更佳70-80％重量比的量存在於沉積在集電器上的基體中。
導電材料可以以10-45％重量比，較佳15-35％重量比，更佳20-25％重量比的量存在於沉積在集電器上的基體中。
電活性硫材料與導電材料的重量比可以是0.01-10：10-50，較佳0.1-5：15-45，更佳1-5：20-35。
電池還可以包括與陽極和陰極接觸的電解質。可以使用任何合適的電解質。電解質可以包含有機溶劑和鋰鹽。合適的有機溶劑包括醚、酯、醯胺、胺、亞碸、磺醯胺、有機磷酸酯和碸。範例包括四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、甲基丙基丙酸酯（methylpropylpropionate）、乙基丙基丙酸（ethylpropylpropionate）、醋酸甲酯、1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二氧戊環、二甘醇二甲醚（2-甲氧基乙基醚）、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、丁內酯、1,4-二氧六環、1,3-二氧六環、六甲基磷醯胺、吡啶、二甲基亞碸、磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、N, N, N, N-四乙基磺醯胺和碸及其混合物。
合適的電解質鹽包括鋰鹽。合適的鋰鹽包括六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、硝酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲磺醯亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰和三氟甲磺酸鋰。較佳鋰鹽是三氟甲磺酸鋰（也稱爲三氟甲磺酸鋰）。可以使用鹽的組合。例如，三氟甲磺酸鋰可以與硝酸鋰組合使用。鋰鹽可以以0.1至5M，較佳0.5至3M的濃度存在於電解質中。
隔離器可以放置在陽極和陰極之間。在存在隔離器的情况下，隔離器可以包括允許離子在單體電池的電極之間移動的任何合適的多孔基底。隔離器應該放置在電極之間，以防止電極之間的直接接觸。基底的孔隙率應至少爲30％，較佳至少50％，例如高於60％。合適的隔離器包括由聚合材料形成的網。合適的聚合物包括聚丙烯、尼龍和聚乙烯。非織造聚丙烯是特別較佳的。使用多層隔離器是可能的。 現在，將參照附圖描述本發明的方面，在附圖中：
第1圖是用於鋰硫電池的陽極10的平面圖。陽極採取平面的鋰箔片形式。該片包括第一區域10a和較窄的第二區域10b。
第2圖是用於鋰硫電池的陰極12的平面圖。陰極採用由平面的鋁箔片形成的集電器14的形式。沉積在集電器的第一區域14a上的是包含元素硫、碳和黏合劑的電活性基體。集電器14還包括比第一區域14a更窄的第二區域14b。
第3圖是包括限定電化學區的袋（pouch）18的鋰硫電池16的等距視圖。電池16包括陽極10和陰極12。陽極10和陰極12的第一區域10a、14a包含在電化學區內，而第二區域10b、14b從電化學區突出。陽極10和陰極12的第一區域10a、14a佈置成使得它們彼此相對，其中陰極12的電活性基體面向陽極10。電解質浸泡的隔離器（未示出）位於陽極10和陰極12之間。
第二區域（或“突出部”）10b、14b延伸超過電化學區，但被包含在殼體18中的密封件20內，使得它們不與周圍的大氣接觸。
突出部12b、14b聯接到接觸片22。與陽極的突出部10b聯接的接觸片22a由鎳形成，而與陰極的突出部14b聯接的接觸片22b由鋁形成。接觸片22a、22b被超音波焊接到突出部10b、14b。
如第3圖所示，突出部10b、14b的寬度大於接觸片22a、22b的寬度。
當電流被吸入（drawn）或引入電池時，陽極10、陰極12和接觸片22的溫度例如由於焦耳熱而升高。熱量可以經由突出部10b、14b從電化學區傳導出，並且經由接觸片22遠離電池的其餘部分。通過控制突起部10b、14b的、相對於接觸片22的寬度，可以控制熱量去除的速率。
第4圖繪製第3圖所示的電池的變型。在第4圖的單體電池中，單體電池的長度與單體電池的寬度的長寬比小於1。
儘管在附圖中示出了電池的具體範例並且在上面進行了描述，但是將會理解，可以設想本發明的其他範例。例如，電池可以包括多於一電化學單體電池的堆疊，每一單體電池具有其自己的陽極10和陰極12。陽極的第二區域可以被壓制在一起以形成聯接到接觸片中的一突出部，而陰極的第二區域可以被壓制在一起以形成聯接到另一接觸片的突出部。範例 1
在這個範例中，對具有第3圖所示結構的電池進行模擬，以研究改變突出部10b、14b和接觸片22a、22b的尺寸對電化學區溫度的影響。對區域10b和14b的突出部的高度（h_pro）分別保持在常量10mm、20mm、30mm和40mm進行了模擬。
在第5圖中，電化學區被認爲是主要的熱源，儘管在第6圖中也由於電流的通過而在接觸片22a、22b中出現了焦耳熱。假定熱損失僅通過突出部10b、14b和接觸片22a、22b發生。假設接觸片22a、22b的表面處於恆定的溫度。
從第5和第6圖中可以看出，當突出部寬度與接觸片寬度之比小於1時，電化學區的最高溫度最大。隨著突出部的寬度相對於接觸片的寬度增加，電化學區的最高溫度降低超過3攝氏度。這證實了熱損失的改善。突出部寬度與接觸片寬度之比提高以至於比率超過1，並且在大約2的比率處是最佳的。範例 2
用具有第4圖所示結構的電池重複範例1的模擬。從第7圖可以看出，觀察到與關於範例1所描述的相似的趨勢。突出部寬度與接觸片寬度之比提高以至於比率超過1，並且在大約2的比率處是最佳的。隨著比率增加超過5，溫度似乎平穩。在第7圖的模擬中，電化學區被認爲是主要的熱源，儘管由於電流的通過，焦耳熱也被認爲發生在接觸片22a、22b中。
10‧‧‧陽極
10a、14a‧‧‧第一區域
10b、14b‧‧‧第二區域/突出部
12‧‧‧陰極
14‧‧‧集電器
16‧‧‧電池
18‧‧‧殼體
20‧‧‧密封件
22、22a、22b‧‧‧接觸片
在附圖中僅以範例的方式示意性地示出了本揭露的方面，其中： 第1圖是根據本揭露的範例的電池中採用的陽極的平面圖； 第2圖是根據本揭露的範例的電池中採用的陰極的平面圖； 第3圖是根據本揭露的範例的電池的等距視圖；及 第4圖是根據本揭露的另一範例的電池的等距視圖； 第5和第6圖是示出範例1的結果的圖；及 第7圖是示出範例2的結果的圖。

Claims (16)

  1. 一種電池，包括： 一殼體，其限定一電化學區， 至少一電極，其包括一導電基底，其中該基底包括該電化學區中的一第一區域和從該電化學區突出的一第二區域，以及 聯接到該第二區域的一接觸片，其中，該第二區域的寬度與該接觸片的寬度的比率大於1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池，其中，該第二區域的寬度與該接觸片的寬度的比率從大於1:1至7:1。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電池，其中，該第二區域的寬度與該接觸片的寬度的比率是2:1至5:1。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該第二區域的寬度小於或等於該第一區域的寬度。
  5. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該導電基底選自片材、網或織物。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該導電基底是一金屬片，該金屬片爲金屬箔片。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該單體電池包括至少一陽極，該至少一陽極包括一鋰箔片。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電池，其中，該接觸片由一鎳箔形成，並且該鎳箔通過焊接聯接到該鋰箔片。
  9. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該單體電池包括至少一陰極，該至少一陰極包括呈一鋁箔片形式的集電器，由此將一陰極活性材料沉積到該鋁箔片的第一區域的至少一部分上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的電池，其中，該陰極活性材料包括含有電活性硫材料和導電材料的基體。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的電池，其中，該接觸片由鋁箔形成，並且該接觸片的鋁箔通過焊接聯接到該陰極的鋁箔。
  12. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其包括： 一第一陽極和一第二陽極，每一陽極包括包含容納在一電化學室內的第一區域和突出到該電化學室外的第二區域的一金屬片， 其中，該第一陽極的第二區域被放置成與該第二陽極的第二區域接觸，並且其中，該接觸片被聯接到該陽極的第二區域中的至少一個。
  13. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其包括： 一第一陰極和一第二陰極，每一陰極包括包含容納在該電化學室內的第一區域和突出到該電化學室之外的第二區域的集電器， 其中，該第一陰極的第二區域被放置成與該第二陰極的第二區域接觸，並且其中，該接觸片被聯接到該陰極的第二區域中的至少一個。
  14. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該殼體具有密封區域，由此該導電基底的第二區域從該電化學區突出到該密封區域中，並且由此該接觸片在該密封區域中聯接到該金屬片的第二區域並與該金屬片的第二區域重疊。
  15. 如前述申請專利範圍中任一項所述的電池，其中，該殼體是柔性袋。
  16. 一種從電化學單體電池去除熱量的方法，該方法包括： 提供一電化學電池，該電化學電池包括一限定電化學區的殼體、包含一導電基底的至少一電極，其中，該導電基底包括該電化學區中的第一區域和從該電化學區突出的一第二區域，以及 將一接觸片聯接到該第二區域，其中該第二區域的寬度與該接觸片的寬度的比率大於1。
TW106138390A 2016-11-08 2017-11-07 電池 TW201818588A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??GB1618806.2 2016-11-08
GB1618806.2A GB2555649B (en) 2016-11-08 2016-11-08 Battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201818588A true TW201818588A (zh) 2018-05-16

Family

ID=60269870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106138390A TW201818588A (zh) 2016-11-08 2017-11-07 電池

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11450904B2 (zh)
EP (1) EP3539167A1 (zh)
JP (1) JP7094974B2 (zh)
KR (1) KR102652798B1 (zh)
CN (1) CN109923690B (zh)
BR (1) BR112019009250B1 (zh)
GB (1) GB2555649B (zh)
TW (1) TW201818588A (zh)
WO (1) WO2018087526A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110120557B (zh) * 2018-02-05 2021-01-15 宁德新能源科技有限公司 保护装置及电池
GB2584344A (en) * 2019-05-31 2020-12-02 Oxis Energy Ltd Battery cell
DE102021200736A1 (de) * 2021-01-27 2022-07-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrode sowie Sekundär-Batteriezelle mit einer solchen Elektrode
CN113782811B (zh) * 2021-09-13 2023-02-28 宁德新能源科技有限公司 用电设备及电化学装置的加热方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3755591B2 (ja) * 2001-12-13 2006-03-15 日産自動車株式会社 電池およびそれを用いた組電池
WO2005013408A1 (ja) 2003-07-31 2005-02-10 Nec Lamilion Energy, Ltd. リチウムイオン二次電池
KR100726065B1 (ko) * 2004-12-22 2007-06-08 에스케이 주식회사 고출력 리튬 단전지 및 고출력 리튬 단전지를 구비한고출력 리튬 전지 팩
JP5085856B2 (ja) * 2005-07-07 2012-11-28 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
US7855009B2 (en) * 2005-09-15 2010-12-21 Greatbatch Ltd. Sandwich cathode electrochemical cell with wound electrode assembly
JP2007188747A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Nissan Motor Co Ltd リチウムイオン二次電池およびこれを用いた組電池
JP4923679B2 (ja) * 2006-03-31 2012-04-25 トヨタ自動車株式会社 積層型電池
CA2700912C (en) * 2007-10-19 2014-03-11 Eveready Battery Company, Inc. Lithium-iron disulfide cell design
JP2009176917A (ja) 2008-01-24 2009-08-06 Fdk Corp 非水電解質蓄電デバイス
DE102008034860B4 (de) * 2008-07-26 2011-07-14 Daimler AG, 70327 Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
US8460826B2 (en) * 2009-06-08 2013-06-11 Eveready Battery Companym Inc. Lithium-iron disulfide cell design
KR101823873B1 (ko) * 2011-03-09 2018-01-31 아퀴온 에너지 인코포레이티드 무금속 수성 전해질 에너지 저장장치
KR102030110B1 (ko) * 2013-08-30 2019-11-08 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9666907B2 (en) * 2013-09-03 2017-05-30 Ut-Battelle, Llc Thermal management for high-capacity large format Li-ion batteries
US20150171431A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Secondary battery and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN109923690B (zh) 2023-04-14
WO2018087526A1 (en) 2018-05-17
KR102652798B1 (ko) 2024-04-01
US20190288352A1 (en) 2019-09-19
GB2555649A (en) 2018-05-09
BR112019009250A8 (pt) 2023-02-07
BR112019009250B1 (pt) 2023-11-21
CN109923690A (zh) 2019-06-21
JP7094974B2 (ja) 2022-07-04
GB2555649B (en) 2021-03-10
EP3539167A1 (en) 2019-09-18
KR20190077512A (ko) 2019-07-03
BR112019009250A2 (pt) 2019-07-16
US11450904B2 (en) 2022-09-20
JP2020503657A (ja) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201818588A (zh) 電池
JP5930047B2 (ja) 二次電池用部品及びその製造方法、並びに該部品を使用して製造された二次電池及び組立二次電池装置
EP3706187A1 (en) Electrochemical cells and methods of manufacturing the same
CN108352588B (zh) 电池模块、具有该电池模块的电池组和车辆
JP2014520367A (ja) 二次電池用部品及びその製造方法、並びに該部品を使用して製造された二次電池及びマルチ電池システム
Rao et al. Thermal safety and thermal management of batteries
WO2010052786A1 (ja) 電池、車両及び電池搭載機器
JP2013531355A (ja) 双極電極を有する角形単電池を有する組電池
KR20180010349A (ko) 내부 상 변화 물질을 갖는 배터리
JP6570510B2 (ja) 溶融ナトリウム−ｆｓａ電解質を有する低温電池
JP2019053862A (ja) 積層電極体及び蓄電素子
JP2011065993A (ja) 電極組立体及びこれを含む二次電池
WO1999067836A9 (fr) Cellule et procede de production
TW201824611A (zh) 電池組
CN110383568B (zh) 二次电池和二次电池的制造方法
JP6831517B2 (ja) 電極の作製方法
KR20140024600A (ko) 상변화 물질을 포함하는 리튬이온 이차전지 셀 및 모듈
JP2019071178A (ja) 蓄電素子の製造方法
JP6546099B2 (ja) 電解セルにおける電極としてのアルカリ金属挿入材料
JP2019102244A (ja) 仕切り部材及び組電池
JP7505641B2 (ja) 二次電池
WO2022050046A1 (ja) 二次電池
JP2006339054A (ja) リチウム二次電池
JP5418426B2 (ja) 溶融塩電池及びセパレータの封孔処理方法
WO2013051385A1 (ja) 非常用溶融塩組電池及びその使用方法並びに非常用電源装置