電池組電池和電池組制造技術

本發明專利技術公開電池組電池和電池。本發明專利技術涉及一種具有改善的安全性的電池組電池。該電池組電池包括可從電池組電池外面接觸的兩個電池組電池端子和電化學部分，該電化學部分包括至少一個正電極和至少一個負電極、包括至少一種導電鹽和至少一種溶劑的電解質、以及至少一個隔離物，其中，當所述至少一個隔離物達到預定義溫度時，所述至少一個隔離物變得對于可以在電化學部分內部產生的離子而言至少部分地不可滲透。還包括具有至少一個電阻器的快速放電單元，其中，所述快速放電單元可連接在兩個電池組電池端子之間，并被配置成借助于流過電池組和快速放電單元的第一電流使電池組放電。溶劑和/或導電鹽的濃度被以化學方式修改以改善電池組電池的安全性。

Battery, battery, and battery pack

The invention discloses a battery pack, a battery and a battery. The present invention relates to a battery pack having improved safety. The battery includes two battery terminals and accessible from the outside part of the electrochemical battery, the electrochemical part comprises at least one positive electrode and a negative electrode, at least comprises at least a conductive salt and at least one solvent electrolyte, and at least one spacer, wherein, when the at least one predefined temperature reaches the spacer, the at least one spacer to become ions can be generated in the electrochemical part at least partially impermeable. It includes at least the rapid discharge unit, a resistor, the rapid discharge unit may be connected between two battery terminals, and is configured with a first current flowing through the battery pack and fast discharge unit to make battery discharge. The concentration of the solvent and / or the conductive salt is chemically modified to improve the safety of the battery cell.

【技術實現步驟摘要】
電池組電池和電池組
本專利技術涉及一種能夠改善電池組的安全性的用于電池組的電池組電池（batterycell）。本專利技術進一步涉及一種在電池組電池故障或電池組誤用情況下高度避免非期望危險行為的電池組。
技術介紹
電子行業的近期發展已增強對高性能、緊湊且便攜的電子裝置的要求。這樣的電子裝置需要具有高能量密度的電池組。特別適合于此目的的是富含鎳和富含鋰的正極活性物質。然而，這樣的富含鎳和富含鋰的正極活性物質在電池組電池故障或電池組電池誤用的情況下產生問題。因此，電池組可以示出非期望的危險行為，諸如脫氣、火災的發展和爆炸。
技術實現思路
然而，根據本文權利要求1的專利技術的電池組電池降低危險水平并對電池組的安全性做貢獻。專利技術的電池組電池包括可從電池組電池外面接觸的兩個電池組電池端子，和優選地以至少一個果凍卷（jellyroll）的形式構造的電化學部分，所述電化學部分包括至少一個正電極、至少一個負電極、包括至少一種導電鹽和至少一種溶劑的電解質，以及至少一個隔離物。所述至少一個隔離物被組成為使得當所述至少一個隔離物達到預定義溫度時，其變得對于可以在電化學部分內部產生的離子而言至少部分地不可滲透。為了增加專利技術的電池組電池的安全性，電池組電池包括具有至少一個電阻器的快速放電單元。該快速放電單元可連接在兩個電池組電池端子之間，并被配置成借助于流過電池組和快速放電單元的第一電流使電池組放電。更特別地，以這樣的方式來選擇所述至少一個電阻器的第一電阻值，即第一電流在流過電池組和快速放電單元期間導致使得所述至少一個隔離物達到預定義溫度這樣的對電化學部分的加熱。換言之，在快速放電單元激活之后的幾毫秒（ms）之內，電極前面的載荷子被非?？焖俚胤烹姟＿@引起在電極前面的載荷子的耗盡，并且導致電極的第一強極化。在接下來的幾百毫秒之內，在第二步驟中，已經存在于電解質中的載荷子將被非常快速地放電，與電極的較慢反插入（deinsertion）/插入反應、通過固體電解質界面（SEI）的緩慢擴散、和在活性物質中的緩慢擴散相比較的話。這導致電極前面的載荷子的強分離，其導致電極極化的進一步增加和電池組電池的高電壓降，并且達到第一平穩階段。放電越快，電池組電池的安全性行為越高，因為放電電流快速地降低，并且電池組電池的升溫未被局部地固定在損壞區處。因此，電池組電池的總升溫與短路情況下的局部升溫相比較是低的?？梢酝ㄟ^以下機制來改善電壓降：根據第一機制，可以通過使電池組電池的電解質修改，使得溶劑包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯并且環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數（vol.-%）的比例在60：40與95：5之間變化來改善電壓降。由此減少電解質的離子導電性。這是由于環狀碳酸酯的高含量而引起的。在電解質中，可以使用一個環狀碳酸酯或環狀碳酸酯的混合物，其總體積相對于線性和環狀碳酸酯的體積的總和在60與95體積百分數之間變化。此外，電解質可以包含一個線性碳酸酯或線性碳酸酯的混合物，其總體積相對于線性和環狀碳酸酯的體積的總和在5與40體積百分數之間變化。替換地，根據第二機制，可以通過經由使用溶劑來減少電解質的離子導電性而改善電壓降，所述溶劑包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯，其中，環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在10：90與5：95之間變化。由于線性碳酸酯的高含量，只有少量的離子溶解在溶劑中，并且減少電解質中的離子導電性。如已經針對第一機制概述的，同樣在第二機制中，溶劑可以包含一個或多個線性碳酸酯和一個或多個環狀碳酸酯，相對于線性和環狀碳酸酯的體積的總和而言，環狀碳酸酯的總體積在5與10體積百分數之間變化，并且線性碳酸酯的總體積在90與95體積百分數之間變化。作為第三機制，并且因此為以上描述的兩個機制的替換機制，或者作為附加機制，可以通過直接減少載荷子，即通過將導電鹽的濃度調整至電解質的少于1mol/L、且特別是0.8mol/L來改善電壓降。通過減少導電鹽的濃度，大大地減少載荷子的量。電介質的離子導電性的減少對電池組電池的安全性具有進一步的有利影響：在達到其中電解質中的大部分載荷子被分離且耗盡發生在電極處的第一平穩階段之后，在500ms至25s的時間線處達到第二平穩階段，其經由載荷子從負電極的反插入和通過電解質到正電極的擴散而形成，其中載荷子被插入到正電極中?？梢酝ㄟ^以上加說明的機制中的一個來影響擴散的速度，即，在60：40與95：5之間變化的環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例，或者在10：90與5：95之間變化的環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例。電解質的少于1mol/L的導電鹽的濃度直接地影響電解質中的載荷子的量。此外，通過將電解質的組成修改成包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯，其中，環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在60：40與95：5之間變化，可以改善電池組電池的固有安全性。由于環狀碳酸酯通常具有超過約180℃的高沸點，所以電解質中的環狀碳酸酯的高含量在電池故障期間提供低的壓力增加。特別地，在電池組電池的快速放電的情況下，可以維持低的氣體壓力直至電池組的隔離物關閉為止。因此，環狀碳酸酯的含量越高，電池組的低危險水平的可能性增加。即使在與危險電極材料組合使用專利技術的電池組電池的情況下，所述危險電極材料通常針對電池組電池的熱耗散（thermalrunaway）具有不穩定的晶體結構和降低的觸發溫度，也可以避免電池組的危險行為，諸如脫氣、火災發展或爆炸。通過使用專利技術的電池組電池，在諸如電池內部短路、過熱等電池故障情況下、以及在由于電池的誤操作或錯用（像，重擊、電池組掉落、機械損壞等）而引起的電池損壞情況下的電池組的安全性可以被增加。從屬權利要求包含本專利技術的有利實施例。根據本專利技術的實施例，優選地以這樣的方式進一步選擇第一電阻值，即由第一電流在通過流動電池組和快速放電單元期間導致的電化學部分的加熱不能觸發電池組的熱耗散。由此進一步改善電池組電池的安全性。在專利技術的電池電池組中，優選的是環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在70：30與80：20之間變化。雖然鑒于電池組的安全性改善，環狀碳酸酯的較高含量是優選的，并且線性碳酸酯的較高含量可能增加電解質的導電性，但是環狀碳酸酯與線性碳酸酯的以上比率提供相應碳酸酯的選擇中的自由，并且可以容易地準備一方面改善電池組的安全性并且另一方面對高電池組性能做貢獻的環狀和線性碳酸酯的適合的混合物。在第三機制，即導電鹽的減少濃度的情況下，溶劑不受特別限制，而是優選地可以選自包括以下各項的組：乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、二氟乙酸甲酯（methyldifluoroacetate）、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃（tetrahydrofurane）、2-甲基四氫呋喃（2-methyltetrahydrofurane）、2,2,2-三氟乙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、六氟-異丙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、環丁砜、甲基-異丙基砜、甲基-異丙基砜、甲基乙基砜、乙基-異丙基砜、乙基-異丙基砜、丁砜、乙基-異丁基砜、乙基異丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、異丙基-異丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、異丙基-仲丁本文檔來自技高網...

【技術保護點】
電池組電池，其包括能從電池組電池外面接觸的兩個電池組電池端子和優選地以至少一個果凍卷的形式構造的電化學部分，并且所述電化學部分包括至少一個正電極和至少一個負電極、包括至少一種導電鹽和至少一種溶劑的電解質、以及至少一個隔離物，其中當所述至少一個隔離物達到預定義溫度時，所述至少一個隔離物變得對于能在電化學部分內部產生的離子而言至少部分地不可滲透，其特征在于具有至少一個電阻器的快速放電單元，其中所述快速放電單元能連接在兩個電池組電池端子之間，并被配置成借助于流過電池組和快速放電單元的第一電流使電池組放電，其中以這樣的方式來選擇所述至少一個電阻器的第一電阻值，即第一電流在通過流動電池組和快速放電單元期間導致使得所述至少一個隔離物達到預定義溫度這樣的對電化學部分的加熱，并且其中，?所述溶劑包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯，并且環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在60：40與95：5之間變化，或者其中?所述溶劑包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯，并且環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在10：90與5：95之間變化，和/或其中?導電鹽的濃度少于電解質的1?mol/L且特別是0.8?mol/L。...

【技術特征摘要】
2015.11.05 EP 15193307.41.電池組電池，其包括能從電池組電池外面接觸的兩個電池組電池端子和優選地以至少一個果凍卷的形式構造的電化學部分，并且所述電化學部分包括至少一個正電極和至少一個負電極、包括至少一種導電鹽和至少一種溶劑的電解質、以及至少一個隔離物，其中當所述至少一個隔離物達到預定義溫度時，所述至少一個隔離物變得對于能在電化學部分內部產生的離子而言至少部分地不可滲透，其特征在于具有至少一個電阻器的快速放電單元，其中所述快速放電單元能連接在兩個電池組電池端子之間，并被配置成借助于流過電池組和快速放電單元的第一電流使電池組放電，其中以這樣的方式來選擇所述至少一個電阻器的第一電阻值，即第一電流在通過流動電池組和快速放電單元期間導致使得所述至少一個隔離物達到預定義溫度這樣的對電化學部分的加熱，并且其中，-所述溶劑包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯，并且環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在60：40與95：5之間變化，或者其中-所述溶劑包括至少一個環狀碳酸酯和至少一個線性碳酸酯，并且環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在10：90與5：95之間變化，和/或其中-導電鹽的濃度少于電解質的1mol/L且特別是0.8mol/L。2.根據權利要求1所述的電池組電池，其特征在于以這樣的方式進一步選擇第一電阻值，即由第一電流在通過流動電池組和快速放電單元期間導致的電化學部分的加熱不能觸發電池組的熱耗散。3.根據權利要求1或2所述的電池組電池，其中，環狀碳酸酯與線性碳酸酯的體積百分數的比例在70：30與80：20之間變化。4.根據前述權利要求中的任一項所述的電池組電池，其中，所述溶劑選自包括以下各項的組：乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、二氟乙酸甲酯、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、2,2,2-三氟乙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、六氟-異丙基-N,N-二甲基氨基甲酸酯、環丁砜、甲基-異丙基砜、甲基-異丙基砜、甲基乙基砜、乙基-異丙基砜、乙基-異丙基砜、丁砜、乙基-異丁基砜、乙基異丁基砜、1-氟-2-（甲基磺?；┍健惐?異丁基砜、1-氟-2-（甲基磺酰基）苯、異丙基-仲丁基砜、乙基乙烯砜、丁基-異丁基砜、乙腈、3-甲氧基丙腈、3-乙氧基丙腈、（2,2,2-三氟）乙氧基丙腈、丙二腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈、甲基膦酸二甲酯、（2-甲氧基乙氧基）甲基膦酸二甲酯、（2-甲氧基乙氧基）甲基膦酸二乙酯、取代磷腈、硅烷、硅氧烷、2-三氟甲基-3-甲氧基全氟戊烷、2-（三氟-2-氟-3-二氟丙氧基）-3-二氟-4-氟-5-三氟戊烷、乙基丙基醚、1,1-二氟-2,2-二氟乙基-2',2'-二氟-3',3'-二氟丙基醚、1,3-二氧戊環、4-甲基-1,3-二氧戊環、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：增田英樹，水谷俊介，川副雄大，騰又勇太郎，M維爾卡，M弗里德里希，
申請(專利權)人：鋰能源和電力有限責任兩合公司，
類型：發明
國別省市：德國,DE