[发明专利]电的蓄能器和用于使得电的蓄能器工作的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电的蓄能器以及一种用于使得电的蓄能器工作的方法。

背景技术

如今，对蓄能器比如电池或蓄电池提出了各种各样的要求，以便它们例如能够用作来自太阳能电池或风能设施、汽车或移动式电子设备的电流的蓄能器。在这里，这种蓄能器的尽可能长的寿命意义重大。对于有些类型的蓄能器来说有利的是，蓄能器的蓄能部件比如蓄能器单池或电极卷或其组成部分比如电极处于规定的压力下。

在US 2010/0035128 A1中公开了利用力来提高电化学单池的效率的系统和方法。该文献记载了一种电化学的单池，其具有阴极和阳极，在它们之间装入电解液，电解液在阳极与阴极之间产生引导离子的连接。单池经过设计和布置，从而在单池的充电和/或放电期间的至少一个时段内施加一个各向异性的力，其以一个分量垂直于阳极的有效表面。

发明内容

本发明公开了一种具有权利要求1的特征的电的蓄能器和一种具有权利要求9的特征的方法。

据此规定了一种电的蓄能器，其具有：壳体；至少一个设置在壳体中的蓄能部件、特别是电化学的蓄能部件；至少一个设置在壳体中的、气密的、可施加以内部压力的空腔，借此通过给空腔施加以内部压力可对蓄能部件的至少一部分施加压力。

换句话说，气密的、可施加以内部压力的空腔适当地设置在电的蓄能器的壳体内，使得该空腔对设置在壳体中的蓄能部件的至少一部分施加压力或可以施加压力。壳体优选是气密的。

还规定了一种用于使得电的蓄能器工作的方法，具有如下步骤：对设置在蓄能器壳体中的、气密的、可施加以内部压力的空腔施加内部压力，由此对设置在壳体中的蓄能部件的至少一部分施加压力。

电的蓄能器尤其系指用来提供电压和/或电流的装置。它尤其可以是一种带有多个电化学的蓄能部件的电池组。这种电化学的蓄能部件有利地可以是锂离子电池，或者是采用了锂金属阳极的锂硫化单池。电化学的蓄能部件可以被设计成或设置成独立电池、电池堆、单池卷和/或单池堆。

壳体内部的、气密的、可施加以内部压力的空腔例如可以是优选由柔性塑料构成的气体容器。该空腔也可以是气囊。气囊的产生方式可以为，在气囊的内部压力很小或者没有内部压力时，撇开气囊的外壁厚度不看，气囊基本上没有体积。空腔也可以例如由聚合物构成，比如由非气密的尼龙、1.4聚异戊二烯、合成橡胶或另一种结实耐用的材料构成，或者具有这种材料。替代地或附加地，空腔也可以是金属的，例如具有铝，或者由铝构成。沿着可施加压力的方向，空腔的厚度有利地尽可能薄，由此空腔也能适配于蓄能器的并非全平的形状。空腔的厚度例如可以小于数毫米，特别是小于十分之几毫米，这要看蓄能器的大小而定。

给空腔施加以内部压力的含义尤其是，作为空腔中的内部压力，在空腔内提供具有压力值的内部压力，该压力值经过预定，或者在方法过程中或在工作期间被确定。

蓄能部件的可被施加压力的那部分尤其系指单池、单池堆、单池卷等的外面例如外表面。压力尤其可以施加到所述卷的一个侧面或一部分上，或者施加到所述卷的另一侧面或两个侧面上。这个部分可以是非相连的部分。

本发明的构思在于，对蓄能部件施加所希望的压力，这种施加特别有利地可以通过带有内部压力的空腔来实现，该空腔与蓄能部件设置在同一壳体内。

在一个或多个蓄能部件的例如电极或电极卷处于规定的压力下时，可以保证对电极的挤压，并能使得界面电阻或接触电阻保持得尽可能小。

对于例如基于锂的蓄能部件而言，可以在蓄能部件工作期间在充电和放电时通过对蓄能部件的一个或多个电极施加压力来减小或避免在蓄能部件充电和/或放电时因锂的嵌入和脱嵌而产生的体积变化。这样就能防止或减小对蓄能部件的寿命造成不利影响。

特别是对金属阳极施加压力，这可以有助于减小树枝状晶体的生长，以便抑制在充电和放电时因锂的溶解和沉积造成的明显体积变化。这样就能延长蓄能部件的周期寿命，并能提高蓄能部件的功率能力或定级能力。

根据本发明，可以有利地利用被施加以内部压力的空腔将规定的、均匀的平面压力施加到一个或多个设置在蓄能器壳体中的电化学蓄能部件上。

如果所述部分由锂构成，或者所述部分具有锂，则可以通过施加持久的压力随着周期数的增加将金属锂的孔隙度保持在较低的水平。

作为因压力致使有效锂表面减小的结果，由此减小了锂与电解液发生的对于蓄能部件的寿命有害的分解反应的频繁度。

对树枝状晶体生长的抑制提高了电的蓄能器的可靠性。

由于省去了预压紧机构等，相比于采用一个或多个预压紧机构的方案，提高了重量测定的或体积测定的能量密度。