專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改進(jìn)的封裝結(jié)構(gòu)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及用于存儲(chǔ)和釋放電能的電化學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明具體涉及用在電子電路中的電化學(xué)系統(tǒng)，例如作為電容器或電池。本發(fā)明更具體涉及用于在電子電路中工作的電化學(xué)系統(tǒng)，例如，作為具有位于電極之間的非液態(tài)、有機(jī)溶液、水溶液，或質(zhì)子介質(zhì)電解質(zhì)物質(zhì)的電容器或電池。
進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及雙極組件的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，其解決了現(xiàn)有雙極結(jié)構(gòu)中的缺陷。本發(fā)明具體涉及電化學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)單電池的組裝。
背景技術(shù)：
隨著電子裝置和其它電子設(shè)備變得日益輕便并具備更多的功能，必須在能夠?qū)崿F(xiàn)這種便攜化的這些裝置的某些裝置中進(jìn)行改進(jìn)。由于目前電子技術(shù)的普及，對(duì)電子設(shè)備的大小和功能的限制因素在于其組成部件的大小和重量。特別是其儲(chǔ)能部件的大小和重量。另外，電子儀器的小型化朝向?qū)⒏鞣N部件集成于一個(gè)單獨(dú)裝置的方向發(fā)展，以節(jié)省便攜式裝置和固定式裝置的空間和重量。
用于便攜式電子儀器的當(dāng)前主要的能源是電化學(xué)電池和/或電化學(xué)電容器。這些當(dāng)前儲(chǔ)能裝置的一個(gè)限制性特征是電化學(xué)系統(tǒng)的封裝?，F(xiàn)有技術(shù)的用于扁平、高度低的結(jié)構(gòu)的封裝件具有幾個(gè)缺點(diǎn)。圓形組件的鈕扣電池(coin cells)需要用昂貴的精密工具來(lái)卷邊或鍛造封閉。此外，這種封閉方法需要準(zhǔn)確布置和/或控制封閉壓力，這很耗費(fèi)時(shí)間。矩形或方形組件的棱形電池結(jié)構(gòu)需要精確的角半徑和結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上的相等的閉合力，以確保殼體和內(nèi)部電池間的良好接觸。盡管對(duì)于這些目的是有益的，但是這些現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)因精確性和技術(shù)上復(fù)雜的裝配方法而不得以具有較高生產(chǎn)成本以及較長(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間。
此外，在鈕扣和棱形結(jié)構(gòu)中，需要墊圈來(lái)防止電化學(xué)系統(tǒng)兩極間的短路。如果電化學(xué)裝置包括多個(gè)疊置起來(lái)的電池，則墊圈必須作用為使封裝邊緣與封裝件絕緣、并使接觸裝置兩極的封裝件的兩部分絕緣。由此，墊圈作用為妨礙制造多個(gè)電池的一些所需連接形式。
因此，理想的是提供一種多電池儲(chǔ)能裝置，其可以包括電化學(xué)電容器、雙層電容器或電池。在本發(fā)明的也稱(chēng)作偽電容器(pseudo-capacitors)或蓄電池(batcap)的電化學(xué)電容器形式中，電極包括可以參與可逆充電轉(zhuǎn)移反應(yīng)中的材料。由此，能量的一部分存儲(chǔ)在電極表面的雙層中，而另一部分由充電轉(zhuǎn)移反應(yīng)提供。在本發(fā)明的雙層電容器形式中，基本上所有的能量存儲(chǔ)在電極表面的雙層中。在本發(fā)明的電池形式中，陽(yáng)極和陰極材料是專(zhuān)門(mén)選擇的，使得在電池工作過(guò)程中各自反應(yīng)。存儲(chǔ)在電極中的化學(xué)能經(jīng)由活性物質(zhì)的充電轉(zhuǎn)移反應(yīng)而轉(zhuǎn)化成電能。還希望提供一種用于電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置的新型封裝，其中借助于一個(gè)整體結(jié)構(gòu)中裝置的構(gòu)造，多電池結(jié)構(gòu)中的各電池可以是串聯(lián)的、并聯(lián)的或串并聯(lián)的結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到并解決了有關(guān)電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置和封裝該裝置的方法的各種前述限制因素和缺陷以及其它缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置和對(duì)于該裝置的外部封裝。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種改進(jìn)的電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置。更具體的，本發(fā)明的目的在于提供在改進(jìn)的殼體中的電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置。在該范圍內(nèi)，本發(fā)明另一更具體的目的是提供一種電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置，其中改進(jìn)的殼體包括預(yù)制金屬片。
更進(jìn)一步地，本發(fā)明的主要目的是提供用于電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置的一個(gè)改進(jìn)的單層導(dǎo)電殼體。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供簡(jiǎn)單且生產(chǎn)成本效率高的改進(jìn)的電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置和殼體。在該范圍內(nèi)，本發(fā)明的目的是提供電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置和改進(jìn)的殼體，殼體表現(xiàn)出低的等效串聯(lián)電阻(下文稱(chēng)作ESR)和分別在裝置的內(nèi)部電池組(stack)內(nèi)和內(nèi)部電池組和殼體之間的低的內(nèi)部和接觸電阻。
本發(fā)明的附加目的和優(yōu)點(diǎn)在下面的詳細(xì)說(shuō)明中闡述，或從下面的詳細(xì)說(shuō)明中本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將更加清楚。還將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明思想和范圍的情況下，對(duì)于專(zhuān)門(mén)說(shuō)明和討論的特征和材料的改型和變化可以在各實(shí)施例中實(shí)踐。這些改變可以包括(但不限于)對(duì)于所顯示或討論的同等手段、零件和材料的替換，以及各種部件、零件等的功能上或位置上的轉(zhuǎn)變。
進(jìn)一步地，可以理解本發(fā)明的不同實(shí)施例以及不同的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例可以包括當(dāng)前公開(kāi)的部件、元件或其等同物的各種組合或結(jié)構(gòu)(包括未在附圖中明顯示出或在詳細(xì)說(shuō)明中陳述的部件或結(jié)構(gòu)的組合)。
本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)參照下述說(shuō)明和所附的權(quán)利要求書(shū)將更好的理解。結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)共同起到解釋本發(fā)明原理的作用。
在一個(gè)示范性的實(shí)施例中，可以提供一種多電池電容器，其包括外側(cè)涂覆有金屬薄膜作為終端集流器的碳/塑料復(fù)合膜，多個(gè)非導(dǎo)電預(yù)制絕緣框架，而且在形成于各穿孔的絕緣框架中的開(kāi)口之內(nèi)的是大表面積的碳基電極，用以形成電容性的電極板。
內(nèi)部用于串聯(lián)雙極連接的電池的雙極集流器可包括單個(gè)的導(dǎo)電聚合物集流器。雙極組件內(nèi)的聚合物集流器不需要金屬薄膜涂層。在雙極集流器各側(cè)穿孔絕緣框架之內(nèi)形成的凹陷中可以放置大表面積的碳基電極糊，用以形成電極板。
電容器裝置可以通過(guò)疊置雙極集流器和電極的連續(xù)層而形成，各電極由質(zhì)子導(dǎo)電聚合物隔膜分隔。電池組的各端部以終端集流器終止。隔膜的功能是作為各電容器電池內(nèi)的質(zhì)子導(dǎo)電層。該電池組可以只沿其周邊用絕緣材料封裝，該材料例如(但不限于)環(huán)氧樹(shù)脂，以便保持良好密封并防止來(lái)自外界環(huán)境的水分侵入。外部導(dǎo)電殼體，如預(yù)制金屬片，起到圍繞周邊封裝材料的作用并與終端集流器物理接觸。
在這種多電池電化學(xué)儲(chǔ)能裝置中，封裝件可以在不使用墊圈的情況下制造并且不需要卷邊或鍛造。內(nèi)部電池可以在雙極結(jié)構(gòu)中串聯(lián)以增加單元(pack)電壓?；蛘?，可以在單個(gè)殼體內(nèi)用舌片結(jié)構(gòu)以并聯(lián)結(jié)合兩個(gè)或多個(gè)雙極電池組，以便增加電容量以及減少內(nèi)部電阻。外殼對(duì)于各電池組起到公共電極的作用，而且舌片起到相反極性的公共電極的作用。
殼體可以為一對(duì)U形殼，這對(duì)殼配裝在環(huán)氧樹(shù)脂固定的內(nèi)部一個(gè)或多個(gè)電池組外并沿殼的毗連側(cè)粘結(jié)。在變動(dòng)的示范性實(shí)施例中，殼體可以為彎曲接近其中點(diǎn)的單片預(yù)制金屬片以包封環(huán)氧樹(shù)脂固定的內(nèi)部電池組，并沿箔片的毗連端部粘結(jié)。在又一個(gè)示范性實(shí)施例中，殼體可以為管狀。在任一示范性實(shí)施例中，外殼可以彎曲形成預(yù)加載的結(jié)構(gòu)，其施加彈性負(fù)載到殼上，以改善殼和電池組之間的接觸并且抵消熱膨脹循環(huán)。


本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所涉及到的包括其最佳實(shí)施方式的本發(fā)明的全部且可行的公開(kāi)內(nèi)容在參照附圖的說(shuō)明書(shū)中有所闡述，附圖中圖1是在穿孔絕緣框架中的電極板的形成的分解立體圖，其具有附加的終端電流集流器；圖2是根據(jù)本發(fā)明制造的電池組的一個(gè)示范性實(shí)施例的分解立體圖；圖3A是在本發(fā)明內(nèi)部電池組的電池中的串聯(lián)的示范性實(shí)施例的剖面圖；圖3B是圖2的示范性實(shí)施例的剖面圖，示出兩個(gè)雙極的內(nèi)部電池組與根據(jù)本發(fā)明的舌片并聯(lián)；圖4A是外殼的一個(gè)示范性實(shí)施例的立體圖，其包括兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的預(yù)加載的U形殼；圖4B是圖4A的示范性實(shí)施例的外殼在裝置最終裝配后的立體圖；圖5A是外殼的另一示范性實(shí)施例的立體圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的單片；圖5B是圖5A的示范性實(shí)施例的外殼在裝置最終裝配后的立體圖；圖6是外殼在裝置最終裝配后的另一示范性實(shí)施例的立體圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的管件；圖7是傳統(tǒng)電容器技術(shù)與根據(jù)本發(fā)明制造的裝置的性能特征比較表；圖8是根據(jù)本發(fā)明制造的各種電化學(xué)裝置的性能特征的比較表。
貫穿本說(shuō)明書(shū)和附圖中重復(fù)使用的附圖標(biāo)記用于表示本發(fā)明相同或類(lèi)似的部件或元件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參照本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例，其示例完全表現(xiàn)于附圖中。這些示例作為本發(fā)明的解釋而提供但不局限于該解釋。事實(shí)上，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，可以在不脫離本發(fā)明思想和范圍的前提下進(jìn)行各種改型和變化。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分所示出或描述的部件可以用在另一實(shí)施例中，以形成進(jìn)一步的實(shí)施例。更進(jìn)一步的，實(shí)踐中可以對(duì)材料和/或特征的選擇有所變化，以滿(mǎn)足用戶(hù)的特殊要求。因此，本發(fā)明趨于涵蓋在本特征和其等同物范圍之內(nèi)的這些改型和變化。
如上所述，本發(fā)明特別涉及改進(jìn)的電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置，其中根據(jù)裝置的構(gòu)造和用于其的改進(jìn)封裝，電池可以串聯(lián)或并聯(lián)。本發(fā)明適用于生產(chǎn)雙層電容器、偽電容器、和/或電池，以及它們共同或單獨(dú)地在給定組件中制造的組合。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，2000年11月22日提交的標(biāo)題為“超薄電化學(xué)儲(chǔ)能裝置”并且要求共同臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的與本發(fā)明共同受讓的申請(qǐng)出于各種目的在此引用作為參考。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)如下方法制造這樣一種具有低內(nèi)部電阻的電化學(xué)系統(tǒng)，即，將單個(gè)電池或雙極電池組放置在共同的穿孔絕緣框架中并用非雙極的串聯(lián)集流器連接它們。在該系統(tǒng)中，本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)電池間或子組件間的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合的連接時(shí)提供了較大通用性。此外，這些系統(tǒng)可以有利地呈現(xiàn)出高電壓/電容值，同時(shí)保持相應(yīng)低的ESR和內(nèi)部電阻。
圖1示出非導(dǎo)電性穿孔的絕緣框架20。這種框架20形成用于電極的空穴?？蚣?0允許形成雙極電池組或單電池子組件?？蚣?0通常為長(zhǎng)方形或其它形狀。
圖1中附加示出集流器24。本發(fā)明的外殼的功能是集流器/裝置的外部終端。由于本發(fā)明的平面形的幾何形狀，電池和子組件間的雙極電連接需要極好的橫向?qū)щ娦?。另外，電連接需要是壓敏的。導(dǎo)電聚合物和聚合物復(fù)合物具有良好的橫向?qū)щ娦?，但具有較差的側(cè)向?qū)щ娦浴?br> 因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，集流器由兩層構(gòu)成。第一層是與電池電極接觸的導(dǎo)電碳層。第二層是定位于第一層和殼體之間的金屬。呈現(xiàn)高導(dǎo)電性和低接觸電阻的金屬、金屬合金或金屬薄膜是優(yōu)選的，以便增加集流器24的側(cè)向?qū)щ娦?。不利的是，呈現(xiàn)高側(cè)向?qū)щ娦圆⒕叩统杀镜亩喾N金屬在通常用于雙層電容器、偽電容器和電池中的電解質(zhì)存在時(shí)是不穩(wěn)定的。結(jié)果，集流器24的優(yōu)選實(shí)施例具有復(fù)合第二層，該層包括在接近這種電解質(zhì)時(shí)是穩(wěn)定的導(dǎo)電材料，以及金屬或金屬薄膜。
這種導(dǎo)電材料的一個(gè)示例是聚合物薄膜或碳/塑料復(fù)合薄膜。金屬或金屬合金可以為(但不限于)鎳、鉻、鉛、錫、銀、鈦、黃銅、金和/或銅。優(yōu)選的復(fù)合第二層的兩種材料中的任一種可以用作復(fù)合層的基底。聚合物材料可以(但不限于)采用下述方法中的任一種沉積到金屬基底上絲網(wǎng)印刷、涂刷印制、推進(jìn)劑噴射/空氣涂刷、或鑄塑?；蛘?，金屬可以(但不限于)采用下述方法中的任一種沉積到金屬基底上真空沉積、框架?chē)姙⑼扛?、熔融浴浸漬、熱疊層、化學(xué)鍍層、電鍍、等離子體沉積、陰極濺鍍、或載體中的推進(jìn)劑噴射/空氣涂刷。
或者，集流器24可以包括任何數(shù)量的層。各層和材料的結(jié)合可被調(diào)整，以獲得包括下述特征的理想組合穩(wěn)定性、側(cè)向?qū)щ娦?、與電極的界面接觸電阻、壓力不敏感性、可焊性、塑性變形、鈍化作用、接觸電阻和對(duì)電解質(zhì)的透過(guò)性，以及獲得整體儲(chǔ)能裝置的理想性能特征。
在共用的穿孔絕緣框架20中的開(kāi)口22中可放置大表面積的碳基糊26。該碳基糊26可用于形成電極板28。如示出一個(gè)這種組件100的圖1所示，將碳基糊26放置于穿孔絕緣框架20的開(kāi)口22中可導(dǎo)致電極板28的形成。該碳基糊優(yōu)選為碳材料與含水硫酸的混合物。硫酸濃度范圍可為1至8摩爾，電極的碳含量范圍可為占重量的8至36％。優(yōu)選電極厚度范圍為30至300微米。
在電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的一個(gè)示范性實(shí)施例中，電極包括大表面積的碳和質(zhì)子介質(zhì)。質(zhì)子介質(zhì)可以為(但不限于)如下物質(zhì)，如，水、含水酸溶液、硫酸、如聚乙烯硫酸的聚-硫酸、質(zhì)子酸、帶有一個(gè)或多個(gè)醇式羥基的化合物、帶有一個(gè)或多個(gè)羥酸基的化合物、帶有一個(gè)或多個(gè)下列基團(tuán)的化合物磺胺基nimides(sulfonimides)，-PO2H2，-CH2PO3H2，-OSO3H-，-OPO2H2，-OPO3H2，-OArSO3H和其組合。
在一個(gè)示范性?xún)?yōu)選實(shí)施例中，可以形成電化學(xué)多電池的電容器，如圖2所示，即通過(guò)利用兩個(gè)組件(如圖1所示)和具有其各自電極板28的雙極組件200，通過(guò)疊置組件100、200和100并將各組件用質(zhì)子導(dǎo)電聚合物隔膜30隔開(kāi)。隔膜30的功能是作為電極板28之間的質(zhì)子導(dǎo)電層。然后，多電池電容器可以如上所述連接到集流器24上。
如圖3A和3B所示，然后，除了與集流器24相對(duì)的側(cè)面之外的內(nèi)部電池組32的整體可以被封裝或用非導(dǎo)電材料34涂覆，這種材料包括但不限于環(huán)氧樹(shù)脂材料。接著，外殼36可以形成在現(xiàn)有電池組32的兩側(cè)上，并設(shè)置成與電池組32的非環(huán)氧樹(shù)脂涂覆的側(cè)面電連接。(制備和形成外殼的方法將在下文詳細(xì)說(shuō)明。)這種裝置見(jiàn)于圖3A。
圖3B示出類(lèi)似的電化學(xué)裝置。在該變動(dòng)示范性實(shí)施例中，有兩個(gè)共同并聯(lián)到集流器(即，舌片)24上的內(nèi)部電池組32。在該優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部電池組32(只由集流器24隔開(kāi)的)可以只在其端部用非導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂34涂覆。這使各電池組32與外殼36有一點(diǎn)連接。這種裝置提高了電容量并降低了裝置的ESR。
本發(fā)明特征在于多個(gè)電池的雙極電池組。該電池組用密封材料在其四周封裝，密封材料如(但不限于)環(huán)氧樹(shù)脂。預(yù)制金屬殼體覆蓋了封裝的電池組的兩個(gè)相對(duì)周邊，同時(shí)保持與終端集流器的良好電接觸。終端集流器位于電池組的未封裝的相對(duì)表面上。這樣就提供了如下優(yōu)點(diǎn)較小的容積、更通用的電連接、在不使用昂貴改裝工具的情況下容易改變組件中電池的大小和數(shù)目，而且可以將一組或多組電池和一個(gè)或多個(gè)電容器的混合系統(tǒng)制于一個(gè)封裝中。
本發(fā)明的外殼36，無(wú)論其形狀或類(lèi)型，被擠壓成與內(nèi)部電池組32連續(xù)接觸。類(lèi)似地，用于外殼36的優(yōu)選材料是預(yù)制金屬片，包括但不限于不銹鋼。預(yù)制金屬片對(duì)提高外殼36的導(dǎo)電性是理想的。不銹鋼因其穩(wěn)定性是優(yōu)選的材料。不利的是，不銹鋼通常具有一層需要去除的氧化物層。為了有助于降低這種不銹鋼外殼的電阻，氧化物層一旦從殼體36表面除去，就涂覆有高導(dǎo)電性的材料，如(但不限于)金、鎳、鉑、銀、鉛、錫、或黃銅。材料可以用任何涂覆物質(zhì)的公知方法與金屬附著，這些方法包括但不限于噴鍍、電鍍或化學(xué)鍍層。
當(dāng)內(nèi)部電池組32容納在外殼36中并用足夠外力使其受壓與內(nèi)部電池組32接觸，結(jié)果是小尺寸的柔性?xún)?chǔ)能裝置容易地調(diào)節(jié)以適配內(nèi)部電池組32的厚度并表現(xiàn)出低ESR、高電容量/電壓，并且生產(chǎn)成本極為有效。另外，這種柔性結(jié)構(gòu)允許使用相同壓力大小來(lái)產(chǎn)生具有相同性能特征但不同大小的裝置。
圖4A和4B示出在完成裝置的生產(chǎn)之前和之后的一個(gè)示范性的外殼36，其包括兩個(gè)U形殼38和40。各殼包括圍繞內(nèi)部電池組32延伸的側(cè)部42和44。側(cè)部42和44可被允許沿內(nèi)部電池組32的側(cè)面重疊，從而封裝該內(nèi)部電池組。側(cè)部42和44沿重疊部分結(jié)合到一起，以使外殼36完整。
如圖4A所示，U形殼38和40可以呈輕微彎曲狀46，從而將彈性負(fù)載結(jié)合到殼中。一旦圍繞內(nèi)部電池組32固定，則這種彈性負(fù)載可允許外殼36在裝置工作期間可以應(yīng)付裝置的熱膨脹循環(huán)。
類(lèi)似地，圖5A和5B描述了一變動(dòng)的示范性外殼36。在該示范性實(shí)施例中，外殼36包括預(yù)制金屬片的單片48，帶有端部50和52。在先前的實(shí)施例中，端部50和52在圍繞內(nèi)部電池組32配裝時(shí)可被允許彼此重疊。端部50和52接著沿重疊部分的長(zhǎng)度結(jié)合以使裝置的結(jié)構(gòu)完整。如前所述，外殼36可以呈彎曲狀46，以便將彈性負(fù)載結(jié)合到逆熱膨脹循環(huán)中。
如圖6所示，外殼36的第三示范性實(shí)施例可以由無(wú)縫的預(yù)制金屬管結(jié)構(gòu)45制成。類(lèi)似于先前的兩個(gè)示范性實(shí)施例，多殼的殼體和單片的殼體、無(wú)縫的預(yù)制金屬管結(jié)構(gòu)45包封了內(nèi)部電池組32，并且可以包括彈性負(fù)載以抵消熱膨脹。
圖7提供了一表，其比較了根據(jù)本發(fā)明制造的各種電容器技術(shù)并示出本發(fā)明的物理特性和性能水平的變化。類(lèi)似地，圖8提供了一表，其比較了根據(jù)本發(fā)明制造的各種電化學(xué)裝置的物理和性能特性。
盡管本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)采用特殊術(shù)語(yǔ)和裝置進(jìn)行了描述，但是這樣的說(shuō)明只具有說(shuō)明性目的。所用的詞語(yǔ)是說(shuō)明性的詞語(yǔ)而不是限制性的?？梢岳斫?，在不脫離本發(fā)明思想和范圍的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以做出各種變化和改型，其將在下述權(quán)利要求書(shū)中闡述。此外，應(yīng)該理解，各種其它實(shí)施例的各方面可以整體或部分的互換。因此，所附權(quán)利要求書(shū)的思想和范圍不應(yīng)局限于在此包含的優(yōu)選形式的說(shuō)明中。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，包括多個(gè)串聯(lián)的電池，所述多個(gè)電池經(jīng)由多個(gè)雙極集流器電連接，其中所述多個(gè)電池和所述多個(gè)雙極集流器疊置以形成組件；和預(yù)制金屬片外殼，其電連接到所述組件上并用作外部電觸點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述多個(gè)電池包括雙層電容器、偽電容器、電池或其組合中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼包括兩個(gè)殼，各殼包括彼此相對(duì)的側(cè)部以形成對(duì)于所述組件的端部開(kāi)放的外罩，而且所述側(cè)部彼此重疊并結(jié)合在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述殼為U形的并形成盒狀外殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼通過(guò)焊接在各所述重疊的側(cè)部結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼是單片，其接近其中點(diǎn)至少折疊一次，在各端至少折疊一次以形成側(cè)部，所述側(cè)部彼此相對(duì)形成用于所述組件的端部開(kāi)放的外罩，所述側(cè)部彼此重疊并結(jié)合在一起。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼通過(guò)焊接在各所述重疊的側(cè)部結(jié)合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼是管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
21.一種形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其包括步驟制備多個(gè)串聯(lián)的電池，所述多個(gè)電池經(jīng)過(guò)多個(gè)雙極集流器連接；疊置連接電池的所述多個(gè)雙極集流器以形成組件；和制備對(duì)于所述組件的預(yù)制金屬片外殼并電連接到所述組件上，所述外殼用作外部電觸點(diǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述多個(gè)電池包括雙層電容器、偽電容器、電池或其組合中的至少一個(gè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼包括兩個(gè)殼，各殼包括彼此相對(duì)的側(cè)部以形成對(duì)于所述組件的端部開(kāi)放的外罩，而且所述側(cè)部彼此重疊并結(jié)合在一起。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述殼為U形的并形成盒狀外殼。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼通過(guò)焊接在各所述重疊的側(cè)部結(jié)合。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼是單片，其接近其中點(diǎn)至少折疊一次，在各端至少折疊一次以形成側(cè)部，所述側(cè)部彼此相對(duì)形成所述組件的端部開(kāi)放的外罩，所述側(cè)部彼此重疊并結(jié)合在一起。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼通過(guò)焊接在各所述重疊的側(cè)部結(jié)合。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
36.根據(jù)權(quán)利要求22所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼是管。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的形成電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的方法，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
41.一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，包括并聯(lián)的電容器和電池，所述電容器和電池電連接到雙極集流器上；預(yù)制金屬片外殼，其電連接到所述電容器上并用作外部電觸點(diǎn)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼包括兩個(gè)殼，各殼包括彼此相對(duì)的側(cè)部以形成對(duì)于所述組件的端部開(kāi)放的外罩，而且所述側(cè)部彼此重疊并結(jié)合在一起。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述殼為U形的并形成盒狀外殼。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼通過(guò)焊接在各所述重疊的側(cè)部結(jié)合。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
48.根據(jù)權(quán)利要求42所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
49.根據(jù)權(quán)利要求41所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼是單片，其接近其中點(diǎn)至少折疊一次，在各端至少折疊一次以形成側(cè)部，所述側(cè)部彼此相對(duì)形成所述組件的端部開(kāi)放的外罩，所述側(cè)部彼此重疊并結(jié)合在一起。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼通過(guò)焊接在各所述重疊的側(cè)部結(jié)合。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
55.根據(jù)權(quán)利要求41所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片外殼是管。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述預(yù)制金屬片是不銹鋼的。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼被清除掉任何氧化物生成物，而涂覆有高導(dǎo)電性材料。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述高導(dǎo)電性金屬是金。
59.根據(jù)權(quán)利要求55所述的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述外殼局部彎曲，以對(duì)其賦予彈性負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的電化學(xué)單電池或多電池儲(chǔ)能裝置和殼體。該殼體可以是一對(duì)U形殼、單片或甚至是管形結(jié)構(gòu)，其包封了內(nèi)部電化學(xué)電池電池組。有利的是，儲(chǔ)能裝置和殼體呈現(xiàn)出低內(nèi)部電阻、低ESR、高電壓/電容量，以及內(nèi)部電池組和外殼之間的低接觸電阻。
文檔編號(hào)H01M2/00GK1421051SQ00816426
公開(kāi)日2003年5月28日 申請(qǐng)日期2000年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者阿里·邁塔夫, 喬爾·蘭, 奈爾斯·A·弗萊舍, 戴維·利夫希茨, 尤金·佩徹勒, 伊萊·R·喬德什, 朱斯特·梅納森, 巴拉特·雷沃爾 申請(qǐng)人:阿維科斯公司