具有帶雙金屬端板的電池單元的模塊化電池的製作方法
2023-06-19 06:43:36
專利名稱：具有帶雙金屬端板的電池單元的模塊化電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種模塊化電池，並且涉及一種電池單元。
背景技術：
模塊化電池是包括兩個以上的電池單元或單電池模塊或單電池的電池。使用模塊化電池的裝置的常見例子是可以使用例如兩個C型單電池的手持式手電筒。近來，模塊化電池在包括混合電動車輛(「HEV」)、插入式混合電動車輛(「PHEV」)和其它應用在內的許多應用中變得重要。模塊化電池在用於HEV、PHEV和其它應用時，除了需要耐用、安全和節省成本以外，還需要輸送大量電力。像手持式手電筒這樣的模塊化電池的應用需要使用多個以串聯方式連接的電池 單元。然而，例如，HEV和PHEV用的模塊化電池可能不同於常見的手電筒中使用的模塊化C型單電池。美國專利公布No. 2009-0239130A1公開了一種具有電池單元模塊的模塊化電池，並且通過引用而將該美國專利包含於此。
發明內容
本發明提供一種模塊化電池用電池單元，其包括正端電極；負端電極；以及至少一個另外的電極，其位於所述正端電極和所述負端電極之間。所述正端電極和所述負端電極中的至少一方包括第一導電層和比所述第一導電層靠近所述另外的電極的第二導電層，所述第一導電層限定背離所述另外的電極的電接觸面並且由與所述第二導電層相比不容易被氧化的材料製成。本發明還提供一種模塊化電池，該模塊化電池具有根據本發明的電池單元以及與所述電池單元電接觸的例如相似的電池單元等另一電池單元。本發明還提供通過堆疊多個根據本發明的電池單元來形成模塊化電池的方法。
將參照優選的實施方式來說明本發明，其中圖I是在單個電池單元內具有交替的電極和隔離體的電極配置的示意性截面圖。圖2是圖I的正端電極板14的示意性截面圖；圖3是圖I的負端電極板15的示意性截面圖；圖4是圖2的板的示意性平面圖；以及圖5是圖3的板的示意性平面圖。這些附圖本質上是示意性的，並且不是按比例繪製的。為了清楚和便於理解，放大了一些元件的大小。
具體實施方式
通過引用而包含於此的美國專利公布No. 2009-0239130A1說明了由金屬製成並且用活性材料在一側進行塗布的單電池模塊端板。如圖I所示，正端電極板14和負端電極板15與正電極板9和負電極板10 —起被組裝於單個電池單元內。為了清楚，在附圖中大幅放大了活性材料塗層1、3、5、7的厚度。正電極和負電極以並聯方式電連接至相同極性的多個其他電極，以形成通過單個電池單元的正端電極14和負端電極15而終止的交替型電極組件。正端電極板14具有兩個片6，而負端電極板15具有兩個片8。優選地，以焊接方式將正端電極板14的一個片6連接至正電極板9的片2，以形成構成電池單元的正端子的端片12。以類似的方式，優選地，以焊接方式將負端電極板15的一個片8連接至負電極板10的片4，以形成構成電池單元的負端子的端片13。在端電極板14、15之間，正電極9與負電極10交替布置，並且在各電極之間是包含電解質的諸如微孔聚烯烴等具有充分的絕緣性的隔離體11。示出端電極板14和15僅一側被塗布，而未對它們的另一側進行塗布，並且分別通過端片12和13，端電極板14和15的另一側通過例如互連器等、而分別呈現用於隨後的高電壓模塊化電池組件的外部正單電池終端表面和負單電池終端表面。然而，與美國專利公布No. 2009-0239130A1的端板不同，本發明的圖I的端板14、15由雙金屬箔製成。期望端板的電阻低，該端板用於例如連接至互連器。例如，在存在空氣時鋁特別容易被氧化，從而會不利地形成嚴重阻電的氧化膜。出於這個原因，用惰性氣體填充模塊化電池殼體可以減少氧化膜的形成。然而，保持惰性氣體可能是困難的。本發明因而提供了，端板14、15的雙金屬箔的一側不容易被氧化並且面向外側以進一步接觸。
圖2示出了本發明的具有雙金屬箔的正端板14，該雙金屬箔具有例如由銅製成的第一導電材料層14a和例如由鋁製成的第二導電材料層14b。如圖4的平面圖更好地示出，活性材料塗層5可以形成於面向內側的材料層14b。面向外側的材料層14a呈現為接觸面，並且由與層14b的材料相比不容易被氧化的金屬製成。這樣，可以減少或消除對模塊化電池中的惰性氣體的需求。此外，與例如單個銅片相比，可以顯著地降低與雙金屬箔相關聯的成本。圖3示出了根據本發明的具有雙金屬箔的負端板15，該雙金屬箔具有例如由銅製成的第一導電材料層15a和例如由鋁製成的第二導電材料層15b。如圖5的平面圖更好地示出，活性材料塗層7可以形成於面向內側的材料層15b。面向外側的材料層15a呈現為接觸面，並且由與層15b的材料相比不容易被氧化的金屬製成。 使用的雙金屬箔的類型可以變化，但是面向外側的材料是與面向內側的材料相比 不容易被氧化的材料。層也不需要是純質的，因此，例如面向外側的層可以由具有較高銅含量的鋁/銅混合物來限定，而面向內側的層由具有較高鋁含量的鋁/銅混合物來限定。因而，具有梯度或注入物(implant)的材料以及具有兩種類型以上的材料的箔片可以限定兩個層。隨後可以將圖I的電池單元形成為通過引用而包含的美國專利公布No. 2009-0239130A1中所示地那樣，例如圖3A所示的那樣。隨後可以堆疊類似地製成的本發明的電池單元，以製造通過引用而包含的美國專利公布No. 2009-0239130A1中示出的模塊化電池，例如圖6A所示的那樣。然而，如果期望，可以省去惰性氣體的填充，使得電池單元在空氣環境中工作。此外，可以使用不需要緊密密封的其他類型的殼體。
權利要求
1.一種模塊化電池用電池單元，其包括 正端電極； 負端電極；以及 至少一個另外的電極，其位於所述正端電極和所述負端電極之間； 所述正端電極和所述負端電極中的至少一方包括第一導電層和比所述第一導電層靠近所述另外的電極的第二導電層，所述第一導電層限定背離所述另外的電極的電接觸面並且由與所述第二導電層相比不容易被氧化的材料製成。
2.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述第一導電層由銅製成。
3.根據權利要求2所述的電池單元，其特徵在於， 所述第二導電層由鋁製成。
4.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述正端電極和所述負端電極均由所述第一導電層和所述第二導電層製成。
5.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述第一導電層和所述第二導電層限定雙金屬箔。
6.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述正端電極和所述負端電極中的所述一方還包括塗布在所述第二導電層上的活性材料。
7.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述另外的電極具有位於兩側的活性材料塗層。
8.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述電池單元在空氣環境中工作。
9.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述至少一個另外的電極包括多個另外的電極。
10.根據權利要求I所述的電池單元，其特徵在於， 所述正端電極、所述負端電極以及所述另外的電極為電極板。
11.一種模塊化電池，其包括 第一電池單元，所述第一電池單元為根據權利要求I所述的電池單元；以及 另外的電池單元，所述第一電池單元通過所述第一導電層與所述另外的電池單元電接觸。
12.根據權利要求11所述的模塊化電池，其特徵在於， 所述第一電池單元通過互連器與所述另外的電池單元電接觸。
13.一種用於形成模塊化電池的方法，其包括 堆疊多個根據權利要求I所述的電池單元。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於， 所述方法還包括在空氣環境中封裝所述堆疊的電池單元。
全文摘要
一種模塊化電池用電池單元，其包括正端電極；負端電極；以及位於正端電極和負端電極之間的至少一個另外的電極；正端電極和負端電極中的至少一方包括第一導電層和與第一導電層相鄰的第二導電層，第一導電層限定背離另外的電極的電接觸面並且由與第二導電層相比不容易被氧化的材料製成。還提供一種電池以及一種方法。
文檔編號H01M4/70GK102714318SQ201180006424
公開日2012年10月3日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年2月16日
發明者克里斯多福·K·戴爾, 麥可·L·愛普斯頓, 鄧肯·科爾沃 申請人:照明能源有限公司