[发明专利]具有增强的枝晶形成抗性的电池

说明书

一种电池，包括具有馈通端口的壳体、设置在馈通端口中的馈通组件、以及设置在壳体内的电池堆叠体。馈通端口包括内导体和将内导体与壳体分开的绝缘芯。电池堆叠体包括阳极、阴极和使阳极与阴极绝缘的隔板，其中阳极和阴极彼此偏移。包围电池堆叠体的绝缘罩将电池堆叠体与壳体绝缘。绝缘罩具有开口，该开口构造成在其中接收馈通组件，该馈通组件可以包括包覆成型的绝缘体。电池壳体的内表面和内壁可以用介电材料热喷涂，以防止阴极和阳极表面之间形成锂枝晶。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年11月16日提交的名称为“Battery Having a DielectricMaterial Coating”的美国临时专利申请Nos.62/423,081、于2017年1月20日提交的名称为“Battery With Enhanced Resistance to Dendrite Formation”的美国临时专利申请62/448,843、以及于2017年9月1日提交的名称为“Battery With Enhanced Resistance toDendrite Formation”的美国临时专利申请No.62/553,551，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开一般涉及电池，更具体地，涉及具有增强的枝晶形成抗性的电池。

背景技术

诸如心脏起搏器和植入式心律转复除颤器(Implantable CardioverterDefibrillators,ICDs)这样的植入式医疗设备(Implantable Medical Devices,IMD)中使用的电池，需要满足高质量、高性能规格和高可靠性。它们需要具有高能量密度、高倍率能力和较长的保质期。由于更换IMD的电池意味着患者必须接受手术，因此IMD的电池必须具有较长的使用寿命。非常希望改进这种电池的可靠性、性能和寿命。

ICDs治疗心室颤动，也称为心源性猝死。心室颤动的特征在于心脏快速、不稳定的收缩，导致很少或不泵送血液，并且通常是致命的病症。ICD在检测到心室颤动的几秒钟内向心脏传递高能脉冲(通常高达35J)。最小化患者保持颤动的时间是该疗法的重要目标。为了提供这种挽救生命的疗法，ICD电池在尽可能短的时间内将电容器充电到所需的能量水平，然后电容器通过心脏放电。因为需要快速治疗，所以电容器充电时间(通常在5到15秒的范围内)是设备性能的量度。

银钒氧化物(Silver Vanadium Oxide,SVO)电池通常用于医疗设备，因为它们提供ICD所需的非常高的能量输出率。电池由多个阴极(SVO)层和相应的阳极(锂金属)层组成。

锂枝晶的形成和由此产生的内部短路是ICD电池的主要失效模式之一。当在阳极表面和阴极表面之间形成桥时，枝晶形成可导致短路。通过化学或几何变化不能很好地控制锂枝晶形成机制。目前，电池中活性元件的绝缘是唯一可用于减少由于锂枝晶形成的短路而导致的早期电池耗尽的方法。但现有的绝缘结构存在缺点。

工业中使用的绝缘接头包括绝缘部件之间的简单重叠配合件或干涉接头，如美国专利No.9,281,507中所述。这些类型的接头表现出由部件公差和制造差异引起的配合差异，并且可能留下用于形成枝晶的开口，从而允许发生短路失效。所需要的是一种电池结构，它能更好地抵抗在不希望的地方形成锂枝晶。

发明内容

本公开的一些实施例提供了一种电池及其电绝缘方案。绝缘方案产生鲁棒的屏蔽，其对电解质是不可穿透的并且将防止在不希望的地方形成锂枝晶。

本公开的一些实施方案在电池的关键区域中提供阳极-阴极对准以减少锂枝晶形成。通过确保锂阳极从围绕形成锂枝晶的关键区域的阴极边缘凹进来实现锂枝晶的减少。关键区域包括阴极极片离开电池堆叠体的区域和电池的“头部”的区域(其中馈通件在该处离开电池壳体)。