檢測機構(gòu)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]諸如便攜式計算設(shè)備之類的各種電子設(shè)備包括電池。電池是一種功率存儲器件，其包括將存儲的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的一個或多個電化學(xué)單元(electrochemical cell)。電池具有兩個電極，即陰極和陽極。按照定義，在電化學(xué)電池單元中，帶正電的離子從陽極流至陰極，同時電子通過外部電路從陽極流至陰極。盡管陽極和陰極的定義在再充電循環(huán)期間是顛倒的，在本文中，術(shù)語“陽極”和“陰極”將指放電循環(huán)中的電極。
[0002]在一些情形下，電池可能因為枝狀晶體(dendrite)成形而故障。枝狀晶體例如是在電池充電期間形成在陽極上的金屬沉積物。當已形成在陽極上的枝狀晶體與陰極接觸時，電池可能短路，由此導(dǎo)致非常高的電流流過枝狀晶體。
[0003]附圖簡述
[0004]圖1是示出包括檢測機構(gòu)的電池的橫截面?zhèn)纫晥D的圖解。
[0005]圖2是示出擬被布置在電池的介電中的多個檢測柵格的外圍視圖的圖解。
[0006]圖3是示出包括多個檢測柵格的電池的橫截面?zhèn)纫晥D的圖解。
[0007]圖4是示出形成檢測柵格的方法的方框圖。
[0008]在本公開和附圖中自始至終使用相同附圖標記來表示相同的部件和特征。以100為系列的附圖標記指最早在圖1中找到的特征，以200為系列的附圖標記指最早在圖2中找到的特征，以此類推。
【具體實施方式】
[0009]本公開總地涉及用于檢測電池中的枝狀晶體成形的檢測機構(gòu)。檢測機構(gòu)可包括檢測柵格(grid)。柵格可被布置在電池的陰極和陽極之間。檢測柵格可由導(dǎo)電材料構(gòu)成并互通地(communicatively)親合至陽極，由此當枝狀晶體形成在陽極上并與檢測柵格接觸時可檢測到阻抗。圖1是示出包括檢測機構(gòu)的電池的橫截面?zhèn)纫晥D的圖示。電池100可包括陽極102和陰極104。電池100包括檢測柵格106，該檢測柵格106被配置成檢測諸如枝狀晶體之類的成形物108。成形物108可在電池100的充電或放電循環(huán)期間形成。
[0010]電池100是電化學(xué)單元電池。在一些實施例中，電池100是可再充電電池，其包括用于陰極104和陽極102的多種導(dǎo)電材料。例如在鋰離子電池中，陽極104可例如由鋰金屬、鋰和碳的復(fù)合物或其它材料構(gòu)成。陰極104可例如由磷酸鐵鋰、鈷酸鋰或其它類似材料構(gòu)成。電池100可包括其它可再充電電池類型，例如鉛-酸電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鋰聚合物電池等等。在這些可再充電電池類型中，陽極102和陰極104當然具有不同的組成。
[0011]在再充電期間，枝狀晶體可能形成在陽極102，例如圖1的枝狀晶體108所示。枝狀晶體是諸如鋰金屬之類的導(dǎo)電材料的沉積物，該沉積物可在電池100放電期間形成在陽極102的表面上。如本文中提到的，陽極和陰極的定義在放電循環(huán)期間將同樣適用。如果枝狀晶體108將陽極102互通地耦合至陰極104，則枝狀晶體成形物可能成為問題。
[0012]電池100的檢測機構(gòu)包括檢測柵格106和檢測模塊110。如圖1所示，枝狀晶體108可能形成在陽極102處。隨著枝狀晶體108形成，枝狀晶體108可互通地將檢測柵格106耦合至陽極102。檢測模塊110可被配置成監(jiān)測陽極102和檢測柵格104之間的阻抗值。當枝狀晶體108互通地耦合至檢測柵格106時，檢測模塊110可檢測由于枝狀晶體108和檢測柵格106之間的耦合造成的阻抗值的變化，例如阻抗值的減小。檢測模塊110可被配置成通過減少電池100的再充電而減少或緩解枝狀晶體的成形。
[0013]在一些實施例中，檢測柵格106具有開口，用以允許陽極102和陰極104之間的離子流動。將在下文中更詳細描述的，該開口可由檢測柵格106的柵格圖案來界定。盡管開口可以足夠大以允許離子流動，但開口也可以足夠小以防止枝狀晶體穿過開口而未被檢測模塊110檢測到。
[0014]盡管圖1示出電池100的各個部件，然而也可使用附加的部件。此外，電池100可互通地耦合至電子設(shè)備，并且電池100可包括被配置成將電荷提供給電子設(shè)備的部件。另夕卜，電池100可被配置成從例如可被插入到壁式插座的充電裝置接收電荷。
[0015]圖2是示出擬被布置在電池的介電中的多個檢測柵格的外圍視圖的圖解。相同附圖標記的項如圖1所述那樣。在一些實施例中，檢測柵格106是第一檢測柵格并且電池可包括第二檢測柵格202。檢測柵格106、202可被布置在介電材料204中。介電材料204可以是電解質(zhì)混合物，例如諸如在鋰離子電池的情形下包含鋰離子復(fù)合物的碳酸乙烯(ethylenecarbonate)或碳酸二乙酯(diethyl carbonate)。在一些實施例中，介電材料可包括充滿電解質(zhì)混合物的吸附材料。在一些實施例中，介電材料可以是傳導(dǎo)鋰離子的固態(tài)電解質(zhì)。
[0016]如圖2所示，檢測柵格106、202可包括一個開口或數(shù)個開口，所述開口被配置成允許離子在電池(例如圖1的電池100)的陰極和陽極之間流動。開口可足夠小以防止枝狀晶體不經(jīng)檢測地穿過柵格。在一些實施例中，檢測柵格106、202可相對彼此側(cè)向地錯開，以降低枝狀晶體不經(jīng)檢測地穿過檢測柵格106、202的能力。
[0017]圖3是示出包括多個檢測柵格的電池的橫截面?zhèn)纫晥D的圖解。相同附圖標記的項目如圖1和圖2所描述的那樣。檢測柵格106、202在圖3中由虛線框表示。如圖3所示，第一檢測柵格106相對于第二檢測柵格202在橫向上錯開。通過提供兩個檢測柵格106、202，并通過將每個檢測柵格布置成相對于彼此在橫向上錯開，可基本防止枝狀晶體302穿過第二檢測柵格202而未被第一檢測柵格106檢測到。第一和第二檢測柵格106、202可互通地耦合至檢測模塊110和耦合至陽極102。如前面討論的那樣，檢測模塊110可被配置成測量陽極和檢測柵格106、202之間的阻抗。如果枝狀晶體(例如圖3所示的枝狀晶體302)可互通地耦合至任一檢測柵格106、202，則與枝狀晶體未耦合至任一檢測柵格106、202的情況下相比，阻抗值可能相對較小。在一些實施例中，檢測模塊110可被配置成如果檢測到枝狀晶體則采取行動，例如通過減少或停止電池100的任何充電過程以顯著地減少進一步的枝狀晶體成形或生長，或通過施加高電壓脈沖以使枝狀晶體瓦解，等等。
[0018]圖4是示出形成檢測機構(gòu)的方法的方框圖。方法400可包括:在方框402形成檢測柵格，該檢測柵格界定開口以允許離子流過。該檢測柵格可形成在電池的陽極和陰極之間。檢測柵格可檢測諸如枝狀晶體的沉積物何時形成在陽極。方法400可包括在方框404形成接口以將檢測柵格互通地耦合至電池的陽極。