相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年1月5日提交的題為“用于電池單元端子的二次密封劑(secondarysealantforbatterycellterminals)”的美國臨時申請序列號62/099,944的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文用于所有目的。

背景技術(shù)：

本公開總的來說涉及鋰離子電池和電池模塊的領(lǐng)域。更具體來說，本公開涉及可用于車輛情形下以及其它能量存儲/消耗應(yīng)用中的電池單元。

本部分旨在向讀者介紹可與下文所描述和/或所要求的本公開的各方面相關(guān)的技術(shù)的各方面。此論述內(nèi)容被認為有助于向讀者提供背景信息以便于較好地理解本公開的各方面。因此，應(yīng)理解，這些陳述要從這個角度來閱讀，而不是作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認。

使用一個或更多個電池系統(tǒng)來為車輛提供全部或一部分動力的車輛可被稱為xev，其中術(shù)語“xev”在本文中被定義為包含使用電力來提供其全部或一部分車輛動力的以下全部車輛或其任何變化或組合。例如，xev包含利用電力來提供全部動力的電動車輛(ev)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解的，也被稱為xev的混合電動車輛(hev)組合了內(nèi)燃機推進系統(tǒng)和諸如48伏(v)或130v系統(tǒng)的電池供電電動推進系統(tǒng)。術(shù)語hev可包含混合電動車輛的任何變化。例如，全混合動力系統(tǒng)(fhev)可使用一個或更多個電動機、僅使用內(nèi)燃機或使用兩者而將動力和其它電力提供給車輛。相比之下，輕度混合動力系統(tǒng)(mhev)在車輛怠速時停用內(nèi)燃機，并利用電池系統(tǒng)來繼續(xù)對空調(diào)單元、無線電或其它電子器件供電并在需要推進時重啟發(fā)動機。輕度混合動力系統(tǒng)也可例如在加速期間應(yīng)用一定程度的動力輔助，以對內(nèi)燃機進行補充。輕度混合動力系統(tǒng)通常是96v到130v，并且經(jīng)由皮帶或曲柄集成式起動發(fā)電機而回收制動能量。此外，微混合電動車輛(mhev)還使用類似于輕度混合動力系統(tǒng)的“停止-起動”系統(tǒng)，但mhev的微混合動力系統(tǒng)可能供應(yīng)或可能不供應(yīng)動力輔助給內(nèi)燃機并在低于60v的電壓下工作。出于本論述內(nèi)容的目的，應(yīng)注意，mhev通常在技術(shù)上不使用直接提供給曲柄軸或傳動裝置的電力用于車輛的動力的任何部分，但是mhev可仍被視為xev，這是因為當(dāng)車輛怠速而內(nèi)燃機停用時，mhev不使用電力來對車輛的動力需要進行補充，并且經(jīng)由集成式起動發(fā)電機來回收制動能量。此外，插電式電動車輛(pev)是可從外部電源(例如，壁式插座)充電的任何車輛，并且可再充電電池組中所存儲的能量驅(qū)動或有助于驅(qū)動車輪。pev是包含全電動或電池電動車輛(bev)、插電式混合電動車輛(phev)以及混合電動車輛與常規(guī)內(nèi)燃機車輛的電動車輛轉(zhuǎn)換的ev的子類。

與僅使用內(nèi)燃機和通常由鉛酸電池供電的12v系統(tǒng)的傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)的較傳統(tǒng)的燃氣動力車輛相比，如上所述的xev提供了許多優(yōu)點。例如，與常規(guī)內(nèi)燃車輛相比，xev可產(chǎn)生較少的不良排放物并且可展現(xiàn)較高的燃料效率，并且在一些情況下，這些xev可完全消除汽油的使用，如同某些類型的ev或pev那樣。

隨著xev技術(shù)繼續(xù)演進，需要對這些車輛提供改進的電源(例如，電池系統(tǒng)或模塊)。例如，希望增大這些車輛可行駛的距離，而不需要對電池再充電。此外，可還希望提高這些電池的性能并降低與電池系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的成本。在與這些電池系統(tǒng)的性能和成本相關(guān)聯(lián)的許多考慮事項中，目前認識到可希望減少從并入到電池系統(tǒng)中的電池單元的電解質(zhì)泄漏的發(fā)生，這可提高這些電池單元的使用壽命并提高從相關(guān)聯(lián)的制造工藝獲得的可用電池單元的產(chǎn)率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下文闡述本文所公開的某些實施例的概述。應(yīng)理解，呈現(xiàn)這些方面僅是為了向讀者提供這些實施例的簡要概述，并且這些方面不旨在限制本公開的范圍。實際上，本公開可涵蓋下文可能沒有闡述的各方面。

在實施例中，一種鋰離子電池模塊包含設(shè)置在電池模塊的外殼內(nèi)的鋰離子電池單元。鋰離子電池單元包含：殼體，封裝鋰離子電池單元的活性部件，活性部件包含電解質(zhì)以及與電解質(zhì)接觸的電極組件；端子，電連接到電極組件，其中端子包含延伸穿過殼體中的開口的電觸點；一次密封部件，抵靠電觸點而設(shè)置，以相對于殼體來密封電觸點；以及二次密封件，圍繞電觸點并抵靠一次密封部件而設(shè)置。二次密封件由可固化粘合樹脂形成，并被配置成阻擋電解質(zhì)從鋰離子電池單元流出。

在另一實施例中，一種鋰離子電池單元包含封裝鋰離子電池單元的活性部件的棱柱形殼體。鋰離子電池單元還包含：端子，具有延伸穿過殼體中的開口并電連接到活性部件的端子柱；一次密封部件，被配置成相對于殼體而密封端子柱的第一部分；以及二次密封件，圍繞端子柱的第二部分并抵靠一次密封部件而設(shè)置。二次密封件由可固化粘合樹脂形成，并被配置成阻擋電解質(zhì)從鋰離子電池單元流出并被配置成阻擋水分進入到鋰離子電池單元中。

在另一實施例中，一種雙重密封鋰離子電池單元是通過一種包含以下步驟的方法制成：將具有可固化粘合樹脂的二次密封劑設(shè)置在棱柱形鋰離子電池單元的密封端子區(qū)域上，以使得二次密封劑覆蓋端子區(qū)域的電觸點的第一部分以及抵靠電觸點的第二部分而設(shè)置的一次密封部件。所述方法還包含使可固化粘合樹脂固化以形成覆蓋電觸點的第一部分和一次密封部件的二次密封件。

附圖簡單說明

本公開的各個方面經(jīng)閱讀下述具體實施方式并參考附圖可更好地理解，其中：

圖1是根據(jù)本公開的方面的xev的透視圖，其中所述xev具有根據(jù)本發(fā)明的實施例而配置以對xev的各種部件提供電力的電池系統(tǒng)；

圖2是根據(jù)本公開的方面的xev的實施例的剖視示意圖，其中所述xev具有利用圖1的電池系統(tǒng)的起動-停止系統(tǒng)，所述電池系統(tǒng)具有鋰離子電池模塊；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的具有多個電池單元的圖2的鋰離子電池模塊的分解透視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖3的電池單元中的一個的實施例的透視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖4的電池單元的放大的且部分的剖視圖，此圖是在剖面5-5內(nèi)截取的；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖4的電池單元的橫截面圖，此圖是在剖面6-6內(nèi)截取的并圖示電池單元的活性內(nèi)部部件；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖6的放大圖，此圖是在剖面7-7內(nèi)截取的并進一步圖示圖4的電池單元的端子區(qū)域處所設(shè)置的各種密封件；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖6的放大圖，此圖是在剖面7-7內(nèi)截取的并圖示具有聚合物殼體的圖4的電池單元的實施例的端子區(qū)域處所設(shè)置的各種密封件的另一實施例；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖6的放大圖，此圖是在剖面7-7內(nèi)截取的并圖示具有聚合物殼體的圖4的電池單元的實施例的端子區(qū)域處所設(shè)置的各種密封件的另一實施例；

圖10a是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的在二次密封件的引入之前的電池單元的透視圖；

圖10b是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖10a的電池單元的一次密封的端子中的一個的放大圖；

圖10c是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖10a的電池單元的一次密封的端子中的另一個的放大圖；

圖10d是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的在二次密封件的引入之后的電池單元的透視圖；

圖10e是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖10d的電池單元的雙重密封的端子中的一個的放大圖；

圖10f是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖10d的電池單元的雙重密封的端子中的另一個的放大圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的圖4的電池單元的實施例的端子的透視圖，所述端子具有鉆到一次密封件中以助長泄漏來進行測試的孔；

圖12是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例從測試用二次密封劑密封的各種電池單元獲得的泄漏速率的圖形描繪；以及

圖13是根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例從測試用二次密封劑密封的各種電池單元獲得的泄漏速率的圖形描繪。

具體實施方式

下文將描述一個或更多個具體實施例。為了提供對這些實施例的簡明描述，沒有在本說明書中描述實際實施方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何此類實際實施方案的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出眾多特定于實施方案的決策來實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如，符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束條件，所述約束條件可在實施方案間有所不同。此外，應(yīng)了解，此類開發(fā)工作可能是復(fù)雜且費時的，但是仍然將是可受益于本公開的一般技術(shù)人員進行設(shè)計、構(gòu)造和制造的例行工作。

本文所述的電池系統(tǒng)可用于將電力提供給許多不同類型的xev以及其它能量存儲應(yīng)用(例如，電網(wǎng)電力存儲系統(tǒng))。這樣的電池系統(tǒng)可包含一個或更多個電池模塊，每一電池模塊具有被布置成提供適用于對例如xev的一個或更多個部件供電的特定電壓和/電流的許多電池單元(例如，鋰離子電池單元)。通常，電池單元包含電化學(xué)材料(例如，電解質(zhì)、電極活性材料)，其中所述電化學(xué)材料負責(zé)電池單元的大部分電活性。電化學(xué)材料容納在單元的某些機械特征(例如，電池單元的外殼、電池單元的集流器等)內(nèi)并由所述機械特征支撐。

在生產(chǎn)期間，電池單元的這些機械特征和電化學(xué)特征的組合可導(dǎo)致使用不同材料密封的電池單元的一個或更多個區(qū)域。例如，包含電聯(lián)接到電池單元內(nèi)部的電化學(xué)部件的一些部分并且還包含向環(huán)境露出的其它部分的電池單元的端子可使用電絕緣的、順應(yīng)性密封件而相對于電池單元外殼密封。所述密封件通常包含與端子和外殼相比不同的材料。不幸的是，這些不同材料的相會可產(chǎn)生在一些情形下不足以將全部電化學(xué)材料保留在電池單元內(nèi)的區(qū)域。這種材料損耗可降低電池單元的性能，并還可降低連接到電池單元的任何電氣部件(例如，其它電池單元、具有電池單元的電池模塊)的性能。

現(xiàn)在認識到，圍繞電池單元的端子柱(例如，電觸點)的密封劑可用于實現(xiàn)電池單元的增強的密封。實際上，由于許多原因(包含將相對恒定的量的電解質(zhì)維持在電池單元內(nèi)，同時還阻礙水進入到電池單元中)，可能希望用二次密封劑來密封電池單元(例如，鋰離子電池單元)。通過阻礙電解質(zhì)從電池單元流出并阻礙水進入到電池單元中，可在較長的時間段內(nèi)維持電池單元的一致的電氣性能。在具有這些電池單元的電池模塊的情形下，電池模塊可具有提高的可靠性，并且可在其使用壽命內(nèi)提供穩(wěn)定的性能。從制造的觀點來看，電池單元的二次密封劑可在制造期間實現(xiàn)較高電池單元產(chǎn)率(例如，可用電池單元的較高產(chǎn)率)，這可降低與電池單元的生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的成本。在消費端，這些降低的成本可能使與這些電池單元和包含所述單元的電池模塊的采購和維護相關(guān)聯(lián)的成本更低。圖1和圖2描繪了包含具有本公開的二次密封劑的電池單元的系統(tǒng)的實例實施例?？蓞⒄請D1來進一步了解本發(fā)明的實施例，其中圖1是可利用再生制動系統(tǒng)的車輛(例如，xev)10的實施例的透視圖。雖然以下討論涉及具有再生制動系統(tǒng)的車輛，但本文所述的技術(shù)可適用于通過電池捕獲/存儲電能的其它車輛，其中所述車輛包含電動車輛和燃氣動力車輛。

現(xiàn)在認識到，希望非傳統(tǒng)電池系統(tǒng)12(例如，鋰離子車輛電池)與傳統(tǒng)車輛設(shè)計在很大程度上兼容。在這方面，本發(fā)明的實施例包含用于xev的各種類型的電池模塊以及包含xev的系統(tǒng)。因此，電池系統(tǒng)12可被放置在車輛10中本來會容納傳統(tǒng)電池系統(tǒng)的的位置中。例如，如圖示，車輛10可包含類似于典型內(nèi)燃機車輛的鉛酸電池(例如，在車輛10的發(fā)動機罩下面)而定位的電池系統(tǒng)12。此外，如下文更詳細地描述，電池系統(tǒng)12可定位成便于管理電池系統(tǒng)12的溫度。例如，在一些實施例中，將電池系統(tǒng)12定位在車輛10的發(fā)動機罩下面可使空氣管道能夠在電池系統(tǒng)12上導(dǎo)引氣流并冷卻電池系統(tǒng)12。

圖2中描述了電池系統(tǒng)12的較詳細視圖。如圖所描繪，電池系統(tǒng)12包含能量存儲部件14，其中能量存儲部件14耦接到點火系統(tǒng)16、交流發(fā)電機18、車輛控制臺20并且任選地耦接到電動機22。通常，能量存儲部件14可捕獲/存儲在車輛10中所產(chǎn)生的電能，并輸出電能以對車輛10中的電氣裝置供電。

換句話說，電池系統(tǒng)12可將電力供應(yīng)給車輛的電氣系統(tǒng)的部件，其中所述部件可包含散熱冷卻風(fēng)扇、氣候控制系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動懸掛系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、電動油泵、電動機械/渦輪增壓器、電動水泵、加熱擋風(fēng)玻璃/除霜器、窗升降電動機、閱讀燈、胎壓監(jiān)視系統(tǒng)、天窗電動機控制機構(gòu)、電動座椅、警報系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)、導(dǎo)航特征、車道偏離警告系統(tǒng)、電動駐車制動器、外部燈或其任何組合。舉例來說，在所描繪的實施例中，能量存儲部件14將電力供應(yīng)給車輛控制臺20和點火系統(tǒng)16，這可用于起動(例如，啟動)內(nèi)燃機24。

此外，能量存儲部件14可捕獲交流發(fā)電機18和/或電動機22所產(chǎn)生的電能。在一些實施例中，交流發(fā)電機18可在內(nèi)燃機24正運行時產(chǎn)生電能。更具體來說，交流發(fā)電機18可將通過內(nèi)燃機24的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能。附加地或可替換地，當(dāng)車輛10包含電動機22時，電動機22可通過將通過車輛10的移動(例如，車輪的旋轉(zhuǎn))而產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能而產(chǎn)生電能。因此，在一些實施例中，能量存儲部件14可在再生制動期間捕獲交流發(fā)電機18和/或電動機22所產(chǎn)生的電能。因此，交流發(fā)電機和/或電動機22在本文中通常被稱為再生制動系統(tǒng)。

為了便于捕獲并供應(yīng)電能，能量存儲部件14可經(jīng)由總線26而電耦接到車輛的電氣系統(tǒng)。例如，總線26可使能量存儲部件14能夠接收交流發(fā)電機18和/或電動機22所產(chǎn)生的電能。此外，總線26可使能量存儲部件14能夠?qū)㈦娔茌敵鼋o點火系統(tǒng)16和/或車輛控制臺20。因此，當(dāng)使用12伏電池系統(tǒng)12時，總線26可攜載通常在8伏至18伏之間的電力。

此外，如圖所描繪，能量存儲部件14可包含多個電池模塊。例如，在所描繪的實施例中，能量存儲部件14包含各自包含一個或更多個電池單元的鋰離子(例如，第一)電池模塊28和鉛酸(例如，第二)電池模塊30。在其它實施例中，能量存儲部件14可包含任何數(shù)量的電池模塊。此外，雖然鋰離子電池模塊28和鉛酸電池模塊30被描繪為相互鄰近，但它們可定位在車輛的不同區(qū)域中。例如，鉛酸電池模塊可定位在車輛的內(nèi)部中或內(nèi)部附近，而鋰離子電池模塊28可定位在車輛10的發(fā)動機罩之下。

在一些實施例中，能量存儲部件14可包含多個電池模塊以利用多種不同電池化學(xué)成分。例如，當(dāng)使用鋰離子電池模塊28時，電池系統(tǒng)12的性能可提高，這是因為相比鉛酸電池化學(xué)成分，鋰離子電池化學(xué)成分通常具有較高庫倫效率和/或較高充電接受速率(例如，較高的最大充電電流或充電電壓)。因此，電池系統(tǒng)12的捕獲、存儲和/或配電效率可提高。

為了便于控制電能的捕獲和存儲，電池系統(tǒng)12可另外包含控制模塊32。更具體地，控制模塊32可控制電池系統(tǒng)12中的部件(例如，能量存儲部件14、交流發(fā)電機18和/或電動機22內(nèi)的繼電器(例如，開關(guān)))的操作。例如，控制模塊32可調(diào)節(jié)每一電池模塊28或30所捕獲/供應(yīng)的電能的量(例如，降低電池系統(tǒng)12的額定值和重新設(shè)定電池系統(tǒng)12的額定值)，在電池模塊28與30之間執(zhí)行負載平衡，確定每一電池模塊28或30的電量狀態(tài)，確定每一電池模塊28或30的溫度，控制由交流發(fā)電機18和/或電動機22輸出的電壓等。

因此，控制單元32可包含一個或更多個處理器34和一個或更多個存儲器36。更具體來說，一個或更多個處理器34可包含一個或更多個專用集成電路(asic)、一個或更多個現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、一個或更多個通用處理器或其任何組合。此外，一個或更多個存儲器36可包含易失性存儲器(例如，隨機存取存儲器(ram))和/或非易失性存儲器(例如，只讀存儲器(rom)、光學(xué)驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器或固態(tài)驅(qū)動器)。在一些實施例中，控制單元32可包含車輛控制單元(vcu)的部分和/或獨立電池控制模塊的部分。此外，如圖所描繪，鋰離子電池模塊28和鉛酸電池模塊30在其端子上并聯(lián)連接。換句話說，鋰離子電池模塊28和鉛酸電池模塊30可經(jīng)由總線26而并聯(lián)耦接到車輛的電氣系統(tǒng)。

如上文所闡述，根據(jù)本公開的鋰離子電池模塊的某些實施例可包含多個電池單元，其中每一電池單元包含單元端子。鋰離子電池模塊28的實例實施例示出在圖3中，其中為了清楚起見，移除了電池模塊28的某些特征。各自包含多個電池單元44的第一電池單元堆疊40和第二電池單元堆疊42被示出為從模塊外殼46移除。再次，根據(jù)本公開的方面，電池單元44包含二次密封劑。當(dāng)組裝模塊28時，電池單元44以特定的定向定位在模塊外殼46的單元容器區(qū)域48內(nèi)。在圖3的實施例中，電池單元44“底部為先”而插入到單元容器區(qū)域48中。然而，當(dāng)前公開的電池單元可按任何定向并按任何布置定位。因此，電池單元在模塊外殼中的定位不受特定限制。

可參照圖4來進一步了解電池單元44的某些特征以及定向，其中圖4是電池單元44中的一個的透視圖。如圖所描繪，第一電池單元堆疊40和第二電池單元堆疊42的每一電池單元44通常包含殼體58，其中第一單元端子60和第二單元端子62(例如，分別是正端子和負端子)穿過殼體58而突出。容納單元44的活性電化學(xué)元件的電池單元44的殼體(外殼)58可以是聚合物、金屬、復(fù)合物或任何其它適當(dāng)材料。在棱柱形單元配置中，如圖3到圖9所示，電池單元44的殼體58包含頂部64，其中至少一個端子位于頂部64處(所圖示的實施例具有第一單元端子60和第二單元端子62)。

圖4的所圖示的電池單元44還包含呈相對關(guān)系的第一面66和第二面68。第一面66和第二面68對應(yīng)于電池單元44的殼體(外殼)的最寬的部分。電池單元44的底部70基本上與頂部64相對。第一面66和第二面68在頂部64與底部70之間延伸，并且由第一側(cè)72和第二側(cè)74耦接。第一側(cè)72和第二側(cè)74可以是筆直的、圓形的或任何其它合適的幾何形狀。

電池單元44的所圖示的實施例在端子60、62中的每一個處包含端子柱76。端子柱76被配置成充當(dāng)電池單元44的電觸點，以實現(xiàn)與其它電池單元和/或模塊28的其它特征或某一其它電負載的電互連。如圖5的部分放大的橫截面圖所示，端子柱76設(shè)置在電池單元44的端子區(qū)域78中。端子區(qū)域78被圖示為由電池單元44(單元44的殼體)的頂部64中的開口或孔口限定。雖然開口或孔口在其它實施例中可具有另一配置，但端子區(qū)域78的所圖示的實施例由突出部(例如，套環(huán))限定，其中突出部被描繪為從單元44的頂部64突出的圓柱形延伸部80。中空的圓柱形延伸部80遠離頂部64延伸，并基本上與端子柱76同軸。換句話說，端子柱76設(shè)置在圓柱形延伸部80所形成的環(huán)或環(huán)形區(qū)域內(nèi)。突出部(例如，圓柱形延伸部80)限定基本上與電觸點(例如，端子柱76)平行(例如，共軸)的環(huán)形區(qū)域。

返回圖4，端子60、62還被描繪為包含設(shè)置在圓柱形延伸部80上方和壓力密封件84上方的二次密封件82(出于論述的目的，二次密封件82和壓力密封件84從圖5移除)。實際上，如下文更詳細地論述，二次密封件82可設(shè)置在圓柱形延伸部80、壓力密封件84和/或端子區(qū)域78處所設(shè)置的其它密封特征上方。根據(jù)本發(fā)明的實施例，二次密封件82被配置成阻擋電解質(zhì)86從殼體58流出，同時還阻擋某些物質(zhì)(例如，水)進入到鋰離子電池單元44中(例如，進入到殼體58中)。二次密封件82設(shè)置抵靠在壓力密封件84上，以使得壓力密封件84定位在二次密封件82與電池單元44的頂部64之間。

如圖6的橫截面圖所示，電池單元44的活性部件包含電解質(zhì)86，其中電解質(zhì)86可包含添加劑、用于離子傳導(dǎo)的鋰離子源、非水溶劑等?；钚圆考€包含電極組件88，其中電極組件88可作為“凝膠卷”、作為一系列堆疊的涂布的箔板等而呈現(xiàn)。通常，電極組件88將包含用電極活性材料涂布的金屬導(dǎo)體(例如，鋁箔、銅箔)，其中電極活性材料可包含用于陰極的鋰離子電極活性材料物質(zhì)，并且在陽極處可包含鋰離子電極活性材料和/或碳基電極活性材料。還如圖6所示，電極組件88經(jīng)由集流器90而電連接到端子柱76。二次密封件82可通過防止電解質(zhì)86從單元44流出并在單元44內(nèi)實現(xiàn)電解質(zhì)組份的穩(wěn)定濃度而實現(xiàn)電極組件88的操作的提高的穩(wěn)定性。

可參照圖7來進一步了解電池單元44的端子區(qū)域78，其中圖7示意性地描繪在二次密封件82的引入之前和之后的電池單元44的實施例。如圖所示，某些密封和/或絕緣特征可設(shè)置在圓柱形延伸部80與端子柱76之間，以防止單元44的殼體58變得帶電(例如，在殼體58是金屬的實施例中)。

更具體來說，電池單元44包含端子柱76(電觸點)，其中端子柱76從電池單元殼體58的內(nèi)部延伸，在端子區(qū)域78處穿過殼體58，并且端子柱76通過一次密封件92與殼體58(例如，圓柱形延伸部80)分開。一次密封件92通常相對于端子柱76電絕緣，并且在殼體58是金屬的實施例中，一次密封件92可被配置成防止在端子柱76和殼體58形成短路。在其它實施例中，如下文所闡述(例如，當(dāng)殼體58是聚合物時)，此絕緣可能不是必要的。

壓力密封件84位于圓柱形延伸部80周圍，并處于單元殼體58的外部。壓力密封件84(例如，一次外部密封件)直接與圓柱形延伸部80鄰接。壓力密封件84被配置成將壓力提供給圓柱形延伸部80(例如，經(jīng)由壓入配合、壓接)，并且還被配置成阻礙物質(zhì)從單元44流出以及阻礙物質(zhì)(例如，水)進入到單元44中。在最一般意義上來說，壓力密封件84可被配置成將一次密封件92壓靠在端子柱76(電觸點)的第一部分94上。因此，鋰離子電池單元44可被視為包含多個一次密封部件96，其中一次密封部件96可包含壓力密封件84、一次密封件92，并且可還包含殼體58的突出部(例如，圓柱形延伸部80)。在其他實施例中，一次密封部件96可僅包含其中的一些，例如，一次密封件92，或者在更進一步的實施例中，包含其它子集，例如，一次密封件92和從殼體58延伸的突出部，但不包含壓力密封件84。

壓力密封件84可由任何以下合適的材料制成：該材料能夠向圓柱形延伸部80提供向內(nèi)的壓力從而將圓柱形延伸部80和一次密封件92壓靠在端子柱76上。。換句話說，壓力密封件84提供壓力，以使得圓柱形延伸部80和一次密封件92朝向電觸點(端子柱76)被向內(nèi)推壓。作為非限制性實例，壓力密封件84可由金屬材料、聚合物(例如，彈性體)材料、陶瓷材料等制成或包含上述材料。在某些實施例中，可希望壓力密封件84由能夠經(jīng)由例如壓入配合操作而變形為基本上永久的壓縮構(gòu)型的金屬材料制成。在一個實施例中，壓力密封件84可被視為包含圍繞突出部(例如，圓柱形延伸部80)和/或一次密封件92而設(shè)置的金屬環(huán)。金屬環(huán)可變形為壓縮狀態(tài)以提供壓力。

雖然一次密封部件96可在某些配置中提供足夠的密封，但現(xiàn)在認識到希望二次密封件82提供額外密封，在下文中更詳細地描述了其若干益處。如圖7所示，在涂覆二次密封劑(二次密封劑可包含可固化樹脂以及其它組分)之后，二次密封件82可被定位成鄰近于壓力密封件84，例如，在壓力密封件84上方(例如，將端子柱76相對于電池單元44的殼體58的方向用作參考)。換句話說，二次密封件82(或至少其部分)可設(shè)置在壓力密封件84、圓柱形延伸部80和一次密封件92上方。此外，如圖所示，二次密封件82可與端子柱76(或單元44的其它電觸點)直接接觸。換句話說，二次密封件82抵靠一次密封件92并圍繞電觸點(端子柱76)的第二部分98而設(shè)置。如圖所描繪，第二部分98比第一部分94遠離鋰離子電池單元44的活性部件。二次密封件82還被示出為遠離(徑向遠離)端子柱76的第二部分98延伸并延伸到壓力密封件84(例如，延伸到壓力密封件84的外邊緣)，以使得壓力密封件84和二次密封件82在鋰離子電池單元44的縱向方向上呈重疊關(guān)系。根據(jù)此位置關(guān)系，壓力密封件84設(shè)置在殼體58與二次密封件82之間。并且，二次密封件82完全在殼體58外部。

在這方面，并且根據(jù)圖4、圖6和圖7所闡述的密封配置，二次密封件82能夠并且被配置成阻擋電解質(zhì)從電池單元44流出，即使在一次密封件92、壓力密封件84或兩者都不能保留電解質(zhì)(例如，由于制造缺陷或因力的施加所致的機械故障)的情況下也是如此。另一方面，二次密封件82還可通過作為阻礙水分的最外部特征來提供增強的保護并阻礙水進入到電池單元44中。這可實現(xiàn)殼體58內(nèi)部的活性部件(例如，電解質(zhì)86和電極組件88)的提高的穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，二次密封件82可完全或部分圍繞壓力密封件84而設(shè)置(例如，將壓力密封件84相對于端子柱76的位置用作參考)或者可部分或整體處于壓力密封件84上方和周圍。此外，二次密封件82可部分或整體處于圓柱形延伸部80上方和/或周圍。此外，二次密封件82可部分或整體處于一次密封件92周圍，或可部分或整體處于整個一次密封件92上方，或這些情況的任何組合。實際上，在一個實施例中，二次密封件82可相對于一次密封件92定位成阻止一次密封件92受外部材料影響(例如，阻礙與水分接觸)。此外，二次密封件82可相對于一次密封件92而定位，以使得基本上一次密封件92的任何機械故障均由二次密封件82以使電解質(zhì)86能夠保留在單元44內(nèi)的方式得到補償。

如圖示，二次密封件82可還包含錐形部99。錐形部99可變化，但通常被配置成使得二次密封件82的厚度從端子柱76(電觸點)在徑向向外的方向上減小。錐形部99的此配置可希望引導(dǎo)物質(zhì)(例如，水、碎屑、液體)遠離端子柱76并遠離二次密封件82和一次密封件92與端子柱76相會的位置。實際上，二次密封件82與端子柱76相會處的二次密封件82的較大厚度還可增強其在電池單元44最可能發(fā)生泄漏的位置處阻擋電解質(zhì)從電池單元44流出的能力。

因為二次密封件82可接觸端子柱76與單元殼體58兩者(例如，在圓柱形延伸部80處)，所以可希望二次密封件82并且在一些實施例中希望用于制造二次密封件82的材料(被稱為二次密封劑)是電絕緣的。例如，二次密封件82可具有不允許二次密封件82在電池模塊28的工作電壓下傳導(dǎo)可感知的電流的電阻。換句話說，二次密封件82被配置成在電池模塊28的工作電壓下充當(dāng)介電材料。例如，二次密封件82可在2v與150v之間的電壓下維持在1000兆歐與20000兆歐之間的電阻。然而，這僅是一個實例，并且可存在二次密封件82的使用可適用的其它電阻范圍和其它電壓。

根據(jù)本發(fā)明的實施例而使用的二次密封劑可以是導(dǎo)致二次密封件82具有適當(dāng)電阻(例如，如上文所闡述)以及適當(dāng)密封能力來阻擋或阻礙電解質(zhì)86從電池單元44流出的任何材料。作為非限制性實例，二次密封劑可包含許多不同組分，包含可固化樹脂(例如，可固化粘合樹脂)，其中可固化樹脂包含聚合物材料、低聚物材料、單元材料或其組合。樹脂可以是可使用例如光(例如，紫外(uv)光)、熱或任何其它適當(dāng)外部刺激來固化。然而，可希望可固化樹脂是可uv固化的，以使二次密封劑能夠在未施加熱或可不利地影響電池單元44的其它外部刺激的情況下固化。例如，可希望避免加熱電池單元44，這是因為這種加熱可加熱單元44內(nèi)的電解質(zhì)86和/或加熱單元44的活性材料并因此可能降低單元性能(例如，由于電解質(zhì)揮發(fā)和/或電極剝離)。

包含可固化樹脂的二次密封劑可具有與電池單元44的材料(例如，外部材料，諸如殼體58、壓力密封件84和絕緣密封件92以及端子柱76)兼容并還能夠粘附到電池單元44的一個或更多個外表面(例如，殼體58、密封件84、92和端子柱76的表面)的化學(xué)成分。例如，正端子柱和負端子柱可以是相同或不同金屬材料(例如，銅和鋁)，并且可固化樹脂(及其固化形式)應(yīng)與端子柱材料兼容。此外，在一個實施例中，用于制造二次密封件82的二次密封劑可包含能夠在分子水平上與一次密封件92相互作用的樹脂，這可實現(xiàn)增強的密封。例如，二次密封劑的可固化樹脂可能夠在一定程度上流動到一次密封件92中，并且當(dāng)二次密封劑的樹脂固化時，二次密封劑可通過將二次密封件82的延伸部并入到一次密封件92中而加固一次密封件92。然而，在其它實施例中，二次密封劑可被選擇為不經(jīng)受此相互作用的材料，例如，以避免一次密封件92的提早降解。

作為非限制性實例，二次密封劑的可固化樹脂可以是環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂或任何其它適當(dāng)粘合樹脂。根據(jù)本公開的方面，與僅基于粘合特性來進行選擇相反，uv固化環(huán)氧樹脂或丙烯酸酯化聚氨酯樹脂可基于其以本文所述的方式密封電池單元端子(例如，第一電池單元端子60和第二電池單元端子62)的能力來選擇。作為一個實例，uv固化樹脂可以是可從dymaxcorporationoftorrington,ct,usa購得的706或729uv固化丙烯酸酯樹脂。作為另一實例，uv固化樹脂可以是可從resindesign,llcofwoburn,ma,usa購得的uv固化環(huán)氧樹脂粘合劑。

包含可固化樹脂的二次密封劑可包含各種額外組分或與各種額外組分混合。例如，二次密封劑可還包含填料材料，以將額外化學(xué)抗性、機械強度、電阻、熱導(dǎo)性或其任何組合提供給二次密封件92。例如，填料可具有任何合適的幾何形狀，例如，粒狀、管狀、纖維狀等，并且作為非限制性實例，可包含陶瓷材料、聚合物材料、玻璃材料或任何其它合適的填料材料。

添加劑也可并入到二次密封劑中。例如，可固化樹脂可與顏料、化學(xué)抗性添加劑等混合以制造二次密封劑。實際上，現(xiàn)在認識到，可希望可固化樹脂與顏料混合以便于自動化制造。例如，在某些自動化制造工藝期間，光學(xué)系統(tǒng)可追蹤某些電池單元特征的相對位置、電池單元相對于其它部件(例如，其它電池單元、模塊外殼)的位置以及電池單元的某些焊縫。通過將顏料并入到原本透明或相對無對比的形式的二次密封劑中，這些光學(xué)系統(tǒng)可以能夠追蹤二次密封件82(包含在二次密封劑的涂覆期間)，并且還可使自動化系統(tǒng)能夠在涂覆期間以及在涂覆之后執(zhí)行各種質(zhì)量檢查和測量。實際上，在某些實施例中，二次密封件82可包含使其能夠與電池單元44的其它部件(例如，壓力密封部件)相對比以供光學(xué)自動化檢測系統(tǒng)檢測的顏料。

本文中提供uv固化樹脂的實例規(guī)格，并且符合這些實例規(guī)格的樹脂可用作根據(jù)本公開的二次密封劑。然而，這些規(guī)格僅是實例，并不詳盡。實際上，可存在額外考慮事項(例如，化學(xué)抗性)，這些考慮事項未在本文中指定，但當(dāng)選擇材料充當(dāng)二次密封劑時，可以是重要考慮事項。此外，樹脂可具有在固化之后(在二次密封件82的形成之后)改變的某些性質(zhì)，在下文中酌情將這些性質(zhì)表示為“未固化樹脂”和“固話樹脂”。

可固化樹脂的粘度可以是在樹脂固化和硬化之前實現(xiàn)樹脂到電池單元44的受控涂覆的重要性質(zhì)。實際上，如果粘度過低，那么樹脂可能不會在涂覆期間保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且樹脂可能被浪費。另一方面，如果粘度過高，那么樹脂可能不會恰當(dāng)?shù)亓鲃踊蛟试S進行對電池單元44清潔的涂覆。作為非限制性實例，未固化樹脂的粘度可根據(jù)astmd1084來測量，并且可具有在約1000厘泊與約4000厘泊之間的粘度，例如，在約1500厘泊與約3500厘泊之間或在約1800厘泊與約2800厘泊之間的粘度。

一旦固化，樹脂可具有足以耐受可施加在單元44的端子(例如，第一端子60和第二端子62)上的物理應(yīng)力的硬度。并且，固化樹脂的硬度可與樹脂的交聯(lián)密度相關(guān)，而樹脂的交聯(lián)密度可能也與樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性相關(guān)。作為非限制性實例，固化樹脂可具有在約40與約80之間的邵氏d硬度(即，根據(jù)astmd2240測量的硬度，或者稱為邵氏d刻度上的硬度)，例如，在約45與約75之間或在約50與約70之間的邵氏d硬度。

如上文所闡述，固化的樹脂可接觸若干導(dǎo)電部件，并且因此可具有期望程度的電絕緣。一種此類度量是固化樹脂(二次密封件82)的介電耐壓，其中介電耐壓表示樹脂的電絕緣的有效性，并且可根據(jù)mil-i-46058c來測量。介電耐壓可被視為表示特定材料并非足夠介電的材料(例如，不足以阻礙電流在導(dǎo)電元件之間流動)時的電壓。在一些實施例中，固化樹脂的介電耐壓可以是至少100伏(v)、至少500v、至少1000v、至少1500v、至少2000v或更高。作為進一步的實例，固化樹脂(二次密封件82)的介電耐壓可以在100v與5000v之間，例如，在1000v與4000v之間或在2000v與4000v之間。

圖7所圖示的實施例也可被視為表示二次密封鋰離子電池單元的形成。更具體來說，圖7中使用附圖標(biāo)記44a而描繪的鋰離子電池單元44可被視為表示具有密封端子區(qū)域的鋰離子電池單元44。用于由電池單元44a制造二次密封鋰離子電池單元(圖7中使用附圖標(biāo)記44b來描繪)的方法可包含例如將二次密封劑(包含可固化粘合樹脂)設(shè)置在密封端子區(qū)域78上，以使得二次密封劑覆蓋端子區(qū)域78的端子柱76的第二部分98(通常為電觸點的第一部分)以及一次密封件92(通常為抵靠電觸點的第二部分而設(shè)置的第一密封件)。該方法可還包含使可固化粘合樹脂固化以形成覆蓋端子柱76的第二部分98(通常為電觸點的第一部分)以及一次密封件92(通常為抵靠電觸點的第二部分而設(shè)置的第一密封件)的二次密封件82。接著可使用例如uv光、或熱、或化學(xué)固化劑或其任何組合來固化樹脂。

如作為與上文參照圖7所闡述的類似的橫截面圖的圖8和圖9所示，電池單元44可包含聚合物形式的殼體58，其中殼體58包含包含充當(dāng)圓柱形延伸部80與一次密封件92兩者的組合的套環(huán)100。實際上，由殼體58的聚合物材料制成的套環(huán)100可被設(shè)定大小，以使得當(dāng)端子柱76滑動穿過套環(huán)100的環(huán)時，套環(huán)100通過其充當(dāng)活動彈簧的能力而提供壓力。以此方式，圖8和圖9的套環(huán)100充當(dāng)壓靠在端子柱76(電觸點)的第一部分94上的一次密封件(一次密封部件)。

如圖8所示，此實施例可包含壓力密封件84。然而，如圖9所示，端子60、62的某些實施例可不利用壓力密封件84，這是因為套環(huán)100可提供抵靠端子柱76的充分壓力。二次密封劑82可具有與上文關(guān)于一次密封件92所闡述類似的相對于套環(huán)100的位置關(guān)系。也就是說，二次密封件82可設(shè)置在套環(huán)100上方、周圍和/或附近，以使二次密封件82能夠充當(dāng)阻礙污染物質(zhì)(例如，水)進入的一次特征并充當(dāng)阻礙電解質(zhì)或類似物質(zhì)從電池單元44流出的二次特征。

實例

根據(jù)所公開的實施例，進行各種實驗來確定用于防止電解質(zhì)從電池單元損失的二次密封件82的有效性。根據(jù)測試程序，獲得若干棱柱形電池單元，包含無泄漏的對照樣本以及泄漏范圍從電解質(zhì)的輕微泄漏到嚴重泄漏的樣本。單元的分組與從單元端子發(fā)生的已知泄漏的相對量一起提供在下文表1中。

接著使用涂覆在壓力密封件84、一次密封件92和圓柱形延伸部80上方的二次密封劑來密封單元分組c、d、e和f，如圖10a到圖10f所示。具體來說，圖10a和圖10d分別圖示電池單元44a和44b，其中二次密封劑已涂覆在兩者之間。圖10b和圖10c圖示電池單元44a(不具有二次密封件82)的第一端子和第二端子的放大圖，而圖10e和圖10f圖示具有二次密封件82的電池單元44b的第一端子和第二端子的放大圖。

在研究的情況下，分組c和d是使用uv固化環(huán)氧樹脂密封的，而分組e和f是使用729uv固化丙烯酸酯化聚氨酯樹脂密封的。針對分組e的每一單元，在一次密封件92上鉆出1.0mm的孔102，以模擬超過通常在操作期間發(fā)生的泄漏情形，如圖11所示。

在涂覆二次密封劑并使之固化以形成二次密封件82之后，歷經(jīng)數(shù)日監(jiān)視電池單元44的泄漏，在此期間，單元44上下顛倒(端子朝下)存放在真空室中。具體來說，使用可從美國印第安納州印第安納波利斯的advancedtestconcepts,inc購得的質(zhì)量提取泄漏測試裝置(下文中稱為“atc”裝置)而剛好在密封之后針對泄漏來測試電池單元44，并且隨后通過對單元稱重來監(jiān)視電池單元44。剛好在密封之后確定從密封單元發(fā)生的氦氣的泄漏的氦泄漏測試結(jié)果提供在下文表2中。具體來說，所示出的結(jié)果是通過/失敗結(jié)果，其中如果從密封單元發(fā)生的氦氣的泄漏被確定為低于閾值，那么給出“通過”。

接著，在整個真空存放的七天的時間段內(nèi)收集從atc裝置獲得的值。這些值列在下文表3中。

表3——整個存放期間的泄漏測試結(jié)果

還周期性地從真空室移除單元44并稱重。單元44的重量提供在下文表4中。表3和圖4所列出的結(jié)果分別以圖形描繪在圖12和圖13中。

如從制成表格并以圖形描繪的數(shù)據(jù)可見，對于具有已知且顯著的泄漏的電池單元44來說，單元泄漏完全減輕。因此，相信包含本文所公開的二次密封件82的電池單元的當(dāng)前公開的實施例可用于在電池單元制造期間提高有用電池單元的產(chǎn)率(例如，通過減小或消除泄漏的電池單元的產(chǎn)生)。實際上，相信當(dāng)前公開的實施例可提供100％的有用電池單元產(chǎn)率。

所公開的實施例中的一個或更多個可單獨地或組合地提供可用于電池模塊以及電池模塊的一部分的制造中的一個或更多個技術(shù)效果。例如，本方法的某些實施例可實現(xiàn)具有二次密封件的鋰離子電池單元的制造，其中二次密封件能夠增強電解質(zhì)在單元內(nèi)的保留并防止水進入到單元的內(nèi)部中。本說明書中的技術(shù)效果和技術(shù)問題是示例性的，而不是限制性的。應(yīng)注意，本說明書所述的實施例可具有其它技術(shù)效果，并且可解決其它技術(shù)問題。

已通過舉例方式示出上文所述的具體實施例，并且應(yīng)理解，這些實施例可具有各種修改和替代形式。應(yīng)進一步理解，權(quán)利要求書不旨在限于所公開的特定形式，而是涵蓋落入本公開的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代。