于5Ah的电池（例如，混合动力电动车辆电 池），可W包括大约73mg的CA，对于25Ah的电池（例如，电动车辆电池），可W包括大约366mg 的CA。
[0042] 在一个实施例中，在GMD中每电池电荷（容量）的安培-小时（Ah)可W包括Img至 25mg的或其任何子范围的儀纳米颗粒。例如，可W包括Img/Ah至20mg/Ah、2mg/Ah至15mg/ Ah、2mg/Ah至10mg/Ah、3mg/Ah至8mg/Ah或大约6mg/Ah的儀纳米颗粒。在一个实施例中，基于 滥用的条件，可W包括大约6.2mg/Ah的儀纳米颗粒W充分地催化产生的二氧化碳。因此，对 于5Ah电池(例如，混合动力电动车辆电池），可W包括大约31.2mg的儀纳米颗粒，对于25Ah 电池(例如，电动车辆电池），可W包括大约155.4mg的儀纳米颗粒。
[0043] 可选择地，不与电池尺寸或电荷呈函数关系的总的催化剂数量可W被包括在析气 缓解装置中。在一个实施例中，电池可W包括至少5mg的碳酸酢酶，例如，至少15mg、25mg、 50111邑、100111邑、250111邑、500111邑或1,000111邑的〔4。作为范围的陈述，电池可^包括51]^至1,000111邑的 或其任何子范围的碳酸酢酶，诸如15mg至500mg、25mg至500mg或50mg至500mg的CA。相似地， 在一个实例中，电池可W包括至少Img的儀纳米颗粒，例如，至少5mg、10mg、25mg、50mg、 100mg、150mg、250mg、500mg或I ,OOOmg的儀纳米颗粒。作为范围的陈述，电池可W包括Img至 1, OOOmg的或其任何的子范围的儀纳米颗粒，诸如Img至250mg、Img至150mg、Img至50mg、5mg 至250mg、25mg至250mg或50mg至250mg的儀纳米颗粒。也可W使用运些范围之外的数量，然 而，就催化活性而言，对于某些电池尺寸，较低的值会提供不充足的催化活性，较高的值会 使收益递减，或者会开始代替电池中的太多空间或会不必要地增加成本。
[0044] 如上所述，其他催化材料和/或种子材料可W用于从除了二氧化碳的一种或更多 种气体沉淀固相材料。可W包括催化剂和种子材料W催化氨化2)、一氧化碳（CO)、甲烧 (CH4)、乙締(C2H4)和/或乙烧(C抽6)沉淀为固相。例如，可W使用从一氧化碳、甲烧、乙締和/ 或乙烧沉淀各种形式的固体碳(例如，纳米管、丝、纳米纤维）的催化剂。运样的催化剂的非 限制性示例可W包括金属儀、氧化儀(NiO)、二氧化娃(Si〇2) JeHVKM = Pd,Mo或Ni)或它们 的混合物。催化剂可W不负载在例如侣、娃或碳(例如，纳米管、纳米纤维)上或者负载在例 如侣、娃或碳(例如，纳米管、纳米纤维)上。基于上面描述的关于二氧化碳的沉淀的非限制 性的示例，本领域的普通技术人员可W并入催化材料、种子材料和任何需要的另外的材料 (例如，诸如水的溶剂），W催化在Li离子电池、NiMH电池或其他可再充电电池中产生的一种 或更多种气体的沉淀。
[0045] 参照图7,公开了缓解或减少二次电池中的气体的方法100的实施例。与上面的相 似，参照裡离子电池和二氧化碳气体来描述方法100,然而，本领域的普通技术人员将理解 的是，基于本公开，如果必要的话，可W将其他催化剂和/或种子材料并入到该方法中，可W 缓解其他气体，或者可W重新布置、修改、添加或去除某些步骤。在步骤102中，可W将气体 缓解装置(GMD)插入到诸如裡离子电池的二次电池中。如上所述，可W将GMD放置在或定位 于电极组件的上面。在步骤104中，例如在化成工艺期间或通过其他机理(诸如电解质分解 或与杂质反应)在电池中产生一种或更多种气体。气体可W包括二氧化碳、一氧化碳、氨、甲 烧、乙烧、乙締等等。
[0046] 在步骤106中，气体或多种气体可W移动或扩散到GMD。如上所述，如果GMD定位于 电极组件的上面，则通过气体与电池的其他组件相比的减小的密度可W帮助气体移动/扩 散。在步骤108中，气体可W进入GMD。如上所述，GMD可W包括气体可透过的且液体不可透过 的（至少相对于电池组件)保护罩。保护罩可W因此将GMD的内容物与其余的电池组件（例 如，电解质、电极活性物质等）隔离或分隔开。通过防止GMD的内容物(例如，催化剂、种子材 料、水/溶剂、缓冲剂)与诸如电解质的电池组件之间的接触，可W防止电池的污染。
[0047] 在步骤110中，气体或多种气体可W溶解于GMD内的溶液中。如上所述，可W在保护 罩内提供水或另一溶剂(并防止水或另一溶剂溢出）。因此，诸如二氧化碳的气体可W进入 水溶液。在步骤112中，气体或多种气体可W反应W形成固相沉淀。催化剂可W催化至少一 个反应W促进或加快沉淀的形成。例如，如果气体是二氧化碳，则反应机理可W遵循图6中 的步骤。溶液中的二氧化碳可W与水反应W形成碳酸，然后碳酸可W解离成氨离子和碳酸 根离子。然后碳酸根离子可W与种子材料的金属离子反应W形成诸如碳酸铁、碳酸儀或碳 酸巧的金属碳酸盐。固体沉淀可W保留在保护罩内W防止与诸如电解质的电池组件接触。 因此，方法100可W通过由催化沉淀引起气体反应并形成固相来缓解或消除在二次电池的 生命周期期间产生的气体。
[0048] 虽然在上面描述了示例性实施例，但不意图运些实施例描述了本发明的所有可能 的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性的而非限制性的词语，理解的是，在不脱离 发明的精神和范围的情况下可W做出各种改变。另外，可W结合各种实施的实施例的特征 W形成发明的更多实施例。
【主权项】
1. 一种二次电池，包括： 正电极和负电极； 分隔件； 电解质；以及 气体缓解装置，包括被构造为催化从在电池操作期间产生的一种或更多种气体形成固 相材料的反应的催化剂。2. 根据权利要求1所述的电池，所述电池还包括围绕催化剂的保护罩，保护罩是气体可 透过且液体不可透过的并防止催化剂与电解质之间的接触。3. 根据权利要求1所述的电池，所述电池还包括被构造为与所述一种或更多种气体反 应以形成固相材料的种子材料。4. 根据权利要求3所述的电池，所述电池还包括围绕催化剂和种子材料的保护罩，保护 罩是气体可透过且液体不可透过的并防止催化剂和种子材料接触电解质。5. 根据权利要求4所述的电池，所述电池还包括保护罩内的水。6. 根据权利要求3所述的电池，其中，种子材料包括钙、镁和铁中的至少一种。7. 根据权利要求6所述的电池，其中，所述一种或更多种气体包括二氧化碳，并且催化 剂被构造为催化碳酸钙、碳酸镁和碳酸铁中的至少一种的形成。8. 根据权利要求1所述的电池，其中，催化剂包括镍。9. 根据权利要求8所述的电池，其中，镍包括纯镍、氧化镍、镍合金和负载镍中的一种或 更多种。10. 根据权利要求1所述的电池，其中，催化剂包括碳酸酐酶。
【专利摘要】本公开涉及通过催化沉淀的电池析气缓解。公开了一种二次电池，所述二次电池包括正电极和负电极、分隔件、电解质和气体缓解装置。气体缓解装置可以包括被构造为催化从在电池操作期间产生的一种或更多种气体形成固相材料的反应的催化剂。电池也可以包括围绕催化剂的保护罩，保护罩是气体可透过且液体不可透过的并防止催化剂与电解质之间的接触。电池还可以包括被构造为与所述一种或更多种气体反应以形成固相材料的种子材料，种子材料也可以被包括在保护罩内。催化剂可以包括镍纳米颗粒或碳酸酐酶，种子材料可以包括铁、镁或钙。在一个实施例中，形成的固相材料是金属碳酸盐。
【IPC分类】H01M10/52
【公开号】CN105703030
【申请号】CN201510930185
【发明人】阿尔瓦罗·玛西亚
【申请人】福特全球技术公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年12月15日
【公告号】DE102015015779A1, US20160172723