[发明专利]单袋电池单元以及制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月18日提交的标题为“Single Pouch Battery Cells and Methods of Manufacture”的序列号为No.62/181,385的美国临时专利申请的优先权和权益，该美国临时专利申请的公开内容特此通过引用全部并入。

背景技术

本文所述的实施例一般而言涉及电池单元的制备，并且更具体而言涉及制备和使用电池模块中的单袋电池单元的系统和方法。

锂离子电化学(电池)单元通常包括通过分隔件被隔开的交替的阳极和阴极层。由一个分隔件隔开的一个阳极和一个阴极的组合可以被称为一个堆叠。多个堆叠通常并联连接并且被插入袋中以形成电池单元。电池单元(以及相应的袋)内的堆叠的数量通常相对大(例如>20)，以便增加容量。袋还包括通常在仔细控制的环境中引入的电解质(例如，有机溶剂和溶解的锂盐)，以提供用于锂离子运输的介质。袋内的电解质的量可以与袋内的堆叠的数量成正比，即，越多堆叠越多电解质。

在制造中，可以通过堆叠交替的电极层(对于高比率容量的棱柱形单元是典型的)或通过将长条电极缠绕成“凝胶卷(jelly roll)”构造(对于圆柱形单元是典型的)来构造电池单元。电极堆叠或卷可以被插入用垫圈密封的硬壳中(大多数商业的圆柱形单元)、可以被插入激光焊接的硬壳中，或者可以利用热密封接缝被封在箔袋中(通常被称为锂离子聚合物单元)。

锂离子电池单元的一个有前途的应用是在汽车电池组中，汽车电池组通常包括大量的电池单元，有时几百个，甚至数千个，以满足期望的功率和容量需求。每个电池单元还可以包含多个堆叠(即，阳极、阴极和分隔件)以及电极引线(即，接线片)。若干单元通常通过电池接线片和汇流条(bus bar)(即，互连单元)接合在一起，以形成模块。典型的电池组可以包括数十个这样的模块。作为结果，通常需要相当大量的接合(诸如焊接)以在电池组中输送期望的量的功率和容量。

发明内容

本文所述的装置、系统和方法涉及单袋电池单元的制造和使用。在一些实施例中，电化学单元包括：第一集流器，耦合到袋的第一部分，第一集流器具有部署在其上的第一电极材料；第二集流器，耦合到袋的第二部分，第二集流器具有部署在其上的第二电极材料；以及分隔件，部署在第一电极材料和第二电极材料之间。袋的第一部分耦合到袋的第二部分，以封住电化学单元。

附图说明

图1A是根据实施例的电池单元的示意图。

图1B是根据一些实施例的另一种类型的电池单元的示意图。

图1C是图1B中所示的电池单元的俯视图。

图1D是根据一些实施例的另一个电池单元的俯视图。

图1E是根据一些实施例的使用自熔融概念生产的一种类型的电池单元的示意图。

图1F是图1E中所示的电池单元的边缘的照片。

图2是根据一些实施例的包括多个单袋电池单元的电池模块的示意图。

图3是根据一些实施例的包括多个图2中所示的电池模块的电池组的示意图。

图4A是根据一些实施例的单袋电池单元中的每个部件的相对尺寸的示意图。

图4B示出了图4A中所示的单袋电池单元的拐角的放大视图。

图5是根据一些实施例的包括封在金属壳中的单袋电池单元的电池模块的示意图。

图6A是根据一些实施例的包括封在金属壳中的单袋电池单元的电池模块(在其盖子打开的情况下)的侧视图。

图6B是盖子关闭后的图6A中所示的电池模块的另一个侧视图。

图7A是根据一些实施例的包括封在塑料框架中的多个单袋电池单元的电池模块的俯视图。

图7B是图7A中所示的电池模块的侧视图，示出了顶盖和底盖。

图8A示出了根据一些实施例的在包括多个单袋电池单元的电池模块中采用的接线片设计。

图8B示出了接线片设计的间隔件，包括图8A中所示的电池模块中的接线片连接区域。

图8C示出了图8A中所示的电池模块的连接件部分。

图9是根据一些实施例的用于制造单袋电池单元和模块的方法流程图。

图10A示出了根据一些实施例的包括部署在袋膜上的多个阳极的阳极组件的布局。

图10B示出了图10A中所示的阳极组件的截面视图。

图11A示出了根据一些实施例的包括部署在袋膜上的多个阴极的阴极组件的布局。