[發明專利]具有可變電化學電池單元配置的電池

在審

• 申請號: 201680078087.1
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN109196711A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 弗雷德里克·科頓;塞德里克·勒布爾-薩爾澤;帕特里克·勒布朗;蒂埃里·蓋納;阿蘭·瓦萊
• 申請（專利權）人: 加拿大藍色解決方案有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/052;H01M10/0585;H01M10/0587;H01M10/64;H01M10/66;H01M2/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;姜婷

一種鋰電池包括：組裝在一起的多個電化學電池單元，所述多個電化學電池單元被插入剛性殼體中，所述剛性殼體具有形成外殼的側壁以及上壁和下壁；以及至少一個散熱器路徑，用于消散由電化學電池單元產生的過量的熱量；電化學電池單元被組裝成使得定位在散熱器路徑附近的電化學電池單元具有與電池的其他電化學電池單元不同的配置。

技術領域

本發明涉及在溫度下操作的鋰聚合物電池，并且更具體地涉及具有適于管理這些操作溫度的電化學電池單元配置的電池。

背景技術

鋰聚合物電池通常被構建為20kWh或更大的大規格電池，用于在電動交通工具、在用于備份的固定應用中使用，以確保無法承受電網中斷的應用例如電信站、數據中心等的連續性，或為工業或住宅建筑中的調峰的目的提供備用電源。

鋰聚合物電池包括被封裝在保護電化學電池單元的剛性殼體中的串聯連接的多個電化學電池單元。每個電化學電池單元包括并聯連接的多個基本電池單元層壓件。每個層壓件包括陽極或負極、陰極或正極以及固體電解質，所述固體電解質包括將正極與負極隔開并在電極之間提供離子導電性的聚合物和鋰鹽。負電極可以是鋰或鋰合金金屬片或者能夠嵌入和脫嵌鋰離子的活性材料，例如在聚合物粘合劑中的Li₄Ti₅O₁₂或碳，而正電極包括電化學活性材料顆粒例如LiFePO₄、LiMnO₂、LiMn₂O₄等、電子導電添加劑以及用作粘合劑并且在正電極的電化學活性材料顆粒與固體電解質隔板之間提供所需的離子路徑的固體聚合物電解質。

與使用液體電解質的鋰離子電池相反，鋰聚合物電池使用固體電解質，使得該技術非常安全。但是，為了獲得最佳的離子電導率并因此獲得最佳性能，必須將電化學電池單元加熱至60℃至80℃的溫度。因此，鋰聚合物電池包括加熱系統以將電池保持在40℃的標稱溫度并且在其放電模式開始時將電化學電池單元的溫度迅速升高至60℃與80℃之間以從電池獲得最佳性能。一旦達到最佳溫度，放電操作就會產生足夠的熱量以使電池保持在其最佳溫度。

在操作中，由構成電池的多個電化學電池單元產生的過量的熱量通過電池殼體的壁被消散。電池殼體優選地由剛性導熱材料例如鋁或鋁的合金制成，其有效地將過量的熱量傳導到電池殼體外部，并且可以在電池殼體外部存在冷卻系統以在需要時加速散熱。

在正常的放電操作中，發現：在封裝在如上所述的電池殼體中的電化學電池單元的堆疊中，位于電池殼體的壁附近的電化學電池單元首先達到其放電電壓的終點，從而略微降低電池的整體放電容量。這種現象歸因于以下事實：這些特定的電化學電池單元在稍低的操作溫度下進行操作，因為與位于遠離電池殼體的壁的其他電化學電池單元相比，它們通過電池殼體的壁更快速地失去熱量。

因此，需要適于補償通過電池殼體的散熱器造成的熱量損失的電池殼體和電化學電池單元配置。

發明內容

本發明的目的是改善現有技術中存在的至少一些不便之處。

在一個方面，本發明提供了一種鋰電池，其包括：組裝在一起的多個電化學電池單元，所述多個電化學電池單元被插入剛性殼體中，所述剛性殼體具有形成外殼的側壁以及上壁和下壁；以及至少一個散熱器路徑，用于消散由電化學電池單元產生的過量的熱量；電化學電池單元被組裝成使得定位在散熱器路徑附近的電化學電池單元具有與電池的其他電化學電池單元不同的配置。

在另一方面，定位在散熱器路徑附近的電化學電池單元比該束的其他電化學電池單元具有更大的容量。

在另一方面，更大容量的電化學電池單元包括至少n+1個層壓件。

在另一方面，本發明提供了一種剛性殼體，其還包括提供另外的散熱器路徑的內壁，并且其中，定位在內壁附近的電化學電池單元具有與該束的其他電化學電池單元不同的配置。