本公開總體上涉及一種具有堆疊式電極的高能量密度圓柱形電池電芯(batterycell，或?yàn)椤半姵貑卧被颉半姵貑误w”)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

1、與其他可再充電電池技術(shù)(包括鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳金屬氫化物電池)相比，鋰離子電池和鋰金屬電池由于其能量密度相對(duì)高、功率密度大、無記憶效應(yīng)和循環(huán)壽命長(zhǎng)所致而在消費(fèi)者、汽車和航空航天工業(yè)中用于給電子裝置供電的理想候選者。

2、電池電芯包括至少一個(gè)陽極和陰極對(duì)。電池電芯包括傳統(tǒng)的聚合物隔膜(seperator，或?yàn)椤胺指艏?，該聚合物隔膜在陽極電極和陰極電極之間包含液體電解質(zhì)。替代地，固態(tài)電池電芯包括固體電解質(zhì)膜以作為傳統(tǒng)的聚合物隔膜的替代物。固體電解質(zhì)可包括第一平面主表面，該第一平面主表面鄰接并接觸陽極電極的平面主表面。固體電解質(zhì)可包括第二平面主表面，該第二平面主表面鄰接并接觸陰極電極的平面主表面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、提供了一種電池電芯。電池電芯包括外殼，該外殼包括內(nèi)部表面。電池電芯進(jìn)一步包括設(shè)置在外殼內(nèi)的電極堆疊。電極堆疊包括：陽極，其包括第一導(dǎo)電接片；陰極，其包括第二導(dǎo)電接片；以及隔膜。電池電芯進(jìn)一步包括正端子和負(fù)端子。電池電芯進(jìn)一步包括：第一電連接件，其附接到第一導(dǎo)電接片和負(fù)端子；以及第二電連接件，其附接到第二導(dǎo)電接片和正端子。陽極、陰極和隔膜中的每一者包括公用部件周邊，該公用部件周邊包括：公用部件周邊的第一部分，該第一部分被構(gòu)造成用于順應(yīng)內(nèi)部表面的形狀；以及公用部件周邊的第二部分，該第二部分包括被構(gòu)造成從內(nèi)部表面后退的切除口。陽極的公用部件周邊的第二部分、陰極的公用部件周邊的第二部分以及隔膜的公用部件周邊的第二部分對(duì)齊，并在電極堆疊和內(nèi)部表面之間產(chǎn)生區(qū)域。第一導(dǎo)電接片、第二導(dǎo)電接片、第一電連接件和第二電連接件設(shè)置在電極堆疊和內(nèi)部表面之間的區(qū)域內(nèi)。

2、在一些實(shí)施例中，電池電芯進(jìn)一步包括設(shè)置成緊鄰電極堆疊的一端的支撐板。電池電芯進(jìn)一步包括壓縮彈簧，該壓縮彈簧被構(gòu)造成用于：在支撐板和電極堆疊上提供壓縮力；以及在電極堆疊發(fā)生體積膨脹時(shí)移位。

3、在一些實(shí)施例中，電池電芯進(jìn)一步包括多個(gè)壓縮彈簧。

4、在一些實(shí)施例中，電極堆疊包括第一電極堆疊，并且支撐板是第一支撐板。電池電芯進(jìn)一步包括：第二電極堆疊，其設(shè)置在外殼內(nèi)；以及第二支撐板，其設(shè)置抵靠第二電極堆疊的一端。壓縮彈簧進(jìn)一步被構(gòu)造成用于：在第二支撐板和第二電極堆疊上提供壓縮力；以及在第二電極堆疊發(fā)生體積膨脹時(shí)進(jìn)一步移位。

5、在一些實(shí)施例中，外殼是圓柱體，并且內(nèi)部表面包括第一圓形(round，或?yàn)椤皥A整”)形狀。公用部件周邊的第一部分包括被構(gòu)造成與內(nèi)部表面相匹配的第二圓形形狀。

6、在一些實(shí)施例中，公用部件周邊的第二部分包括平坦側(cè)(flat?side)。

7、在一些實(shí)施例中，電池電芯進(jìn)一步包括設(shè)置在電極堆疊和內(nèi)部表面之間的區(qū)域中的分隔支架，該分隔支架被構(gòu)造成用于分隔第一導(dǎo)電接片和第二導(dǎo)電接片。

8、在一些實(shí)施例中，電池電芯進(jìn)一步包括被構(gòu)造成用于準(zhǔn)許氣體離開電池電芯的通氣口(vent)。

9、在一些實(shí)施例中，電池電芯進(jìn)一步包括設(shè)置在電極堆疊和內(nèi)部表面之間的區(qū)域內(nèi)的多孔隔離槽，該多孔隔離槽被構(gòu)造成用于將電池電芯內(nèi)的氣體引導(dǎo)到通氣口。

10、在一些實(shí)施例中，隔膜包括固體電解質(zhì)隔膜。

11、在一些實(shí)施例中，隔膜包括聚合隔膜，其被構(gòu)造成用于促進(jìn)陽極和陰極之間的離子轉(zhuǎn)移，并且電池電芯進(jìn)一步包括液體電解質(zhì)。

12、在一些實(shí)施例中，電極堆疊包括多個(gè)陽極，每個(gè)陽極包括多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的一個(gè)。電極堆疊進(jìn)一步包括多個(gè)陰極，每個(gè)陰極包括多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的一個(gè)。所述多個(gè)陽極和所述多個(gè)陰極以交替樣式布置。電極堆疊進(jìn)一步包括設(shè)置在所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)和所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)之間的隔膜。所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的每一個(gè)連接到第一電連接件，并且所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的每一個(gè)連接到第二電連接件。

13、在一些實(shí)施例中，陽極包括硅或鋰金屬。

14、根據(jù)一個(gè)替代性實(shí)施例，提供了一種圓柱形電池電芯。圓柱形電池電芯包括圓柱形外殼，該圓柱形外殼包括具有第一圓形形狀的內(nèi)部表面。圓柱形電池電芯進(jìn)一步包括設(shè)置在外殼內(nèi)的電極堆疊。電極堆疊包括多個(gè)陽極，每個(gè)陽極包括多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的一個(gè)。電極堆疊進(jìn)一步包括多個(gè)陰極，每個(gè)陰極包括多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的一個(gè)。所述多個(gè)陽極和所述多個(gè)陰極以交替樣式布置。電極堆疊進(jìn)一步包括多個(gè)隔膜，其中，所述多個(gè)隔膜中的一個(gè)設(shè)置在所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)和所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)之間。圓柱形電池電芯進(jìn)一步包括正端子和負(fù)端子。圓柱形電池電芯進(jìn)一步包括：第一電連接件，其附接到所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的每一個(gè)和負(fù)端子；以及第二電連接件，其附接到所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的每一個(gè)和正端子。圓柱形電池電芯進(jìn)一步包括：支撐板，其設(shè)置成緊鄰電極堆疊的一端；以及壓縮彈簧。壓縮彈簧被構(gòu)造成用于：在支撐板和電極堆疊上提供壓縮力；以及在電極堆疊發(fā)生體積膨脹時(shí)移位。所述多個(gè)陽極、所述多個(gè)陰極和所述多個(gè)隔膜中的每一者包括公用部件周邊。公用部件周邊包括：公用部件周邊的第一部分，該第一部分包括第二圓形形狀以與內(nèi)部表面相匹配；以及公用部件周邊的第二部分，該第二部分包括被構(gòu)造成從內(nèi)部表面的第一圓形形狀后退的平坦側(cè)。所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)的公用部件周邊的第二部分、所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)的公用部件周邊的第二部分以及所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)的公用部件周邊的第二部分對(duì)齊，并在電極堆疊和內(nèi)部表面之間產(chǎn)生區(qū)域。所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片、所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片、第一電連接件和第二電連接件設(shè)置在電極堆疊和內(nèi)部表面之間的區(qū)域內(nèi)。

15、在一些實(shí)施例中，圓柱形電池電芯進(jìn)一步包括設(shè)置在電極堆疊和內(nèi)部表面之間的區(qū)域中的分隔支架，該分隔支架被構(gòu)造成用于分隔所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片和所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片。

16、在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)包括固體電解質(zhì)隔膜。

17、在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)包括硅或鋰金屬。

18、根據(jù)一個(gè)替代性實(shí)施例，提供了一種用于在圓柱形電池電芯內(nèi)使用的電極堆疊。電極堆疊包括多個(gè)陽極，每個(gè)陽極包括多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的一個(gè)。電極堆疊進(jìn)一步包括多個(gè)陰極，每個(gè)陰極包括多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的一個(gè)。所述多個(gè)陽極和所述多個(gè)陰極以交替樣式布置。電極堆疊進(jìn)一步包括多個(gè)隔膜，其中，所述多個(gè)隔膜中的一個(gè)設(shè)置在所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)和所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)之間。電極堆疊進(jìn)一步包括：第一電連接件，其附接到所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的每一個(gè)；以及第二電連接件，其附接到所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的每一個(gè)。所述多個(gè)陽極、所述多個(gè)陰極和所述多個(gè)隔膜中的每一者包括公用部件周邊。公用部件周邊包括公用部件周邊的第一部分，該第一部分包括被構(gòu)造成用于與圓柱形電池電芯的外殼的圓形內(nèi)部表面相匹配的圓形形狀。公用部件周邊進(jìn)一步包括公用部件周邊的第二部分，該第二部分包括被構(gòu)造成從圓形內(nèi)部表面后退的平坦側(cè)。所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)的公用部件周邊的第二部分、所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)的公用部件周邊的第二部分以及所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)的公用部件周邊的第二部分對(duì)齊，并被構(gòu)造成用于在電極堆疊和圓形內(nèi)部表面之間產(chǎn)生區(qū)域。

19、在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)包括固體電解質(zhì)隔膜。

20、在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)包括硅或鋰金屬。

21、本發(fā)明還公開了如下技術(shù)方案：

22、方案1.一種電池電芯，其包括：

23、外殼，所述外殼包括內(nèi)部表面；

24、電極堆疊，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)并且包括：

25、陽極，其包括第一導(dǎo)電接片；

26、陰極，其包括第二導(dǎo)電接片；以及

27、隔膜；

28、正端子；

29、負(fù)端子；

30、第一電連接件，其附接到所述第一導(dǎo)電接片和所述負(fù)端子；以及

31、第二電連接件，其附接到所述第二導(dǎo)電接片和所述正端子；并且

32、其中，所述陽極、所述陰極和所述隔膜中的每一者包括公用部件周邊，所述公用部件周邊包括：

33、所述公用部件周邊的第一部分，所述第一部分被構(gòu)造成用于順應(yīng)所述內(nèi)部表面的形狀；以及

34、所述公用部件周邊的第二部分，所述第二部分包括被構(gòu)造成從所述內(nèi)部表面后退的切除口；

35、其中，所述陽極的所述公用部件周邊的所述第二部分、所述陰極的所述公用部件周邊的所述第二部分以及所述隔膜的所述公用部件周邊的所述第二部分對(duì)齊，并在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間產(chǎn)生區(qū)域；并且

36、其中，所述第一導(dǎo)電接片、所述第二導(dǎo)電接片、所述第一電連接件和所述第二電連接件設(shè)置在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間的所述區(qū)域內(nèi)。

37、方案2.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其進(jìn)一步包括：

38、支撐板，其設(shè)置成緊鄰所述電極堆疊的一端；以及

39、壓縮彈簧，其被構(gòu)造成用于：

40、在所述支撐板和所述電極堆疊上提供壓縮力；以及

41、在所述電極堆疊發(fā)生體積膨脹時(shí)移位。

42、方案3.根據(jù)方案2所述的電池電芯，其進(jìn)一步包括多個(gè)壓縮彈簧。

43、方案4.根據(jù)方案2所述的電池電芯，其中，所述電極堆疊包括第一電極堆疊；

44、其中，所述支撐板是第一支撐板；

45、進(jìn)一步包括：

46、第二電極堆疊，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)；以及

47、第二支撐板，其設(shè)置抵靠所述第二電極堆疊的一端；并且

48、其中，所述壓縮彈簧進(jìn)一步被構(gòu)造成用于：

49、在所述第二支撐板和所述第二電極堆疊上提供所述壓縮力；以及

50、在所述第二電極堆疊發(fā)生體積膨脹時(shí)進(jìn)一步移位。

51、方案5.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其中，所述外殼是圓柱體；

52、其中，所述內(nèi)部表面包括第一圓形形狀；

53、其中，所述公用部件周邊的所述第一部分包括被構(gòu)造成與所述內(nèi)部表面相匹配的第二圓形形狀。

54、方案6.根據(jù)方案5所述的電池電芯，其中，所述公用部件周邊的所述第二部分包括平坦側(cè)。

55、方案7.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其進(jìn)一步包括設(shè)置在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間的所述區(qū)域中的分隔支架，所述分隔支架被構(gòu)造成用于分隔所述第一導(dǎo)電接片和所述第二導(dǎo)電接片。

56、方案8.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其進(jìn)一步包括被構(gòu)造成用于準(zhǔn)許氣體離開所述電池電芯的通氣口。

57、方案9.根據(jù)方案8所述的電池電芯，其進(jìn)一步包括設(shè)置在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間的所述區(qū)域內(nèi)的多孔隔離槽，所述多孔隔離槽被構(gòu)造成用于將所述電池電芯內(nèi)的所述氣體引導(dǎo)到所述通氣口。

58、方案10.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其中，所述隔膜包括固體電解質(zhì)隔膜。

59、方案11.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其中，所述隔膜包括聚合隔膜，所述聚合隔膜被構(gòu)造成用于促進(jìn)所述陽極和所述陰極之間的離子轉(zhuǎn)移；并且

60、進(jìn)一步包括液體電解質(zhì)。

61、方案12.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其中，所述電極堆疊包括：

62、多個(gè)陽極，每個(gè)陽極包括多個(gè)所述第一導(dǎo)電接片中的一個(gè)；

63、多個(gè)陰極，每個(gè)陰極包括多個(gè)所述第二導(dǎo)電接片中的一個(gè)，其中，所述多個(gè)陽極和所述多個(gè)陰極以交替樣式布置；以及

64、設(shè)置在所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)和所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)之間的隔膜；并且

65、其中，所述多個(gè)所述第一導(dǎo)電接片中的每一個(gè)連接到所述第一電連接件；并且

66、其中，所述多個(gè)所述第二導(dǎo)電接片中的每一個(gè)連接到所述第二電連接件。

67、方案13.根據(jù)方案1所述的電池電芯，其中，所述陽極包括硅或鋰金屬。

68、方案14.一種圓柱形電池電芯，其包括：

69、圓柱形外殼，所述圓柱形外殼包括具有第一圓形形狀的內(nèi)部表面；

70、電極堆疊，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)并且包括：

71、多個(gè)陽極，每個(gè)陽極包括多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的一個(gè)；

72、多個(gè)陰極，每個(gè)陰極包括多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的一個(gè)，其中，所述多個(gè)陽極和所述多個(gè)陰極以交替樣式布置；以及

73、多個(gè)隔膜，其中，所述多個(gè)隔膜中的一個(gè)設(shè)置在所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)和所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)之間；以及

74、正端子；

75、負(fù)端子；

76、第一電連接件，其附接到所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的每一個(gè)和所述負(fù)端子；

77、第二電連接件，其附接到所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的每一個(gè)和所述正端子；

78、支撐板，其設(shè)置成緊鄰所述電極堆疊的一端；以及

79、壓縮彈簧，其被構(gòu)造成用于：

80、在所述支撐板和所述電極堆疊上提供壓縮力；以及

81、在所述電極堆疊發(fā)生體積膨脹時(shí)移位；并且

82、其中，所述多個(gè)陽極、所述多個(gè)陰極和所述多個(gè)隔膜中的每一者包括公用部件周邊，所述公用部件周邊包括：

83、所述公用部件周邊的第一部分，所述第一部分包括第二圓形形狀以與所述內(nèi)部表面相匹配；以及

84、所述公用部件周邊的第二部分，所述第二部分包括被構(gòu)造成從所述內(nèi)部表面的所述第一圓形形狀后退的平坦側(cè)；

85、其中，所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)的所述公用部件周邊的所述第二部分、所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)的所述公用部件周邊的所述第二部分以及所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)的所述公用部件周邊的所述第二部分對(duì)齊，并在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間產(chǎn)生區(qū)域；并且

86、其中，所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片、所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片、所述第一電連接件和所述第二電連接件設(shè)置在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間的所述區(qū)域內(nèi)。

87、方案15.根據(jù)方案14所述的圓柱形電池電芯，其進(jìn)一步包括設(shè)置在所述電極堆疊和所述內(nèi)部表面之間的所述區(qū)域中的分隔支架，所述分隔支架被構(gòu)造成用于分隔所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片和所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片。

88、方案16.根據(jù)方案14所述的圓柱形電池電芯，其中，所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)包括固體電解質(zhì)隔膜。

89、方案17.根據(jù)方案14所述的圓柱形電池電芯，其中，所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)包括硅或鋰金屬。

90、方案18.一種用于在圓柱形電池電芯內(nèi)使用的電極堆疊，所述電極堆疊包括：

91、多個(gè)陽極，每個(gè)陽極包括多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的一個(gè)；

92、多個(gè)陰極，每個(gè)陰極包括多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的一個(gè)，其中，所述多個(gè)陽極和所述多個(gè)陰極以交替樣式布置；以及

93、多個(gè)隔膜，其中，所述多個(gè)隔膜中的一個(gè)設(shè)置在所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)和所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)之間；以及

94、第一電連接件，其附接到所述多個(gè)第一導(dǎo)電接片中的每一個(gè)；以及

95、第二電連接件，其附接到所述多個(gè)第二導(dǎo)電接片中的每一個(gè)；并且

96、其中，所述多個(gè)陽極、所述多個(gè)陰極和所述多個(gè)隔膜中的每一者包括公用部件周邊，所述公用部件周邊包括：

97、所述公用部件周邊的第一部分，所述第一部分包括被構(gòu)造成用于與所述圓柱形電池電芯的外殼的圓形內(nèi)部表面相匹配的圓形形狀；以及

98、所述公用部件周邊的第二部分，所述第二部分包括被構(gòu)造成從所述圓形內(nèi)部表面后退的平坦側(cè)；

99、其中，所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)的所述公用部件周邊的所述第二部分、所述多個(gè)陰極中的每一個(gè)的所述公用部件周邊的所述第二部分以及所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)的所述公用部件周邊的所述第二部分對(duì)齊，并被構(gòu)造成用于在所述電極堆疊和所述圓形內(nèi)部表面之間產(chǎn)生區(qū)域。

100、方案19.根據(jù)方案18所述的電極堆疊，其中，所述多個(gè)隔膜中的每一個(gè)包括固體電解質(zhì)隔膜。

101、方案20.根據(jù)方案18所述的電極堆疊，其中，所述多個(gè)陽極中的每一個(gè)包括硅或鋰金屬。

102、當(dāng)結(jié)合附圖理解時(shí)，本公開的以上特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)容易從以下對(duì)用于實(shí)施本公開的最佳模式的詳細(xì)描述中顯而易見。