[发明专利]低剖面传感器以及包括其的电化学电池

说明书

一种电化学电池具有柔性低剖面传感器设备，其包括在共同载体材料上的使得（一个或多个）设备能够感测电池组电池状况并主动执行电池控制功能的固态设备或一系列固态设备。传感器设备的至少一部分位于电池外部。当以堆叠布置时，包括传感器的电池自动形成通信网络。

技术领域

本公开内容总体上涉及具有低剖面传感器的电化学电池，该低剖面传感器包括在共同载体材料上的固态设备或一系列固态设备并且检测电池组电池状况且主动执行电池控制功能。

背景技术

电池组包为了从便携式电子器件到可再生电力系统和环保车辆的各种技术提供电力。例如，混合动力车辆(HEV)连同内燃机一起来使用电池组包和电动机来增加燃料效率。电池组包由多个电池组模块形成，在这里每个电池组模块都包括若干电化学电池。在电池组模块内，电池以二维或三维阵列来布置并且以串联或并联方式电气连接。同样，电池组包内的电池组模块也以串联或并联的方式电气连接。

发明内容

在一些方面中，一种低剖面传感器设备包括设置在共同载体上的固态设备或一系列固态设备。所述（一个或多个）固态设备使得传感器设备能够感测电池组电池状况，诸如电压和温度并且还提供用来主动执行如下功能的能力，诸如消耗电池组电池能量，以用于实现在电池组电池串行串中的电荷状态平衡。在一些实施例中，传感器设备可以至少部分被嵌入电池内。在其他实施例中，该传感器设备被设置在电池的外表面上。

在一些方面中，一种单电极对电化学电池包括：阳极箔衬底，其具有贴在面向内部侧上的第一活性材料；阴极箔衬底，其具有贴在面向内部侧上的第二活性材料；设置在阳极和阴极之间的隔板片材；密封材料，诸如沿着箔的周长设置的热熔密封剂或压敏粘合剂；以及由密封材料在衬底之间密封的电解质。该衬底充当不可渗透层、外壳和电极。因此，如在本文中使用的，术语“衬底”和“电极”是可互换的。电极之间的密封材料层围绕它们的周长延伸以确保电极处于适当位置并且防止电极之间的电短路。该单电极对电化学电池极其薄并且因此提出了实际上如何将感测引线与分立设备附接以便将电池连接到电池组管理系统（BMS）的问题。这是因为一些常规感测引线与单电极对电化学电池相比要庞大得多，使得它难以感测电池状况。

在一些实施例中，一种解决这一困难的传感器设备包括至少一个半导体和柔性电路板，它们被用来将电池组电池感测电子器件外装在小的低剖面电路板中，该小的低剖面电路板还保持用于与电子设备通信的传统通信系统和方法。另外，在没有附加的外部布线的情况下在组装过程期间自动创建通信网络。

在一些实施例中，一种解决这一困难的传感器设备包括设置在共同载体上的固态设备或一系列固态设备。所述（一个或多个）固态设备使得传感器设备能够感测电池组电池状况、诸如电压和温度并且还提供用来主动执行如下功能的能力，诸如消耗电池组电池能量，以用于实现在电池组电池的串行串中的电荷状态平衡。

在一些实施例中，一种解决这一困难的传感器设备包括至少一个半导体和柔性电路板，它们被用来将电池组电池感测电子器件安装在小的低剖面电路板中，该小的低剖面电路板还保持用于与电子设备通信的传统通信系统和方法。特别地，在不需要实施至BMS的离散或直接布线的情况下将传感器设备的传感器部分直接放置到超薄电池组电池中。在一些实施例中，该传感器部分被嵌入在用来结合电极的密封材料内以便位于电极之间。

在一些方面中，一种电化学电池包括：单个正电极，该正电极形成电池的外表面的第一部分并提供正电池端子；和单个负电极，该负电极形成电池的外表面的第二部分并提供负电池端子。该电化学电池包括设置在正电极和负电极之间的隔板，其中该正电极、负电极和隔板以堆叠配置来布置。该电化学电池包括：密封材料层，其连接正电极的周边边缘和负电极的周边边缘并且在它们之间形成密封；以及传感器设备，其包括电路板和支撑在该电路板上的电子设备，该电子设备包括传感器和通信设备。该传感器设备与正电极和负电极之一物理接触并电气连接，并且至少传感器设备的第一部分被设置在电池外部。