专利名称：具有带双金属端板的电池单元的模块化电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模块化电池，并且涉及一种电池单元。
背景技术：
模块化电池是包括两个以上的电池单元或单电池模块或单电池的电池。使用模块化电池的装置的常见例子是可以使用例如两个C型单电池的手持式手电筒。近来，模块化电池在包括混合电动车辆(“HEV”)、插入式混合电动车辆(“PHEV”)和其它应用在内的许多应用中变得重要。模块化电池在用于HEV、PHEV和其它应用时，除了需要耐用、安全和节省成本以外，还需要输送大量电力。像手持式手电筒这样的模块化电池的应用需要使用多个以串联方式连接的电池 单元。然而，例如，HEV和PHEV用的模块化电池可能不同于常见的手电筒中使用的模块化C型单电池。美国专利公布No. 2009-0239130A1公开了一种具有电池单元模块的模块化电池，并且通过引用而将该美国专利包含于此。
发明内容
本发明提供一种模块化电池用电池单元，其包括正端电极；负端电极；以及至少一个另外的电极，其位于所述正端电极和所述负端电极之间。所述正端电极和所述负端电极中的至少一方包括第一导电层和比所述第一导电层靠近所述另外的电极的第二导电层，所述第一导电层限定背离所述另外的电极的电接触面并且由与所述第二导电层相比不容易被氧化的材料制成。本发明还提供一种模块化电池，该模块化电池具有根据本发明的电池单元以及与所述电池单元电接触的例如相似的电池单元等另一电池单元。本发明还提供通过堆叠多个根据本发明的电池单元来形成模块化电池的方法。
将参照优选的实施方式来说明本发明，其中图I是在单个电池单元内具有交替的电极和隔离体的电极配置的示意性截面图。图2是图I的正端电极板14的示意性截面图；图3是图I的负端电极板15的示意性截面图；图4是图2的板的示意性平面图；以及图5是图3的板的示意性平面图。这些附图本质上是示意性的，并且不是按比例绘制的。为了清楚和便于理解，放大了一些元件的大小。
具体实施方式
通过引用而包含于此的美国专利公布No. 2009-0239130A1说明了由金属制成并且用活性材料在一侧进行涂布的单电池模块端板。如图I所示，正端电极板14和负端电极板15与正电极板9和负电极板10 —起被组装于单个电池单元内。为了清楚，在附图中大幅放大了活性材料涂层1、3、5、7的厚度。正电极和负电极以并联方式电连接至相同极性的多个其他电极，以形成通过单个电池单元的正端电极14和负端电极15而终止的交替型电极组件。正端电极板14具有两个片6，而负端电极板15具有两个片8。优选地，以焊接方式将正端电极板14的一个片6连接至正电极板9的片2，以形成构成电池单元的正端子的端片12。以类似的方式，优选地，以焊接方式将负端电极板15的一个片8连接至负电极板10的片4，以形成构成电池单元的负端子的端片13。在端电极板14、15之间，正电极9与负电极10交替布置，并且在各电极之间是包含电解质的诸如微孔聚烯烃等具有充分的绝缘性的隔离体11。示出端电极板14和15仅一侧被涂布，而未对它们的另一侧进行涂布，并且分别通过端片12和13，端电极板14和15的另一侧通过例如互连器等、而分别呈现用于随后的高电压模块化电池组件的外部正单电池终端表面和负单电池终端表面。然而，与美国专利公布No. 2009-0239130A1的端板不同，本发明的图I的端板14、15由双金属箔制成。期望端板的电阻低，该端板用于例如连接至互连器。例如，在存在空气时铝特别容易被氧化，从而会不利地形成严重阻电的氧化膜。出于这个原因，用惰性气体填充模块化电池壳体可以减少氧化膜的形成。然而，保持惰性气体可能是困难的。本发明因而提供了，端板14、15的双金属箔的一侧不容易被氧化并且面向外侧以进一步接触。
图2示出了本发明的具有双金属箔的正端板14，该双金属箔具有例如由铜制成的第一导电材料层14a和例如由铝制成的第二导电材料层14b。如图4的平面图更好地示出，活性材料涂层5可以形成于面向内侧的材料层14b。面向外侧的材料层14a呈现为接触面，并且由与层14b的材料相比不容易被氧化的金属制成。这样，可以减少或消除对模块化电池中的惰性气体的需求。此外，与例如单个铜片相比，可以显著地降低与双金属箔相关联的成本。图3示出了根据本发明的具有双金属箔的负端板15，该双金属箔具有例如由铜制成的第一导电材料层15a和例如由铝制成的第二导电材料层15b。如图5的平面图更好地示出，活性材料涂层7可以形成于面向内侧的材料层15b。面向外侧的材料层15a呈现为接触面，并且由与层15b的材料相比不容易被氧化的金属制成。 使用的双金属箔的类型可以变化，但是面向外侧的材料是与面向内侧的材料相比 不容易被氧化的材料。层也不需要是纯质的，因此，例如面向外侧的层可以由具有较高铜含量的铝/铜混合物来限定，而面向内侧的层由具有较高铝含量的铝/铜混合物来限定。因而，具有梯度或注入物(implant)的材料以及具有两种类型以上的材料的箔片可以限定两个层。随后可以将图I的电池单元形成为通过引用而包含的美国专利公布No. 2009-0239130A1中所示地那样，例如图3A所示的那样。随后可以堆叠类似地制成的本发明的电池单元，以制造通过引用而包含的美国专利公布No. 2009-0239130A1中示出的模块化电池，例如图6A所示的那样。然而，如果期望，可以省去惰性气体的填充，使得电池单元在空气环境中工作。此外，可以使用不需要紧密密封的其他类型的壳体。
权利要求
1.一种模块化电池用电池单元，其包括 正端电极； 负端电极；以及 至少一个另外的电极，其位于所述正端电极和所述负端电极之间； 所述正端电极和所述负端电极中的至少一方包括第一导电层和比所述第一导电层靠近所述另外的电极的第二导电层，所述第一导电层限定背离所述另外的电极的电接触面并且由与所述第二导电层相比不容易被氧化的材料制成。
2.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述第一导电层由铜制成。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于， 所述第二导电层由铝制成。
4.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述正端电极和所述负端电极均由所述第一导电层和所述第二导电层制成。
5.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述第一导电层和所述第二导电层限定双金属箔。
6.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述正端电极和所述负端电极中的所述一方还包括涂布在所述第二导电层上的活性材料。
7.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述另外的电极具有位于两侧的活性材料涂层。
8.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述电池单元在空气环境中工作。
9.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述至少一个另外的电极包括多个另外的电极。
10.根据权利要求I所述的电池单元，其特征在于， 所述正端电极、所述负端电极以及所述另外的电极为电极板。
11.一种模块化电池，其包括 第一电池单元，所述第一电池单元为根据权利要求I所述的电池单元；以及 另外的电池单元，所述第一电池单元通过所述第一导电层与所述另外的电池单元电接触。
12.根据权利要求11所述的模块化电池，其特征在于， 所述第一电池单元通过互连器与所述另外的电池单元电接触。
13.一种用于形成模块化电池的方法，其包括 堆叠多个根据权利要求I所述的电池单元。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于， 所述方法还包括在空气环境中封装所述堆叠的电池单元。
全文摘要
一种模块化电池用电池单元，其包括正端电极；负端电极；以及位于正端电极和负端电极之间的至少一个另外的电极；正端电极和负端电极中的至少一方包括第一导电层和与第一导电层相邻的第二导电层，第一导电层限定背离另外的电极的电接触面并且由与第二导电层相比不容易被氧化的材料制成。还提供一种电池以及一种方法。
文档编号H01M4/70GK102714318SQ201180006424
公开日2012年10月3日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月16日
发明者克里斯托弗·K·戴尔, 迈克尔·L·爱普斯顿, 邓肯·科尔沃 申请人:照明能源有限公司