[發明專利]電化學儲能裝置和外殼

有效

• 申請號: 201380065836.3
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN104854726B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 大衛·J·布拉德韋爾;亞歷克斯·T·瓦伊;崔建怡;布萊恩·內爾特納
• 申請（專利權）人: 安布里公司
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02;H01M2/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 鄭霞

本公開內容提供了電化學電池、電化學電池外殼，以及用于組裝電化學電池的方法。所述電池外殼可以包括容器、容器蓋組裝件和電導體。所述容器可以包括空腔，該空腔從空腔孔徑延伸到所述容器中。所述蓋組裝件可以密封所述空腔，并且可以包括導電容器蓋和導電法蘭。所述容器蓋可以覆蓋所述空腔孔徑并且可以包括延伸穿過所述容器蓋的導體孔徑。所述法蘭可以覆蓋所述導體孔徑并且可以與所述容器蓋電隔離。所述導體可以連接至所述法蘭，并且可以穿過所述導體孔徑延伸到所述空腔中。所述導體可以與所述容器蓋電隔離。

交叉引用

本申請要求提交于2012年10月16日的美國臨時專利申請序列號61/714,714以及提交于2012年12月13日的美國臨時專利申請序列號61/737,068權益，上述每個申請均通過引用而全文并入于此。

背景技術

電池是能夠將儲存的化學能轉化為電能的裝置。電池用于許多家庭和工業應用。在一些情況下，電池是可再充電的，以使得電能(例如，從諸如機械能等非電類型的能量轉化而來)能夠以化學能的形式儲存在電池中(即，給電池充電)。

發明內容

本公開內容提供可以在電網內或作為獨立系統的一部分使用的儲能裝置(例如，電池)和外殼。所述電池可以從電力生產源充電，以備后期在有電能消耗需求時放電。

本公開內容中的儲能裝置有助于緩解有關可再生能源的至少一部分問題。可再生能源可以是間歇性的，其中能量供應和需求可以不是逐時間匹配的(例如，在即時或接近即時的時間框架內)。例如，太陽能只有在太陽照射時產生，風能只有在風吹時產生。進一步，任何給定時間的需求是工業、商業、社區和家庭活動的函數。使用本文中描述的電池和電池外殼可以提供一種用于平衡間歇性電能供應與需求的方法。

本公開內容提供用于在升高的溫度下引導電流通過金屬壁、同時將泄漏或電流路徑與所述壁之間的電接觸降至最小的系統。在一些情況下這是通過使用與云母、蛭石、玻璃、釬焊陶瓷或其他高溫介電密封材料配對的法蘭連接而實現的，并且可以使用電絕緣的緊固件(例如，螺栓、夾具)或通過密封件與金屬法蘭表面的機械和/或化學粘合而獲得保證。饋通體(feed-through)組裝件可以密封在金屬壁上的適當開口上(例如，通過牢固的焊接)。在一些情況下，所述饋通體組裝件在電極之間均勻地分配電流。

本文提供的螺栓式法蘭組裝件可以提供壓縮力，該壓縮力可足以密封儲能裝置外殼的腔室。在一些情況下，使用法蘭組裝件還可以提供一種適合使用云母或蛭石墊圈作為密封劑和電隔離材料的幾何體。在一些實現方式中，密封表面的幾何體從所密封的外殼(容器)的幾何體上解耦。在一些情況下，所述外殼的尺寸和形狀可能不決定所述密封件的尺寸和形狀。

一方面，電化學單體包括導電外殼和與集流體電連通的導體，其中所述導體穿過所述外殼上的開孔伸出所述外殼并與所述外殼電隔離，其中所述電化學單體能夠儲存和/或吸收至少25Wh的能量。在一些實施方式中，所述電化學單體包括與所述集流體相鄰的液態金屬陽極。在一些實施方式中，所述液態金屬包括鎂。

另一方面，電池包括多個上述電化學單體，其中所述電池能夠儲存至少100kWh的能量。

另一方面，電池外殼包括導電容器和與集流體電連通的導體，其中所述導體穿過所述容器上的開孔伸出所述外殼并與所述容器電隔離，其中所述外殼能夠封閉能儲存和或吸收至少25Wh的能量的電化學單體。在一些實施方式中，所述外殼能夠氣密地(hermetically)密封所述電化學單體。

另一方面，電化學單體包括導電外殼和與集流體電連通的導體，其中所述導體穿過所述外殼上的開孔伸出所述外殼并與所述外殼電隔離，其中所述開孔的面積與所述外殼的面積的比率小于0.1。在一些實施方式中，所述單體包括與所述集流體相鄰的液態金屬陽極。在一些實施方式中，所述液態金屬包括鋰。在一些實施方式中，所述單體能夠儲存和或吸收至少25Wh的能量。