[发明专利]包含功能梯度部件的电化学电池

摘要

以功能梯度为特征并具有预期的周期性配置的电化学电池或电池组及其制造方法。设计一种或多种制备电池/电池组部件的方法，这些方法单独使用或联合使用，以实现某种热的、机械的、动力学的和空间的特性，并由此提高电池的性能。所述热特性涉及充电和放电过程中的温度分布。所述动力学特性涉及所述电池或电池组的倍率性能，诸如离子扩散过程和电子传导。所述机械特性涉及所述电池或电池组的使用寿命和效率，诸如所述部件材料的强度和模量。最后，所述空间特性涉及能量和功率密度、应力和温度减小机制、以及扩散和传导增强。所述创新的电化学电池或电池组对于需要高倍率性能、高能量/功率密度、良好的耐用性、高安全性和长使用寿命的所有应用都是有用的。

主权项

一种微结构化电化学电池和/或电池组器件，包括：阳极；与所述阳极反对称布置的阴极；在所述阴极和所述阳极之间的预定距离；电绝缘体，设置来使所述阳极与阴极隔离，所述电绝缘体的特征在于，在用于将所述阳极和阴极隔开的所述预定距离的一部分内或一层或多层绝缘材料内变化的梯度材料特性；纳米复合阳极材料是所述阳极的特征，所述纳米复合阳极材料具有一个或多个第一强度特性，所述第一强度特性是一个或多个第二广延特性的函数；纳米复合阴极材料是所述阴极的特征，所述纳米复合阴极材料具有一个或多个第一强度特性，所述第一强度特性是一个或多个第二广延特性的函数；设置在所述阳极和所述阴极之间的电解质材料；与所述阴极相连的阴极集电极；以及与所述阳极相连的阳极集电极。