[发明专利]用于电化学电池的非导电材料

说明书

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2010年8月24日提交的题为“用于电化学电池的非导电材料”的美国临时专利申请序列号61/376,554的优先权，出于所有目的其全部内容通过引用并入本文。

发明领域

通常描述了与在电化学电池中非导电材料的配置相关的制品、系统、和方法。

背景技术

一个典型的电化学电池包括参与电化学反应的一个阴极和一个阳极。典型的电化学电池还包括电解质和多孔分隔物，其允许离子在电极之间传输，但不允许电子在它们之间传导。通过保持在阳极和阴极之间的电绝缘，通过从电化学电池的一个电极经过该装置到该电池的另一个电极传输电子，可以向一个外部装置供电。如果电绝缘性电解质失效，电子将直接在电池的阴极和阳极之间传输，而不是经过外部装置，这限制了电池的有效性。目前使用的许多电化学电池容易发生电绝缘性电解质失效(例如通过固体分隔物的失效)。在电解质的周边失效是尤其普遍的。例如，如果电解质内分隔物材料的边缘是粗糙的或锯齿状的，阳极和阴极可能可以通过粗糙的边缘交换电子。当限定压强的各向异性力被施加到电池时，此问题会放大，因为阳极和阴极之间距离的减少可以增加电池内短路的可能性。

因此，需要改进的制品、系统、和方法。

发明内容

提供了在电化学电池中使用的非导电材料(例如在电解质区域)和相关的系统和方法。在某些情况下，本发明的主题涉及相关的产品、一个特定问题的备选解决方案、和/或一个或多个系统和/或制品的多个不同的用途。

在一个方面，描述了一种方法。在一些实施例中，该方法可以包括，提供一种包括非导电材料层的多层结构，和包括远离非导电材料层取向的电极表面的一个基本上连续的电极，并限定第一电极表面部分和第二电极表面部分。该方法可以进一步包括，沿一条轴线折叠该多层结构使得该第一电极表面部分朝向该第二电极表面部分。

在另一个方面，提供了一种多层结构。在一些实施例中，通过多层结构本体截取的横截面包括具有第一极性的第一电极层部分；具有与第一极性相反的第二极性的第二电极层部分；具有第一极性的第三电极层部分；在该第一和第二电极层部分之间的第一非导电材料层部分；以及在该第二和第三电极部分之间的第二非导电材料层部分。在某些情况下，该第一和第二非导电材料层部分是由非导电材料的第三部分直接连接。在某些情况下，在该第一和第二电极层部分之间的平均距离和/或该第二和第三电极层部分之间的平均距离小于约100微米。

在另一个方面，描述了一种电化学电池。在一些实施例中，该电化学电池可以包括，具有第一极性的第一电极部分；具有与第一极性相反的第二极性的第二电极部分；具有第一极性的第三电极部分；以及基本上连续的非导电材料层，其具有在该第一电极部分和第二电极部分之间的第一部分、在该第二电极部分和第三电极部分之间的第二部分、以及直接接触该第一和第二部分的第三部分。在某些情况下，在该第一和第二电极层部分之间的平均距离和/或该第二和第三电极层部分之间的平均距离小于约100微米。

在某些情况下，电化学电池可以包括基板，该基板具有第一基板表面部分和背向该第一基板表面部分的第二基板表面部分；第一电极，该第一电极具有邻近该第一基板表面部分的第一部分和邻近该第二基板表面部分的第二部分；第二电极，该第二电极具有面向该第一电极的第一部分的第一表面部分和背向该第二电极的第一表面部分的第二表面部分；以及基本上连续的非导电材料层，其具有在该第一电极的第一部分和该第二电极的第一部分之间的第一部分、邻近第一电极的第二表面部分的第二部分、以及直接接触该第一和第二部分的第三部分。

在一些实施例中，电化学电池可以包括多层结构，该多层结构含有按所描述的顺序放置的如下层部分，任选地使任何数量的相同或不同材料的其它层插入所描述的层之间：具有第一极性的第一电极层部分；具有第二极性的第二电极层部分；具有第二极性的第三电极层部分；和具有第一极性的第四电极层部分。在某些情况下，该第二电极层部分和该第三电极层部分是一个单一的、基本上连续的电极的部分，且在该第二和第三电极层部分的中间未放置具有第一极性的电极部分。