[發明專利]帶有容器的電化學能量存儲器

無效

• 申請號: 201080051206.7
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN102612766A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 蒂姆·謝弗;安德里斯·古奇
• 申請（專利權）人: 鋰電池科技有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/42
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;鄭霞

描述

本發明涉及電化學能量存儲器，特別是基于鋰離子工作的電化學能量存儲器。

對于商業使用來說，電化學能量存儲器除了其他因素外還很重要的是盡可能簡潔、經濟的構造方式和與此類能量存儲器交流時最大可能的安全性。當其內所包含的伽伐尼電池通過劇烈的熱量增長而過熱或者面臨這種過熱的危險時，則尤其會對電化學能量存儲器的安全性造成威脅。劇烈的熱量增長例如可能是內部或外部短路，在過充電時、過載時外部熱源流入的反應，以強電流充電，以高充電因子充電，在已經較高的溫度下和較差的冷卻時開始充電的結果。

溫度升高導致在電池內的電解質被加熱，直至它最終蒸發。由此產生的電解質蒸汽在氣密密封的電池內部的聚積經常會導致內部壓力的增大。當內壓超過臨界值時，可能導致電池爆炸，其中，對人體有害的電池內部物質可能溢出或者能夠引發失火。

已知有用于電化學能量存儲器的保護裝置，當電池的內壓超過預定的臨界下限值時，通過盡可能排出所產生的氣體，來抵抗氣密密封的電池和/或電池堆棧之內過量的氣體聚積。由背景技術中已知的一些保護裝置具有閥門，該閥門實現了壓力平衡。此類建議例如在專利文獻US5,523,178中，其中，描述了用于伽伐尼電池的閥門。然而此類閥門的實現在實踐中常常遇到困難。由于閥門設計的高度復雜性使得生產費用增加并因此導致制造電池的成本增加。復雜度較低的閥門設計有如下缺點，即它僅在較高壓力時或僅在較窄的壓力范圍中開啟。

由專利申請US2006/0019150A1中已知的另一個保護裝置中設有裝配了電池的殼體或帶有破裂點的電池堆棧，該破裂點在一定的內壓下碎裂，為給所生成的蒸汽提供被排放的可能。一些此類破裂點以如下方式設計，即它們在破裂時中斷在電池的同類極化電極與組件的相應集流體之間的導電線路。

DE102008006026A1中公開了一種用于根據伽伐尼電池原理工作的電學設備的保護裝置，其具有從第一工作狀態到第二工作狀態的此類裝置的受控轉換，其中，該裝置的功能性并且尤其是反應潛力(Reaktionspotenzial)被降低或被完全消除。

鑒于與此類用于伽伐尼電池的保護裝置有關的各種缺點或限制，本發明的任務在于，給出一種可嚴格密封的電化學能量存儲器，其不依靠例如閥門、破裂點或破裂片的此類保護裝置。

該任務將通過根據獨立專利權利要求中任意一項所述的電化學能量存儲器或通過用于制造該電化學能量存儲器的方法得以完成。

依據本發明，電化學能量存儲器設有電化學活性(aktive)組成部分，該組成部分安裝在容器的內部。電化學活性組成部分或其他安裝在容器中的組成部分以如下方式設計或安裝，即只要在容器內作為化學反應的結果形成或可能形成超壓時，所述組成部分就抑制能量存儲器的至少一部分電化學活性組成部分的至少一個化學反應的進行。

聯系本發明，電化學能量存儲器被理解為如下裝置，即能夠將化學能直接轉化為電能并且供使用的裝置。這一概念不但包括特別是伽伐尼電池或由眾多伽伐尼電池構成的組合體，而且還包括例如燃料電池和其他用于將化學能轉化為電能的裝置。在本發明范疇中，電化學存儲器包括尤其是可充電的電化學能量存儲器，該電化學存儲器中能夠輸入電能，并且電能隨后能以化學能的形式存儲。關于此類電化學能量存儲器的重要的例子是可充電的伽伐尼電池或由眾多此類電池構成的組合體。

聯系本發明，電化學能量存儲器的容器被理解為以下類型的任何容器、殼體或包裝，即合適于保護電化學活性組成部分和其他組成部分的容器、殼體或包裝，其中所述其他組成部分基于其結構或者基于其作用來針對外部影響保護電化學活性組成部分。特別地，在這里可能涉及到剛性的或者柔性的殼體或薄膜包裝，尤其涉及到多層薄膜包裝，例如電極堆棧和將電極分隔開的分隔物與伽伐尼電池的電解質和電導體一起被包裝到所述多層薄膜包裝中。

聯系本發明，電化學能量存儲器的(電化學)活性組成部分被理解為此類能量存儲器的如下組成部分，即以某種方式參與到能量存儲器中的基本能量存儲的電化學過程，或者支持該過程的組成部分。這一概念將尤其還理解為電極和所謂的電解質。伽伐尼電池的容器、殼體或包裝并不屬于電化學活性組成部分。支持組成部分的例子是分隔物或集流體，它們通常(但并不總是)不被當作電化學能量存儲器的活性組成部分。