[发明专利]用于电池组制造中轻金属组件的腐蚀防护的等离子涂层

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂离子电池组电池(lithium-ionbatterycell)材料的棱柱形 铝或镁容器的涂层，从而保护轻质金属免受盐水腐蚀，并且当它们在使用中弄湿时在触摸 容器之间提供电绝缘。更具体地，当铝或镁容器中已装有其热敏电极和电解质成分后，提供 可用于在大气环境中和相对较低的温度下涂布该容器的涂料和常压等离子涂布方法。本发 明的实践对于机动车辆上使用的锂离子电池组装体(batteryassembly)或其中轻金属电 池组容器可能暴露于含水腐蚀性盐或类似物的其它应用特别有用。

发明背景

锂离子电池组电池的组装体越来越多地应用于提供机动车辆中的动力。电池组的 各个电池能够提供约三至四伏的电势以及基于电池中电极材料的组成和质量的直流电流。 电池能够经过多个循环的放电和再充电。通过以并联电连接和串联电连接组合的方式组合 合适数目的独立电池来组装电池组以供应用，从而满足特定电动机的电压和电流要求。在 电动车辆的锂离子电池组应用中，组装后的电池组可包括，例如，高达三百个独立包装的电 池，其电互连以为牵引电动机提供四十至四百伏电压和足够的电功率以驱动车辆。由电池 组所产生的直流电流可被转化成交流电流以用于更有效的电机运行。

电池组可以用作电动机驱动的电动车辆的唯一动力源或作为各种类型的由(一个 或多个)电动机和烃燃料发动机的组合供能的混合动力车辆中的参与动力源。在减少所有 类型功耗的需求中，存在对降低车辆所有组件的质量，包括锂离子电池组的质量的持续需 求。

用于给机动车辆供能的锂离子电池组通常使用独立电池的壳体(can)进行组装。 也就是说，各电池都具有其自身的壳体，其包围锂离子电池的材料元件，该锂离子电池具有 自各电池容器伸出的用于与另外一个或多个电池的电极极耳(tab)互连的导电性电极极耳 (端子)。一定数量的电池壳体，例如12或24个电池壳体，通常分组并相互连接为“模块”。一 定数量的模块，或类似物，组装成具有所需电压和电流生产容量的“包(pack)”。电池壳体的 形状往往是棱柱形，具有六个矩形侧面和底面，用于模块的组装和支撑。所述壳体给组装的 电池组和电池组供能的车辆增加了重量。

所述壳体的材料必须为电池组件的组装和容纳提供强度，并且所述壳体必须能够 冷却电池组的电池，因为电化学电池在其使用中产生大量的热。另外，在机动车辆应用中， 锂离子电池组装体通常位于车体结构的低位，在此位置其可能暴露于来自路面的外部腐蚀 性材料。此前，出于强度、热传递以及耐盐水性的目的，已经由钢制成壳体。但钢相对较重。 有必要适应更轻的金属以用于意在汽车应用的锂离子电池组电池的组装体中。

发明内容

根据本发明的实践，使合适的铝合金或镁合金材料成形为合适的薄壁容器形状， 其用于插入锂离子电池的元件。如上所述，容器的形状通常是棱柱形并且将它们称为壳体。 通常使壳体成形为具有已移去的(或可移动的)侧面(或顶面)，以便可以将预成型的电极材 料和隔膜材料放置在开放侧面的壳体中。典型地，多步骤程序涉及壳体中的电极材料、隔膜 和电解质的放置，电极极耳焊接到壳体上的端子以与其它壳体等互连，如将在本说明书下 文中更详细描述的那样。但是，按照本发明，将含聚硅氧烷(silicone)聚合物的涂料施加到 壳体的外表面(和任选施加到内表面)以保护轻质铝或镁免受盐水或其它腐蚀性环境材料 侵蚀。

涂布方法使用六甲基二硅氧烷(HMDSO)作为起始材料，并且通过低温常压等离子 体处理将该材料施加到轻金属壳体的表面。液态HMDSO被输送到等离子体喷嘴(可商购)，在 其中液态HMDSO在空气-等离子体物流中被蒸发，并且该喷嘴对着具有其锂离子电池材料内 容物的铝壳体或镁壳体的表面。优选地，该材料通过等离子体喷嘴输送到壳体的所有外表 面，以形成聚合六甲基二硅氧烷(典型地，聚硅氧烷聚合物)的共同延伸的涂层。厚度为约 0.1至约1至约3微米的涂层通常适合于保护轻金属壳体材料免受车辆运行中遇到的腐蚀性 元素。该涂层是疏水性的以将电池壳体表面与周围的水隔绝，并且还提供接触电池壳体表 面时的电绝缘层以电隔离它们，特别是在水的存在下。