[发明专利]锂离子电池

说明书

本发明提出了一种锂离子电池(10)，其包括：多个阴极面和阳极面，其中，所述阴极面和阳极面(50‑55)相对于彼此基本平行地布置并且与第一方向(70)基本垂直地延伸；壳体底部(20)；以及壳体盖(30)，其布置成与所述壳体底部(20)电绝缘，其中，所述壳体底部(20)与所述壳体盖(30)一起围成空腔(45)，所述阴极面和阳极面(50‑55)布置在所述空腔(45)中，其特征在于，所述壳体盖(30)相对于所述壳体底部(20)在所述第一方向(70)上可移动，以增大和减小所述空腔(45)的尺寸。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池，其包括多个阳极面和阴极面。

背景技术

在各种实施方式中呈现了锂离子电池，如在汽车工业的电池组中也使用的锂离子电池。一种类型的锂离子电池是所谓的壳式电池(nutshell cell)。传统上，这种类型也被称为“纽扣电池”。体积越大，能量和功率含量因此越大，壳式的原理也适用于汽车领域。与传统纽扣电池中的情况一样，此处的两个半壳体代表阳极电导和阴极电导。在电池壳体的内部，阳极箔(集电器和活性材料)、阴极箔(集流体和活性材料)、隔膜和(固态)电解质的单独层彼此堆叠。连接在一起的阳极箔形成负极，而阴极箔形成正极。电极分别电连接到相应的半壳体。

在现有技术中，形成布置有阳极箔、阴极箔、隔膜和(固态)电解质的空腔的半壳体或壳体件利用电绝缘体而粘接在一起。半壳体在其最终组装状态下彼此固定且实际上不可拆卸地连接(粘接)在一起，并且仅通过一个电绝缘体而彼此绝缘。结果通常是，壳体体积即使在开始状态下也必须具有相对较大的尺寸，以便主要取决于与箔层正交或垂直的时间/操作和充电状态相关情况(箔上的锂含量)来适应阳极箔和阴极箔的容积变化或体积变化或体积增加。这种死体积通常为锂离子电池或壳式电池总体积的约15％～约20％，因此会降低锂离子电池的容积能量密度。

阳极箔和阴极箔仅在电池经过相对较长的运行并取决于其充电状态之后才靠在半壳或壳体部分的内侧或内表面上。因此，从一开始就必须有相应的体积用于约占整个体积的25％(包括公差)的箔的体积扩大。据此通常不可能精确地捕获或测量电极或堆叠的热状况，因此，电池单元的不正确装载可能会发生在不利的情况下，因为热量由于堆叠或电极与壳体之间缺少(立即或直接)接触而不能消散。

在不利的情况下，无法确定的热传递会在电池内部导致部分过载，从而导致锂离子电池的热老化和过早失效。在最坏的情况下，也没有排除所谓的电池热失控。同样，锂离子电池内部的热传递的不确定状态导致单个电池、组件以及整个电池组的温度管理的条件更加困难。

发明内容

本发明的优点

本发明的实施方式可以有利地使得锂离子电池能够具有高容积能量密度。

根据本发明的第一方面，提出了一种锂离子电池，包括：多个阴极面和阳极面，其中，所述阴极面和阳极面相对于彼此基本平行地布置并且与第一方向基本垂直地延伸；壳体底部；以及壳体盖，其布置成与所述壳体底部电绝缘，其中，所述壳体底部与所述壳体盖一起围成空腔，所述阴极面和阳极面布置在所述空腔中，其特征在于，所述壳体盖相对于所述壳体底部在所述第一方向上可移动，以增大和减小所述空腔的尺寸。

这样做的一个优点是：空腔通常可以随着电极增大而在第一方向上尺寸增大，和/或随着电极变小而在第一方向上尺寸减小。因此，通常不需要提供死体积作为空腔的一部分，电极可以在第一方向上向其中扩大。结果，通常获得更高的容积能量密度。

根据一种实施方式，所述壳体盖具有凸起，并且所述壳体底部具有用于容纳所述凸起的切口；或者，所述壳体底部具有凸起，并且所述壳体盖具有用于容纳所述凸起的切口，其中，所述凸起在所述切口中布置成使得所述切口中的凸起在所述第一方向上可移动。这样做的一个优点是：通常，壳体盖在技术上简单地连接至壳体底部，而同时确保了壳体底部相对于壳体盖可移动。