用于储存含氯化铝的离子液体的壳体和包括这种壳体的电池单元的制作方法

实施例涉及用于容纳包含氯化铝的离子液体的壳体。其他实施例涉及具有用于容纳包含氯化铝的离子液体的壳体的电池单元。其他实施例涉及耐腐蚀铝离子电池单元的配置。

背景技术：

1、在常规的铝离子电池(aib)中，可逆的电荷传输是借助于液态电解质实现的。通常，这种电解质由氯化铝(alcl3)和另一种组分组成。这种电解质可以与离子液体(il)或表现出非常高的路易斯酸性的所谓的深共熔溶剂(deep eutectic solvent，des)的相关联子组相关联。然而，这种特性伴随着对金属和塑料的非常强的腐蚀作用。

2、现在将针对铝双离子石墨电池adgb示例性地描述该问题。adgb的电池化学基于铝阳极(anode)、石墨阴极(cathode)和离子液体，同时添加了的alcl3，该alcl3作为电解质，允许电荷传输。这里，氯化乙基甲基咪唑鎓盐:alcl3(emim[cl]:alcl3)经常用作离子液体。然而，许多其他电解质是已知的，它们可以与深共熔溶剂类型iv的子组相关联，如尿素：alcl3或乙酰胺(acam):alcl3或酰胺与alcl3的其他组合[1]。这些电解质(如il和des)是非常强的路易斯酸，许多金属和塑料也不耐该路易斯酸。阴极侧上的电流漏极所需的被选定的耐久金属是钼和钨[2]。由于其非常低的脆性，钼薄膜经常被用作耐腐蚀的电流漏极。活性材料以石墨颗粒的形式沉积在钼薄膜上，同时借助于含水浆料添加粘结剂。对于电池壳体，al薄膜包(所谓的袋状包)具有由含氟聚合物(如聚四氟乙烯(ptfe)和氟乙烯丙烯(fep))制成的内部电绝缘和耐腐蚀涂层是已知的[3]。然而，这些含氟聚合物在其热塑性方面存在问题。它们只能在有限的程度上焊接，然而焊接是电池的气密密封的必要工艺步骤。此外，限制了使用多层电极的袋状包的深拉伸性。聚酰胺(pa)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)用于袋状包的外部电绝缘涂层。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种用于电池单元的壳体的概念，其更易于制造和/或更耐上文所提及的电解质。

2、该目的是通过独立权利要求实现的。

3、优选的其他发展是从属权利要求的主题。

4、如上文所提及的，电池(如铝离子电池(alb))中的可逆的电荷传输通常通过包含氯化铝(alcl3)的电解质来实现，它表现出非常高的路易斯酸性，因此对金属和塑料具有强腐蚀性。因此，本发明的基本思想是，在例如示例性地包括金属层(如铝层)(作为扩散阻挡层)的电池单元的壳体中，使用(聚合物)聚醚醚酮(peek)作为内部保护层。例如，在实施例中，这种壳体可以实施为薄膜包(袋状电池)、圆柱形电池或棱柱形电池(硬壳)。

5、实施例提供了一种用于容纳包含氯化铝的离子液体的壳体，该壳体是多层壳体，该壳体包含防扩散[如金属]层，该壳体包括包含聚醚醚酮peek的层，其中当壳体填充有包含氯化铝的离子液体时，包含聚醚醚酮peek的层被布置在防扩散[如金属]层和包含氯化铝的离子液体之间[例如以保护防扩散[如金属]层免受包含氯化铝的离子液体的影响]。

6、在实施例中，壳体可以是铝石墨双离子电池单元(agdib)的壳体。

7、其他实施例提供了一种电池单元，该电池单元包括多层电池壳体、两个电极[如阳极和阴极]和布置在两个电极之间的隔板(separator，或称为隔膜)[例如以使两个电极彼此电绝缘]，其中两个电极和隔板被布置在多层电池壳体中，其中多层电池壳体填充有电解质，其中多层电池壳体的与电解质接触[例如直接接触]的保护层[如保护薄膜或保护箔]包含聚醚醚酮peek。

8、在实施例中，保护层可以是包含聚醚醚酮的涂层或薄膜。

9、例如，保护层可以是聚醚醚酮涂层或聚醚醚酮薄膜。

10、在实施例中，保护层可以具有100μm[或例如50μm]或更小的厚度。

11、在实施例中，多层壳体可以包括金属层，其中保护层可以被布置在电解质和金属层之间[例如以保护金属层免受电解质影响]。

12、在实施例中，金属层可以是铝层。

13、在实施例中，多层壳体可以包括电绝缘层，其中金属层可以被布置在保护层和电绝缘层之间。

14、实施例可以包括聚酰胺pa。

15、例如，电绝缘层可以是聚酰胺涂层或聚酰胺薄膜。

16、在实施例中，电解质可以是离子液体。

17、在实施例中，电解质可以是强共熔溶剂[如深共熔溶剂des]。

18、在实施例中，离子液体可以是氯化铝。

19、在实施例中，多层电池壳体可以是薄膜包。

20、在实施例中，多层电池壳体可以是圆柱形壳体。

21、在实施例中，多层电池壳体可以是棱柱形壳体。

22、在实施例中，电池单元可以是铝离子电池[如铝石墨双离子电池单元(agdib)]。

23、在实施例中，两个电极中的第一电极可以包含铝。

24、在实施例中，两个电极中的第二电极可以包含作为活性材料的石墨颗粒。

25、其他实施例提供了一种袋状电池，该袋状电池包括多层薄膜包、两个电极(如阳极和阴极)和布置在两个电极之间的隔板(例如以使两个电极彼此电绝缘)，两个电极和隔板被布置在多层薄膜包中，多层薄膜包填充有电解质，多层薄膜包的与电解质接触的薄膜层包含聚醚醚酮peek。

26、在实施例中，与电解质接触的薄膜层可以是聚醚醚酮涂层或聚醚醚酮薄膜。

27、在实施例中，多层薄膜包可以包括金属薄膜层，其中与电解质接触的薄膜层可以被布置在金属薄膜层和电解质之间。

28、在实施例中，金属薄膜层可以是铝薄膜。

29、在实施例中，多层薄膜包可以包括电绝缘层，其中金属薄膜层可以被布置在电绝缘层和与电解质接触的薄膜层之间。

30、在实施例中，电绝缘层可以是聚酰胺涂层或聚酰胺薄膜。

31、其他实施例提供了一种制造电池单元的方法。该方法包括提供多层电池壳体的步骤。另外，该方法包括在多层电池壳体中提供两个电极的步骤。此外，该方法包括在两个电极之间提供隔板的步骤。另外，该方法包括用电解质填充壳体的步骤，其中多层电池壳体的与电解质接触[例如直接接触]的保护层[如保护薄膜或保护箔]包含聚醚醚酮peek。

32、在实施例中，提供多层电池壳体的步骤可以包括以下步骤：提供金属层；以及提供保护层，其中在用电解质填充多层电池壳体之后，保护层被布置在金属层和电解质之间。

33、在实施例中，保护层可以是聚醚醚酮薄膜。

34、在实施例中，保护层可以通过涂布金属层来提供。

35、在实施例中，金属层可以是铝薄膜。

36、在实施例中，提供多层电池壳体的步骤可以包括以下步骤：提供电绝缘层，其中金属层被布置在电绝缘层和保护层之间。

37、在实施例中，电绝缘层可以通过用聚酰胺pa涂布金属层来提供。

38、其他实施例提供了一种制造袋状电池的方法。该方法包括提供多层薄膜包的步骤。此外，该方法包括在多层薄膜包中提供两个电极的步骤。另外，该方法包括在两个电极之间提供隔板的步骤。此外，该方法包括用电解质填充多层薄膜包的步骤，其中多层薄膜包的与电解质接触的保护层包含聚醚醚酮peek。

39、在实施例中，提供多层薄膜包的步骤可以包括以下步骤：提供金属薄膜；用聚醚醚酮涂布金属薄膜的第一侧以获得保护层；折叠金属薄膜以形成包，使得保护层被布置在包内部，至少部分地密封包。

40、在实施例中，提供多层薄膜包的步骤可以包括以下步骤：提供金属薄膜；在金属薄膜的第一侧提供聚醚醚酮薄膜作为保护层；折叠金属薄膜和聚醚醚酮薄膜以形成包，使得聚醚醚酮薄膜被布置在包内部；以及至少部分地密封包。

41、在实施例中，包可以至少部分地借助于焊接和/或粘合来密封。

42、在实施例中，提供多层薄膜包的步骤可以包括以下步骤：用聚酰胺pa涂布金属薄膜的第二侧。

43、在实施例中，在引入两个电极和隔板并且用电解质填充包之后，包可以以完全气密的方式密封。