[发明专利]具有电流优化型电子障碍的多极耳电极及包含其的电池

说明书

锂电池单元以及包括该锂电池单元的电池组包括电解质以及阳极和阴极，阳极和阴极中的每一个包括集流体，并且具有：限定第一端和第二端的长度、宽度、设置在第一端和第二端之间的集流体上的主体材料或活性材料、从第一端延伸的第一极耳、从第二端延伸的第二极耳、从第一端纵向向内延伸的第一电子障碍物以及可选地从第二端纵向向内延伸的第二电子障碍物。电子障碍物包括其中阻止了或仅最低限度地促进了电子流动的区域。多个电池可以以平坦配置进行堆叠，并且多个阳极和阴极极耳可以通过相应的母线连接。电池单元可以是用于电动/混合动力车辆的电源。

引言

锂离子电池是指一类可重复充电的电池，其中锂离子在负电极(阳极)和正电极(阴极)之间移动。液体和聚合物电解质可以促进锂离子在阳极和阴极之间的移动。由于具有高能量密度和能够经历连续充放电循环的能力，锂离子电池越来越多地在国防、汽车和航空领域加以应用。

发明内容

提供了一种锂电池单元，该锂电池单元包括：电解质；设置在电解质内并包括集流体的阳极，该阳极具有限定第一端和第二端的长度、宽度、设置在第一端和第二端之间的阳极集流体上的阳极主体材料、从第一端延伸的第一极耳、从第二端延伸的第二极耳以及从第一端纵向向内延伸的第一阳极电子障碍物；以及设置在电解质内并包括集流体的阴极，该阴极具有限定第一端和第二端的长度、宽度、设置在第一端和第二端之间的阴极集流体上的阴极活性材料、从第一端延伸的第一极耳、从第二端延伸的第二极耳以及从第一端纵向向内延伸的第一阴极电子障碍物。阳极可以进一步包括从阳极第二端纵向向内延伸的第二阳极电子障碍物和/或从阴极第二端纵向向内延伸的第二阴极电子障碍物。阴极的第一极耳可以与阴极的第二极耳不对称和/或阳极的第一极耳可以与阳极的第二极耳不对称。第一阳极电子障碍物可以设置为比阳极第一极耳更靠近阳极第一端的宽度的中心和/或第一阴极电子障碍物可以设置为比阴极第一极耳更靠近阴极第一端的宽度的中心。第一阳极电子障碍物可以与第一阳极极耳邻接地设置和/或第一阴极电子障碍物可以与第一阴极极耳邻接地设置。第一阳极电子障碍物和/或第一阴极电子障碍物可以分别包括阳极集流体或阴极集流体中的狭缝。第一阳极电子障碍物和/或第一阴极电子障碍物可以分别包括基本上不具有阳极主体材料或阴极活性材料的区域。第一阳极电子障碍物和/或第一阴极电子障碍物可以分别通过阳极主体材料或阴极活性材料的激光烧蚀或金属刀片切口来形成。阳极和阴极可以进行堆叠，从而使得它们各自的长宽平面是基本上平坦的，同时阳极第一端设置在阴极第一端附近，并且，第一阳极电子障碍物可以设置在阳极第一极耳和阴极第一极耳之间和/或第一阴极电子障碍物可以设置在阳极第一极耳和阴极第一极耳之间。阴极的第一极耳可以与阴极的第二极耳不对称和/或阳极的第一极耳可以与阳极的第二极耳不对称。

提供了一种电池组，该电池组包括：多个阳极，其中每个阳极包括限定阳极第一端和阳极第二端的阳极长度、阳极宽度、从阳极第一端延伸的第一阳极极耳、从阳极第二端延伸的第二阳极极耳、从第一端纵向向内延伸的第一阳极电子障碍物以及从第二端纵向向内延伸的第二阳极电子障碍物；多个阴极，其中每个阴极包括限定阴极第一端和阴极第二端的阴极长度、阴极宽度、从阴极第一端延伸的第一阴极极耳、从阴极第二端延伸的第二阴极极耳、从第一端纵向向内延伸的第一阴极电子障碍物以及从第二端纵向向内延伸的第二阴极电子障碍物；将多个第一阳极极耳和多个第二阳极极耳连接到负极端子的阳极母线；以及将多个第一阴极极耳和多个第二阴极极耳连接到正极端子的阴极母线。阳极和阴极可以进行堆叠，从而使得它们各自的长宽平面是基本上平坦的。第一阳极电子障碍物和第二阳极电子障碍物中的每一个可以具有小于阳极长度的一半的长度，而第一阴极电子障碍物和第二阴极电子障碍物中的每一个可以具有小于阴极长度的一半的长度。第一阳极电子障碍物、第二阳极电子障碍物、第一阴极电子障碍物和第二阴极电子障碍物中的每个可以是狭缝。阳极和阴极中的一个或多个可以在纵向中心附近更厚。电池组可以是锂电池组。电池组可以是用于电动或混合动力车辆的电源。每个阳极可以具有至少2的长宽比，而每个阴极可以具有至少2的长宽比。