[發明專利]包括具有帶定位表面特征的基底的雙極電池單元的電池

在審

• 申請號: 201980035948.1
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN112154559A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: F·施米德;L·鮑爾;J·蒂倫;J·霍曼;S·斯科特;D·施耐德;B·舒曼;C·迪斯納;D·諾頓;G·莫斯利;R·安格鮑爾;M·柯蒂克;A·布赫克雷默
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M10/0525;H01M10/0562;H01M10/0585
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜凝;王瑋

一種電池包括電化學電池單元的堆疊布置。每個電化學電池單元沒有電池單元殼體并且包括雙極板，該雙極板具有基底、形成在基底的第一表面上的第一活性材料層、以及形成在基底的第二表面上的第二活性材料層。每個電池單元包括封裝活性材料層中的至少一個的固體電解質層、以及安置在每一對相鄰電池單元的基底的周邊邊緣之間的邊緣絕緣裝置。在每個電池單元內，基底包括表面特征，該表面特征與邊緣絕緣裝置的對應特征接合以便相對于雙極板定位邊緣絕緣裝置。

背景技術

電池為范圍從便攜式電子設備到可再生能源系統和環境友好車輛的各種技術提供功率。例如，混合動力電動車輛（HEV）結合燃燒發動機使用電池和電動馬達以提高燃料效率。電動車輛（EV）完全由電動馬達供能，電動馬達相應地由一個或多個電池供能。電池可包括若干個電化學電池單元，這些電化學電池單元以二維或三維陣列布置并且串聯或并聯電連接。在串聯連接中，兩個或更多個電池單元中的每一個的正極和負極彼此電連接，并且這些電池單元的電壓相加以給予具有電池單元的電池更大的電壓。例如，如果n個電池單元串聯電連接，則電池電壓是單個電池單元的電壓乘以n，其中n是正整數。

通常，各個電池單元通常圍封在不透氣的殼體中。常常，殼體可電連接到電池單元的一個極。在電池單元彼此串聯電連接（例如，通過在一個電池單元的正極和相鄰電池單元的負極之間提供連接）的應用中，電池單元電壓是相加的，并且殼體必須彼此絕緣以防止短路。因此，在電池內，用于容納電池單元殼體和對應的絕緣結構的空間、以及由電池單元殼體和對應的絕緣結構使用的材料降低了電池效率并且增加了制造復雜性和成本。

發明內容

在一些方面中，一種電池包括電化學電池單元的堆疊布置。每個電化學電池單元包括雙極板、固體電解質層和邊緣絕緣裝置。雙極板包括基底、安置在基底的第一表面上的第一活性材料層、以及安置在基底的第二表面上的第二活性材料層。第二表面與第一表面相對。第一活性材料層具有第一活性材料層周邊邊緣，該第一活性材料層周邊邊緣與基底周邊邊緣間隔開并且安置成比基底周邊邊緣更接近基底的中心。第二活性材料層是與第一活性材料層的材料不同的材料。第二活性材料層具有第二活性材料層周邊邊緣，該第二活性材料層周邊邊緣與基底周邊邊緣間隔開。固體電解質層安置在第二表面上以便封裝包括第二活性材料層周邊邊緣的第二活性材料層。邊緣絕緣裝置包括一片電絕緣材料。邊緣絕緣裝置包括外周邊邊緣和內周邊邊緣。邊緣絕緣裝置安置在一對相鄰電池單元的基底的周邊邊緣之間，并且其中外周邊邊緣安置成比基底周邊邊緣更遠離基底的中心。一對相鄰電池單元中的一個電池單元的第一表面包括基底表面特征，該基底表面特征與邊緣絕緣裝置的對應特征接合以便相對于雙極板定位邊緣絕緣裝置，或者該對相鄰電池單元中的另一電池單元的第二表面包括基底表面特征，該基底表面特征與邊緣絕緣裝置的對應特征接合以便相對于雙極板定位邊緣絕緣裝置。

在一些實施例中，邊緣絕緣裝置的對應特征包括通孔，該通孔安置在與外周邊邊緣和內周邊邊緣間隔開的位置處，并且基底表面特征包括突入通孔內的突出部。

在一些實施例中，突出部包括端面和側壁，側壁在端面和該對相鄰電池單元中的一個電池單元的第一表面或該對相鄰電池單元中的另一電池單元的第二表面之間延伸。側壁是線性的，并且垂直于該對相鄰電池單元中的一個電池單元的第一表面或該對相鄰電池單元中的另一電池單元的第二表面。通孔在邊緣絕緣裝置的相對的寬表面之間延伸，并且通孔的內表面垂直于相對的寬表面。

在一些實施例中，通孔和突出部的尺寸適合于使得突出部以公差配合的方式被接收在通孔中。

在一些實施例中，突出部包括端面和側壁，側壁在端面和該對相鄰電池單元中的一個電池單元的第一表面和該對相鄰電池單元中的另一電池單元的第二表面中的一者之間延伸。側壁具有非線性輪廓。通孔的內表面具有與側壁的非線性輪廓互補的非線性輪廓，并且突出部經由側壁和通孔內表面之間的卡扣配合接合與通孔接合。

在一些實施例中，邊緣絕緣裝置包括面向基底表面特征的裝置表面。凹陷部設置在裝置表面中，并且基底表面特征包括與凹陷部接合的突出部。