[發明專利]具有包括形狀記憶材料的部件的電能存儲單元

在審

• 申請號: 201710880690.8
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107871872A
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: J.卡斯帕
• 申請（專利權）人: 鋰能源和電力有限責任兩合公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M10/0587
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 畢錚,杜荔南

技術領域

本發明源于根據獨立權利要求前序的電能存儲單元、電能存儲系統以及電能存儲單元的使用。

背景技術

包括不斷增加的能量和功率密度的能量存儲技術的發展與使用亟需成熟的手段來保證一定水平的安全性。尤其是在汽車行業，安全性要求高，以便于覆蓋可能故障的多樣源頭，例如涉及一輛或多輛車輛的事故。

文檔EP 0700109A1描述了這樣的蓄電池，在所述蓄電池中布置形狀記憶材料以便于生成足夠的壓縮力來允許高功率充電和放電。

文檔EP 0862231A1描述了這樣的鋰蓄電池，所述鋰蓄電池具有熱控開關來電氣連接活性材料層之外的陰極和陽極。

發明內容

本發明的優點

根據本發明，提供了具有獨立權利要求的特性特征的電能存儲單元、電能存儲系統以及電能存儲單元的使用。

電能存儲單元包括至少一個電極組件，所述至少一個電極組件具有陽極、陰極和分隔物以及包括至少一種第一形狀記憶材料的至少一個部件，其特征在于，當超過第一溫度時，包括至少一種第一形狀記憶材料的至少一個部件以使得陽極和陰極的短路通過分隔物形成的方式變形。這是有益的，因為通過分隔物的直接短路使能電能存儲單元內均勻的短路電流分布，該均勻的短路電流分布繼而生成遍布電極組件的更均一的溫度分布。因此，使得在所需情況下（例如為了防止熱逸散）電能存儲單元的快速放電成為可能。

從屬權利要求中給出了本發明進一步的說明性實施例。

在進一步的實施例中，包括至少一種第一形狀記憶材料的部件位于分隔物的多個層之間和/或位于鄰近陽極層之處和/或鄰近陰極層之處。這簡化了短路通過分隔物的生成，因為所述部件可以例如在超過第一溫度時輕易地刺透分隔物。

在進一步的實施例中，所述部件嵌入在陽極層中和/或嵌入在陰極層中。這簡化了短路通過分隔物的生成，因為所述部件可以例如在超過第一溫度時輕易地刺透分隔物。此外，電能存儲單元的制造過程僅僅必須被適度地調適，因為不同層（通常被實現為箔）的結合過程不被影響而僅僅陽極層和/或陰極層的制造過程被影響。

在進一步的實施例中，當超過第一溫度時所述部件的多個第一段在相反方向上變形。因此，分隔物以可靠方式被刺穿并且所施加的力有效加倍。

在進一步的實施例中，第一形狀記憶材料是導電的。這改進通過分隔物的短路并且有效地允許更大的短路電流，所述更大的短路電流繼而允許更快地對電能存儲單元進行放電。電流流動不僅僅可能經過分隔物中的孔，還可能經過造成孔的部件。

在進一步的實施例中，所述部件的至少一個第二段包括第二形狀記憶材料。這允許覆蓋更大的溫度范圍和形狀，其提供額外的靈活性。可以以靈活的方式針對不同的溫度范圍調整造成短路的過程。例如，當超過第一溫度時造成短路，其允許電能存儲單元以小的放電電流慢速放電。隨后當超過第二溫度時，第二段也變形，以便于延長短路并增大放電電流。因此，可以獲得所期望短路的更細的分級。

在進一步的實施例中，所述部件是星形的。該形式尤其適合于借由其尖狀頂點刺穿分隔物。此外，電能存儲單元的內阻僅僅盡可能少地增加。

在進一步的實施例中，所述第一溫度低于分隔物的玻璃轉化溫度。因此，在分隔物分解之前，所述部件能夠變形并生成通過分隔物的受控短路。隨后，電能存儲單元的危險可能性（hazard potential）被大幅地降低。

在進一步的實施例中，所述部件展現對稱性。這對于在分隔物被所述部件刺穿的情況下更均勻的短路電流分布是有利的。此外，在電能存儲單元的制造過程中，在電極組件中恰當安裝對稱部件所必須給予的謹慎度較少。

有益的是，電能存儲單元是電化學電池單元（battery cell）。例如，電能存儲單元可以是基于鋰的電池單元，尤其是鋰離子電池單元。此外，電池單元可以是鋰聚合物電池、鎳氫電池、鋰空氣電池、鋰硫電池或基于鋰離子的固態電池。

在進一步的實施例中，所述部件布置在電極組件的中央。這在受控短路的情況下是有益的，因為所生成的熱更均勻地散布在電極組件內。此外，例如當所述部件無意中從電極組件中突出時，所述部件與周圍環境的不期望接觸的風險減小。