[发明专利]具有薄金属箔包装的电化学电池及其制备方法

说明书

提供了一种电化学电池，其包括：薄金属箔包装，该薄金属箔包装由至少一个金属箔薄板制成并且具有在该电化学电池的至少一部分周围延伸的周边；以及电化学电池组，该电化学电池组容纳在该薄金属箔包装内；以及在该薄金属箔包装的该周边的至少一部分周围的金属对金属焊接密封件。该金属对金属焊接密封件是气密的或几乎气密的。此外，该金属对金属焊接密封件是窄的，具有小于约1mm的宽度，并且距离该电化学电池组小于约5mm远。在一些实施例中，该薄金属箔包装不仅充当气密地或几乎气密地密封的包装，还充当负集流体或正集流体，其中该电池的一个电极粘接到该箔包装上。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月2日提交的美国临时专利申请号62/249,590的优先权，该申请的披露内容通过援引以其全文并入本文。

政府资助声明

本发明根据来自美国政府的合同在政府支持下进行。美国政府具有本发明中的某些权利。

发明领域

本发明总体上涉及电化学电池及其制备方法。更具体地，本发明涉及具有更有效的金属箔袋包装的电化学电池。

背景技术

持续存在对于通常已知为蓄电池的有效且持久的电化学能量储存系统的巨大需求。一直在努力开发能够存储每单位重量和每单位体积更大量的能量的蓄电池。增加每单位体积的存储能量的量对于典型地用于个人电子设备、生物医学应用和其他技术的较小电池(即，具有1-10安/小时(Ah)或甚至更小的容量)是显著地更重要的。

电化学电池是最基础的电化学能量储存单元。根据其预期用途，蓄电池可以包括单个电化学电池或多个电化学电池。在最低程度上，每个电化学电池将包括正电极、负电极和电解质。有时一个或多个隔膜也包括在电极之间，并且可以用电解质浸渍或以其他方式容纳或保持电解质。另外，根据涉及的化学，一些电化学电池还可以包括正集流体和负集流体，这些正集流体和负集流体分别连接到正电极和负电极上或与正电极和负电极相接触，以便在操作过程中促进电流的流动。前文所述的功能部件可以卷绕或堆叠在一起以形成操作电化学电池。典型地，这些卷绕或堆叠的部件封闭或容纳在气密或几乎气密的包装或壳体内，该包装或壳体提供与周围条件包括水分、氧气的隔离和保护以免受这些周围条件和与其他物质的接触的影响。在电解质是液体或凝胶的情况下，该包装或壳体还将用于将电解质容纳在电池或蓄电池内。

“气密的”包装总体上被理解为空气密封的或气体流动不可透过的，而“几乎气密的”包装是几乎空气密封的或气体流动不可透过的。包装的气密性将取决于包装组成和厚度并且可以例如通过测量以克/平方米/24小时(g/m2/24hr)为单位的水蒸气传递速率(WVTR)来定量。可替代地，存在用于确定包装是否足够“气密”来充当电化学电池和蓄电池的容器的建立的标准化测试，包括但不限于Mil-STD-883测试方法1014、Mil-STD-750测试方法1071和包括在Mil-PRF-38534内的混合说明书。通常，本领域技术人员广泛地认识到，包含聚合物组合物的密封件由于聚合物的根本特性而不可以被认为是真正气密的，而无机的无缺陷组分诸如金属、玻璃和陶瓷能够实现真正的气密性。

目前用于优化电化学电池能量储存/单位体积的大部分努力已经集中于改进用于制备电化学电池电极和电解质、尤其是在基于锂的电池的情况下的活性材料。例如，已经开发了新的正电极和负电极材料以用于制备产生远远更大程度的能量的基于锂的电池。然而，当在较小的电化学电池，尤其是小于1-10Ah的那些电化学电池中使用时，新电极材料未递送与在较高容量电池中所见的相当的期望的能量增加。据信，总体蓄电池能量密度低于期待增加的显著原因与低效的电池包装相关。