[发明专利]具有吸气剂的电化学电池单元和形成其的方法

说明书

公开了包括吸气剂材料的电化学电池单元、包括电化学电池单元的电池和形成电化学电池单元和电池的方法。

技术领域

本公开内容总体上涉及电化学电池单元。更具体地，本公开内容的示例性的实施方式涉及包括吸气剂的电化学电池单元。

背景技术

电化学电池单元，例如可充电电化学电池单元或二次电化学电池单元，可以用于为各种设备供电，例如移动式电话、便携式计算机、其他的便携式设备、电动汽车或混合动力汽车，以及其他的用具。对于许多应用来说，期望使用具有相对高的能量密度(可以源自电池单元的每单位体积电池单元的能量)、相对高的比能量密度(可以源自每单位重量的电池单元或每单位重量的活性电极材料的能量)和/或电池单元的相对高的平均放电电势的电化学电池单元，使得期望的能量可以供给使用电池单元的设备，同时将电池单元的质量和/或体积最小化。

通常，电化学电池单元包括阳极、阴极、在阳极和阴极之间的分隔器以及电解质。在电化学电池单元放电期间，发生氧化还原反应，导致电子经由外部电路从阳极流向阴极，并且阳离子从阳极被吸引至阴极。在二次电化学电池单元的情况下，电池单元可以通过使用充电器使电子和阳离子朝相反方向流动来再充电。

在电化学电池单元、特别是高能电化学电池单元(例如具有3.5伏特或更高的平均放电电势的电化学电池单元)的放电和/或充电期间，可能发生电化学电池单元内的一个或更多个组分的不期望的反应(例如在电解质的一个或更多个组分之间和/或在电解质内的一个或更多个组分和阳极和/或阴极的一个或更多个组分之间)，导致在电池单元内的不期望的气体产生。例如，电解质组分中的一个或更多个可能氧化或以其他方式降解以形成不需要的气体。所产生的气体可能导致电池单元体积的增加，由此减小电池单元的能量密度，可能导致电化学电池单元的容量减小，可能有害地影响电池单元的其他的放电性能，和/或可能是安全隐患。

已经开发各种尝试来捕获在电化学电池单元中产生的气体。例如，与电化学电池单元分开密封的吸气剂材料已经被用于捕获在电化学电池单元内形成的气体，例如二氧化碳。不幸地，将密封物放置在吸气剂材料和电化学电池单元之间会给电化学电池单元增加不期望的重量和/或体积并且可能妨碍吸气剂材料在电化学电池单元的常规充电和放电期间解决气体产生。

以von Alpen等人的名义的美国专利号4,448,860公开了一种电池单元，通过向电池单元提供吸收气体的吸气剂材料来保护该电池单元抵抗碱金属电极的腐蚀的危险，特别是由于从电池单元外部渗透的湿气导致的腐蚀。吸收气体的吸气剂材料被设计为减轻与向内流动的环境氧、CO₂或向内地扩散的水相关的危险。该文献未公开用于解决由于高能电池单元操作而形成的气体的技术。

以Hatazawa等人的名义的美国专利号7,776,465公开了包括外部覆盖构件的电池，外部覆盖构件包括容纳在外部覆盖构件内并且被密封在其中的层压膜和电池元件(电化学电池单元)。外部覆盖构件包括被插入在外部覆盖构件的最外层和电池元件之间的可吸收气体材料。换句话说，可吸收气体材料不是电化学电池单元的一部分，而是与电化学电池单元分开并且被包括在外部覆盖构件中。

以Toia等人的名义的美国专利号8,460,808公开了一种可充电电池，其包括用于吸收有害物质的装置。该装置包括有害物质可渗透而电解质不可渗透的聚合物壳体。在聚合物壳体内包括一个或更多个用于吸附所述有害物质的吸气剂材料。

以Woo等人的名义的美国专利号8,834,180公开了一种二次电池，其包括电极组件、气体收集构件和电池壳体。电极组件包括第一电极板和第二电极板以及插入在第一电极板和第二电极板之间的分隔器。气体收集构件分开地并且毗邻于电极组件地设置。电池壳体包围电极组件和气体收集构件。