[发明专利]三维电池的尺寸约束

摘要

提供在充电状态与放电状态之间循环的二次电池，该二次电池包括电池外壳、位于电池外壳内的电极组件、载体离子、非水液体电解质、和一组电极约束件。该组电极约束件包括初级约束系统，该约束系统具有第一和第二初级生长约束件和至少一个初级连接构件，第一和第二初级生长约束件在纵向方向上彼此分离，其中初级约束阵列约束电极组件在纵向方向上的生长，使得在二次电池的20个连续循环期间，电极组件在纵向方向上的费雷特直径的任何增加小于20％。该组电极约束件进一步包括二级约束系统，二级约束系统具有通过至少一个二级连接构件连接的第一和第二二级生长约束件，其中二级约束系统在二次电池循环期间至少部分地约束电极组件在第二方向上的生长。

主权项

1.一种在充电状态与放电状态之间循环的二次电池，所述二次电池包括电池外壳、位于所述电池外壳内的电极组件、载体离子、非水液体电解质，还包括一组电极约束件，其中所述电极组件具有相互垂直的纵向轴、横向轴和垂直轴、在所述纵向方向上彼此分离的第一纵向端面和第二纵向端面、以及围绕电极组件纵向轴AEA并连接所述第一纵向端面和所述第二纵向端面的横向表面，所述横向表面具有位于所述纵向轴的相反两侧上并在与所述纵向轴正交的第一方向上分离的相对的第一区域和第二区域，所述电极组件具有在所述纵向方向上测量的最大宽度WEA、由所述横向表面限定并且在所述横向方向上测量的最大长度LEA、以及由所述横向表面限定并且在所述垂直方向上测量的最大高度HEA，LEA和WEA中的每一者与HEA的比率分别为至少2:1，所述电极组件进一步包括电极结构群、反电极结构群、以及电隔离所述电极群和所述反电极群的构件的电绝缘微孔隔膜材料，所述电极结构群和所述反电极结构群的构件在所述纵向方向上以交替序列排列，所述电极结构群的每个构件包括电极活性材料层，并且所述反电极结构群的每个构件包括反电极活性材料层，其中所述电极活性材料具有在所述二次电池从放电状态被充电至充电状态时，每摩尔电极活性材料接受超过一摩尔载体离子的容量，所述一组电极约束件包括初级约束系统，所述初级约束系统包括第一和第二初级生长约束件和至少一个初级连接构件，所述第一和第二初级生长约束件在所述纵向方向上彼此分离，并且所述至少一个初级连接构件连接所述第一和第二初级生长约束件，其中所述初级约束系统约束所述电极组件在所述纵向方向上的生长，使得在所述二次电池的20个连续循环期间，所述电极组件在所述纵向方向上的费雷特直径的任何增加小于20％，所述一组电极约束件进一步包括二级约束系统，所述二级约束系统包括在第二方向上分离并通过至少一个二级连接构件连接的第一和第二二级生长约束件，其中所述二级约束系统在所述二次电池的循环期间至少部分地约束所述电极组件在所述第二方向上的生长，所述第二方向与所述纵向方向正交，所述充电状态是所述二次电池的额定容量的至少75％，所述放电状态小于所述二次电池的所述额定容量的25％。