[发明专利]具有有着可变阻抗的电化学电池单元的电池

说明书

一种锂电池包括：组装在一起的多个电化学电池单元，所述多个电化学电池单元被插入刚性壳体中，所述刚性壳体具有形成外壳的侧壁以及上壁和下壁；以及至少一个散热器路径，用于消散由电化学电池单元产生的过量的热量；电化学电池单元被组装成使得定位在散热器路径附近的电化学电池单元与电池的其他电化学电池单元相比具有更低的阻抗。

技术领域

本发明涉及在温度下操作的锂聚合物电池，并且更具体地涉及具有适于管理这些操作温度的电化学电池单元配置的电池。

背景技术

锂聚合物电池通常被构建为20kWh或更大的大规格电池，用于在电动交通工具、在用于备份的固定应用中使用，以确保无法承受电网中断的应用例如电信站、数据中心等的连续性，或为工业或住宅建筑中的调峰的目的提供备用电源。

锂聚合物电池包括被封装在保护电化学电池单元的刚性壳体中的串联连接的多个电化学电池单元。每个电化学电池单元包括并联连接的多个基本电池单元层压件。每个层压件包括阳极或负极、阴极或正极以及固体电解质，所述固体电解质包括将正极与负极隔开并在电极之间提供离子导电性的聚合物和锂盐。负电极可以是锂或锂合金金属片或者能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料，例如在聚合物粘合剂中的Li₄Ti₅O₁₂或碳，而正电极包括电化学活性材料颗粒例如LiFePO₄、LiMnO₂、LiMn₂O₄等、电子导电添加剂以及用作粘合剂并且在正电极的电化学活性材料颗粒与固体电解质隔板之间提供所需的离子路径的固体聚合物电解质。

与使用液体电解质的锂离子电池相反，锂聚合物电池使用固体电解质，使得该技术非常安全。但是，为了获得最佳的离子电导率并因此获得最佳性能，必须将电化学电池单元加热至60℃至80℃的温度。因此，锂聚合物电池包括加热系统以将电池保持在40℃的标称温度并且在其放电模式开始时将电化学电池单元的温度迅速升高至60℃与80℃之间以从电池获得最佳性能。一旦达到最佳温度，放电操作就会产生足够的热量以使电池保持在其最佳温度。

在操作中，由构成电池的多个电化学电池单元产生的过量的热量通过电池壳体的壁被消散。电池壳体优选地由刚性导热材料例如铝或铝的合金制成，其有效地将过量的热量传导到电池壳体外部，并且可以在电池壳体外部存在冷却系统以在需要时加速散热。

在正常的放电操作中，发现：在封装在如上所述的电池壳体中的电化学电池单元的堆叠中，位于电池壳体的壁附近的电化学电池单元首先达到其放电电压的终点，从而略微降低电池的整体放电容量。这种现象归因于以下事实：这些特定的电化学电池单元在稍低的操作温度下进行操作，因为与位于远离电池壳体的壁的其他电化学电池单元相比，它们通过电池壳体的壁更快速地失去热量。

因此，需要适于补偿通过电池壳体的散热器造成的热量损失的电池壳体和电化学电池单元配置。

发明内容

本发明的目的是改善现有技术中存在的至少一些不便之处。

在一个方面，本发明提供了一种锂电池，其包括：组装在一起的多个电化学电池单元，所述多个电化学电池单元被插入刚性壳体中，所述刚性壳体具有形成外壳的侧壁以及上壁和下壁；以及至少一个散热器路径，用于消散由电化学电池单元产生的过量的热量；电化学电池单元被组装成使得定位在散热器路径附近的电化学电池单元与电池的其他电化学电池单元相比具有更低的阻抗。

在另一方面，定位在散热器路径附近的电化学电池单元包括其中电解质和阴极比该束的其他电化学电池单元具有更多盐的层压件。

在另一方面，定位在散热器路径附近的电化学电池单元的电解质和阴极各自具有比其他电化学电池单元低约5：1的聚合物/盐比率。