包括聚合物的电池组系统技术方案

包括聚合物的电池组系统的示例是冷却系统、热管理系统以及液体泄漏控制系统。冷却系统和热管理系统可包括上临界溶解温度(UCST)聚合物或者下临界溶解温度(LCST)聚合物。液体泄漏控制系统包括超吸收性聚合物。

Battery pack system comprising polymers

Examples of polymer battery systems are cooling systems, heat management systems, and liquid leakage control systems. The cooling system and the heat management system may include an upper critical solution temperature (UCST) polymer or a lower critical solution temperature (LCST) polymer. Liquid leakage control systems include superabsorbent polymers.

【技术实现步骤摘要】
包括聚合物的电池组系统
本专利技术总地涉及包括聚合物的电池组系统。
技术介绍
锂离子基电池具有较高的性能，但该性能会受到电池温度的不利影响。低温(例如，-10℃或更低)会减小电池能量(放电容量)和功率(操作电压)。高温(高于45℃)会显著地缩短电池寿命。
技术实现思路
包括聚合物的电池组系统的示例是冷却系统、热管理系统以及液体泄漏控制系统。本文公开的冷却系统和热管理系统包括上临界溶解温度(UCST)聚合物或者下临界溶解温度(LCST)聚合物。本文公开的液体泄漏控制系统包括超吸收性聚合物。附图说明本专利技术的示例的特征通过参照以下详细描述和附图会变得显而易见，其中类似的附图标记对应于类似的、尽管可能不相同的部件。为了简洁，具有前述功能的附图标记或特征可以或者可以并不结合它们所出现的其它附图进行描述。图1是冷却系统的示例的立体图。图2A是冷却系统的包括流体冷却剂通道的一部分的沿着图1中剖线2-2剖取的剖视图，其中该流体冷却剂通道包括上临界溶解温度(UCST)聚合物或者下临界溶解温度(LCST)聚合物来作为内部聚合物层，并且流体冷却剂通道中的UCST聚合物或者LCST聚合物以及溶剂处于分离的相中。图2B是与图2A类似的视图，除了以单个相示出UCST聚合物和溶剂或者LCST聚合物和溶剂以外。图3是热管理系统的示例的示意的和部分剖视图。图4是液体泄漏系统的示例的分解立体图。图5是电池组的示例的示意图。图6A至6F一起示出电池组组装过程。图7是包括本文公开的电池组的示例的车辆的半示意立体图。具体实施方式本文公开的示例系统采用各种类型的聚合物，以改进加热和冷却或者改进锂离子电池组内的泄漏控制。一些示例系统采用灵敏聚合物、确切地是上临界溶解温度(UCST)聚合物或者下临界溶解温度(LCST)聚合物，其具有在低于某一温度或者高于某一温度的情形下从水溶液或非水溶液中分离的相。一些灵敏聚合物同时具有UCST和LCST。其它示例系统采用超吸收性聚合物(即，搪塑粉末)，其可相对于液体自身的质量而吸收并且保持极大量的液体。示例系统包括冷却系统、热管理系统以及泄漏控制系统。除了适合于用在锂离子电池组中以外，各种系统可用在其他应用中。例如，这些示例系统可用在能够在操作期间产生热量的任何电子系统中。如图1所示，本文公开的其它示例系统是冷却系统10。冷却系统10包括冷却板12和限定在冷却板12中的冷却剂流体通道14。在一示例中，冷却板12可以是导热材料(例如，金属)的单个板，其具有模制或以其它方式形成在其中的冷却剂流体通道14，或者可以是导热材料(例如，金属)的两个板，其一起限定冷却剂流体通道14。在又一示例中，冷却板12可由导热材料的顶板(其面向电池组中的单元或模块)和导热材料或非导热材料的底板(其面向电池组中的托盘)所形成。作为示例，底板可以是金属或塑料。底板的示例包括铝、钢、镁、铜、有机聚合物等等。例如图2A和图2B中所示，冷却流体通道14可限定在两个金属板16A、16B之间。金属板16a、16b可以由铝、钢、铜、锰等形成，并且可经由焊接、粘合剂或者其他合适的紧固过程或机构来粘附在一起。导热材料顶板的厚度可以在从约0.2mm至约3.0mm的范围内。包括冷却剂流体通道14的间隔/高度的整个冷却板12可具有范围在从约0.5mm至约40mm的厚度。冷却剂流体通道14配置成运载其中的流体18(图2A和图2B)。在本文公开的冷却系统10的示例中，流体18是水溶液/溶剂，其能与UCST聚合物或者LCST聚合物形成单个相，并且也可以是从UCST聚合物或LCST聚合物分离的相。可将流体18泵送贯通冷却剂流体通道以冷却电池组的其中包括冷却系统10的单元。流体18的示例是水。流体的另一示例是水和防冻剂或冷却剂(例如，可从普列斯通获得的)的混合物。作为一个示例，流体18可以是水和的1∶1混合物。如图2A和图2B中所示，冷却剂流体通道14包括外部聚合物层20。外部聚合物层20的示例包括聚乙烯、聚苯乙烯等等。例如图2A和图2B中所示，冷却剂流体通道14还包括内部聚合物22，其具有UCST或LCST。UCST是这样一个临界温度点，低于该临界温度点，内部聚合物22和流体18是相分离的(图2A)，而高于该临界温度点，内部聚合物22和流体18是能完全混溶的(图2B)。当内部聚合物22是UCST聚合物并且冷却系统10的温度低于UCST时，内部聚合物22和流体18分别是冷却剂流体通道14的内部聚合物涂层22’以及容纳在冷却剂流体通道14内的液体流体18(图2A)。然而，当冷却系统10的温度高于UCST时，内部聚合物22链解开(在图2B中示作22’)并且变得能与流体18混溶。在较高的温度下，UCST聚合物和流体18形成单个凝胶相。UCST的聚合物的示例包括聚(磺基甜菜碱)、聚环氧乙烷、聚乙烯基甲基醚、疏水改性的聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸、聚(尿嘧啶丙烯酸酯)、聚((甲基)丙烯酰胺-共-N-乙酰丙烯酰胺)、聚(N-丙烯酰天冬酰胺)、聚(N-丙烯酰谷氨酰胺)以及聚(N-甲基丙烯酰基天冬酰胺)。当选择UCST聚合物时，可考虑聚合物的吸热能力。吸热能力与聚合物结构和分子量相关，并且由此当选择UCST聚合物时可考虑这些聚合物的特征。包含具有UCST的内部聚合物22具有若干优点。当聚合物22、22’和流体18处于凝胶相时，在冷却剂流体通道14中并不存在游离液体，并且这会降低流体泄漏的风险。附加地，内部聚合物22保持在冷却剂流体通道14中。除了用作冷却系统10中的内部聚合物22以外，UCST聚合物也可用在冷却系统10的传感器中。该传感器可定位在冷却剂流体入口14i和冷却剂流体出口14o处，以用作闸门来基于温度控制流体18的流动。LCST是这样一个临界温度点，高于该临界温度点，内部聚合物22和流体18是相分离的(图2A)，而低于该临界温度点，内部聚合物22和流体18是能完全混溶的(图2B)。当内部聚合物22是LCST聚合物并且冷却系统10的温度高于LCST时，内部聚合物22和流体18分别是冷却剂流体通道14的内部聚合物涂层22’以及容纳在冷却剂流体通道14内的液体流体18(图2A)。然而，当冷却系统10的温度低于LCST时，内部聚合物22链解开(在图2B中示作22’)并且变得能与流体18混溶。在较低的温度下，LCST聚合物和流体18形成单个凝胶相。LCST聚合物的示例包括聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚[2-(二甲基氨基)甲基丙烯酸乙酯]、聚乙二醇以及聚环氧乙烷。当选择LCST聚合物时，可考虑聚合物的吸热能力。吸热能力与聚合物结构和分子量相关，并且由此当选择LCST聚合物时可考虑这些聚合物的特征。在用在电池组中的冷却系统10的一个示例中，内部聚合物22是LCST聚合物，其具有30℃来作为LCST。在示例中，循环在低于30℃的温度下并不开启，因为LCST聚合物和流体18形成单个凝胶相，并且循环在高于33℃的温度下开启，因为LCST聚合物是固体层22’并且流体18循环通过冷却剂流体通道14。包含具有LCST的内部聚合物22具有若干优点。当聚合物22和流体18处于凝胶相时，在冷却剂流体通道14中并不存在游离液体，且这会降低流体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却系统，其包括：冷却板；冷却剂流体通道，其限定在所述冷却板中；以及溶剂，其运载于所述冷却剂流体通道中，其中所述溶剂选自水或水和冷却剂的组合物；其中所述冷却剂流体通道包括：外部聚合物层；以及内部聚合物，其具有上临界溶解温度(UCST)或下临界溶解温度(LCST)，且其中：在高于所述UCST的温度下，具有所述UCST的所述内部聚合物和所述溶剂是单个凝胶相，而在低于所述UCST的温度下，具有所述UCST的所述内部聚合物和所述溶剂是分离的相；或者在低于所述LCST的温度下，具有所述LCST的所述内部聚合物和所述溶剂是单个凝胶相，而在高于所述LCST的温度下，具有所述LCST的所述内部聚合物和所述溶剂是分离的相。

【技术特征摘要】
2016.03.17 US 15/0733011.一种冷却系统，其包括：冷却板；冷却剂流体通道，其限定在所述冷却板中；以及溶剂，其运载于所述冷却剂流体通道中，其中所述溶剂选自水或水和冷却剂的组合物；其中所述冷却剂流体通道包括：外部聚合物层；以及内部聚合物，其具有上临界溶解温度(UCST)或下临界溶解温度(LCST)，且其中：在高于所述UCST的温度下，具有所述UCST的所述内部聚合物和所述溶剂是单个凝胶相，而在低于所述UCST的温度下，具有所述UCST的所述内部聚合物和所述溶剂是分离的相；或者在低于所述LCST的温度下，具有所述LCST的所述内部聚合物和所述溶剂是单个凝胶相，而在高于所述LCST的温度下，具有所述LCST的所述内部聚合物和所述溶剂是分离的相。2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中如下方面之一：所述内部聚合物具有所述UCST并且选自：聚(磺基甜菜碱)、聚环氧乙烷、聚乙烯基甲基醚、疏水改性的聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸、聚(尿嘧啶丙烯酸酯)、聚((甲基)丙烯酰胺-共-N-乙酰丙烯酰胺)、聚(N-丙烯酰天冬酰胺)、聚(N-丙烯酰谷氨酰胺)以及聚(N-甲基丙烯酰基天冬酰胺)；或者所述内部聚合物具有所述LCST并且选自：聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)、聚(N-乙烯基己内酰胺)、聚[2-(二甲基氨基)甲基丙烯酸乙酯]、聚乙二醇以及聚环氧乙烷。3.根据权利要求1所述的冷却系统，其中所述冷却板包括导热材料的顶板和导热材料或非导热材料的底板，且其中所述顶板和所述底板粘附在一起。4.一种液体泄漏控制系统，其包括：根据权利要求1所述的冷却板；接口垫，其定位成与所述冷却板的一个表面接触；以及隔离垫，其定位成与所述冷却板的相对表面接触；其中所述接口垫和所述隔离垫中的每一者都由超吸收性聚合物形成，所述超吸收性聚合物选自：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺共聚物、乙烯马来酸酐共聚物、交联羧甲基纤维素、聚乙烯醇共聚物、交联聚环氧乙烷以及聚丙烯腈的淀粉接枝共聚物。5.一种热管理系统，其包括：多个电池单元；以及隔热机构，其定位在相邻的电池单元之间，所述隔热机构包括：导热材料壳体；溶剂，其容纳在所述壳体内；以及聚合物，其具有上临界溶解温度(UCST)或下临界溶解温度(LCST)并且容纳在所述壳体内，其中：在高于所述UCST的温度下，具有所述UCST的所述聚合物和所述溶剂是单个凝胶相，而在低于所述UCST的温度下，具有所述UCST的所述聚合物和所述溶剂是分离的相；或者在低于所述LCST的温度下，具有所述LCST的所述聚合物和所述溶剂是单个凝胶相，而在高于所述LCST的温度下，具有所述LCST的所述聚合物和所述溶剂是分离的相。6.根据权利要求5所述的热管理系统，其中所述溶剂选自水和有机溶剂；所述导热材料壳体选自：碳纳米管、铜、石墨、金、镍、银以及钛；以及如下方面之一：i)所述内部聚合物具有所述UCST并且选自：聚(磺基甜菜碱)、聚环氧乙烷、聚乙烯基甲基醚、疏水改性的聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸、聚(尿嘧啶丙烯酸酯)、聚((甲基)丙烯酰胺-共-N-乙酰丙烯酰胺)、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·蔡，J·沈，Z·史，T·王，W·Z·普塔辛基，S·T·邓莫尔，W·J·华莱士，H·X·秦，L·杨，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US