用于停止/启动应用的锂离子单块电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种锂离子电池布置，更具体地，涉及一种用于成本有效的可靠的电池性能的公共电解质的锂离子单块设计。
【背景技术】
[0002]当被整合在其他的传统内燃发动机动力系中时，发动机停止-启动技术可以为成本的边际增长实现可观的燃料节约。传统上，吸收玻璃毡(AGM)铅酸蓄电池用于此功能，因为这项技术已经被证实并且对于制造而言相对便宜。然而，这样的电池展现出低的能量密度并且再充电缓慢，而且是环境不友好的。
[0003]在消费产业中已经将锂离子(Li离子)电池模块用作用于诸如便携计算机的消费品的可再充电电源。因为这些电池布置更轻，并且由比其他类型的电池(包括铅酸蓄电池)毒性更小的材料制成，所以锂离子电池可用于增强车辆性能和燃料经济性。
【发明内容】
[0004]用于停止/启动车辆应用的锂离子电池模块的第一构造包括串联互连并设置在公共壳体中的多个未密封的电池单元。壳体包含由电池单元共享的电解质。在一些情况下，共享的电解质可以在其中包括氧化还原穿梭剂。
[0005]用于停止/启动车辆应用的锂离子电池模块的另一构造包括第一未密封的电池单元、第二未密封的电池单元、第三未密封的电池单元和第四未密封的电池单元。每个电池单元包括正极接线片和负极接线片。第一电池单元的正极接线片通过焊接接头连接到第二电池单元的负极接线片。第二电池单元的正极接线片通过焊接接头连接到第三电池单元的负极接线片。第三电池单元的正极接线片通过焊接接头连接到第四电池单元的负极接线片。以这种方式，电池单元串联互连。第一未密封的电池单元、第二未密封的电池单元、第三未密封的电池单元和第四未密封的电池单元设置在包含电解质的公共壳体中，电解质在其中具有氧化还原穿梭剂。
[0006]壳体还可以包括穿过壳体的壁的通气口。壳体还可以包括用于将电解质引入到壳体中的填充口。壳体可以包括正极端子和负极端子，其中，正极端子电连接到一个电池单元的正极接线片，其中，负极端子电连接到另一个电池单元的负极接线片。氧化还原穿梭剂可以选自于由1，4_ 二(2-甲氧基乙氧基)_2，5-二叔丁基苯、2，5-二叔丁基-1，4-二甲氧基苯、4-叔丁基-1，2-二甲氧基苯、单甲氧基苯类化合物、六乙基苯、联吡啶碳酸酯(盐)或联苯碳酸酯(盐)、二氟甲苯醚、含S或N的杂环芳香族化合物和吩噻嗪类分子组成的组。
【附图说明】
[0007]图1是锂离子单块电池(mono-block battery)的第一示例性布置的示意图；
[0008]图2是锂离子单块电池的第二示例性布置的示意图；以及
[0009]图3是锂离子单块电池的第三示例性布置的示意图的俯视图。
【具体实施方式】
[0010]根据需求，在这里公开本发明的详细实施例；然而，将理解的是，所公开的实施例仅是可以以各种和可替代的形式实施的本发明的举例说明。附图不一定按比例绘出；一些特征可以被夸大或最小化以示出具体组件的细节。因此，在这里所公开的具体结构细节和功能细节不应被理解为是限制性的，而是仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。
[0011]在图1中示出用于与车辆的停止-启动功能有关的锂离子单块电池模块100的第一示例性布置。电池100可以用在混合动力车辆或电动车辆的可再充电电池中，例如，用作驱动车辆的电马达的电源。电池100包括设置在公共密封的壳体104中并且电互连的多个相应的LiFeP04电池102a、102b、102c、102d。虽然在图1至图3中绘出四个电池，但是理解的是，本公开不受限于具体数量的电池。在一些应用中，可以使用更多个电池或更少个电池。
[0012]在图1的布置中，电池102a、102b、102c和102d彼此邻近布置。在一个示例中，虽然锂离子电池可以是LiFeP04电池，但是理解的是，本公开不限于具有该具体化学成分的锂离子电池。LiFeP04电池能提供:(1)适当的操作电压(3V_3.8V/电池乘以4个电池)，其能够满足对于大多数车辆电气系统的典型的12V需求，以及(2)上限电压范围(低于其他锂离子化学成分)，其适于对氧化还原穿梭添加剂(将在下面讨论)进行过充电减轻的应用。然而，在本公开中具体地预想到具有其他锂离子电池化学成分的电池模块。
[0013]每个电池102a、102b、102c和102d包括正极接线片106和负极接线片108。被普通容置的电池102a、102b、102c和102d串联电连接以达到预定的模块电压。在一个具体实例中，对于LiFeP04电池，四个电池彼此电连接以达到至少12V的模块电压。在一个布置中，电池102a的正极接线片106a通过焊接接头111连接到邻近电池102b的负极接线片108b。然而，还能想到其他的接线片方位。与先前技术的电池模块不同，当被设置在壳体104中时，单个电池102a、102b、102c和102d是未密封的。电池102a、102b、102c和102d可以构造成任何合适的几何形状，诸如以棱柱形或圆柱形为例。此外，电极形式可以构造成堆叠或卷绕形式。
[0014]壳体104可以是金属性的复合材料或塑料，并且构造为保持由未密封的单元102a、102b、102c和102d共享的公共电解质110。壳体104可以构造成任何合适的形状以保持电池102a、102b、102c和102d。在一个示例性布置中，壳体104包括下壁105、相对的第一侧壁107、相对的第二侧壁109以及上壁113。壁105、107、109和113构造为适配在一起以提供密封的壳体104。在一个示例性构造中，虽然所有电池102a、102b、102c和102d被布置在壳体104中，使得每个电池具有延伸通过其的大体上中心轴，所述中心轴大体上垂直于由底壁105限定的平面，但是相应的电池沿水平方向彼此邻近设置。
[0015]在一个示例性布置中，可选的固定元件可以设置为将相应的电池定位在壳体104中。更具体地，固定元件可以具有固定地稳固到壁构件的内表面的一个端部和接合电池的固定构件。然而，固定构件可以具有任何适当的构造，在一个示例中，固定元件可以具有围绕每个电池的外围设置的圆形构造。
[0016]在一个示例性布置中，如果单个锂离子电池是充足的质量制造，S卩，制造成紧密度容限，则共享的电解质110足以防止热耗散并平衡各个电池的充电。然而，还预料到，对于容限是未知的或略微松弛的锂离子电池的情况，储存在具有各个电池的壳体104中的电解质110可以包括氧化还原穿梭添加剂，下面将更详细地对其进行讨论。
[0017]每个单独的电池不再需要在先前技术中通常被整合到每个密封的电池中的硬件特征，诸如端子、通风口和电解质填充口。相反，被密封的壳体104包括正极端子112和负极端子114。通风口 116被整合到壳体104中。如果壳体104内的压力超过预定的阈值，则通风口 116用来释放来自壳体104的压力。壳体104还包括用于将电解质110引入到壳体104中的填充口 118。这种构造允许相对于传统的电池模块的部件减少以及相关联的成本节约。
[0018]在图2中示出了锂离子单块电池模块200的第二示例性布置。电池模块200包括设置在公共密封的壳体204中并且电互连的多个单独的LiFeP04电池202a、202b、202c和
202do
[0019]每个电池202a、202b、202c和202d包括正极接线片206和负极接线片208。共同地容置的电池202a、202b、202c和202d串联电连接以实现预定的模块电压。例如，在一个布置中，电池202a的正极接线片206通过焊接接头211与相邻的电池202b的负极接线片208b连接。然而，还预想到其他接线片方位。与先前技术的电池模块不同，当被设置在壳体204中时，单独的电池202a、202b、202c和202d是未密封的。电池202a、202b、202c和202d可以构造具有任何适当的几何形状，诸如，以棱柱形或圆柱形为例。
[0020]壳体204可以是金属性的复合材料或塑料，并构造为保持由未密封的电池202a、202b、202c和202d共享的公共电解质210。电解质210可以包括或可以不包括氧化还原穿梭添加剂下面更详细地对其进行讨论。壳体204可以构造为具有任何适当的形状以保持电池202a、202b、202c和202d。在一个示例性布置中，壳体104包括底壁205、相对的第一侧壁207、相对的第二侧壁209和上壁213。壁205、207、209和213被构造为适配在一起以提供密封的壳体204。在图2的布置中，电池202a、202b、202c和202d均具有中心轴，并且电池的轴在垂直方向上是共面的，使得电池在垂直方向上彼此邻近布置。
[0021]每个单独的电池不再需要在先前技术中通常被整合到每个密封的电池中的硬件特征，诸如端子、通风口和电解质填充口。相反，被密封的壳体204包括均与相应的电池202a、202b、202c和202d电连接的正极端子212和负极端子214。通风口 216结合到壳体204的一个壁中。壳体204还包括用于将共享的电解质210引入到壳体204中的填充口218。这种构造还允许相对于传统电池模块的部件减少以及相关联的成本节约。
[0022]在图3中示出了锂离子单块电池模块300的第三示例性布置。电池模块300包括设置在公共密封的壳体304中并且电互连的多个相应的LiFeP04电池302a、302b、302c和302do在图3的