用于高能量密度装置的围护系统及方法制造方法及图纸

一种围护系统，包括：初级围护层，至少部分地限定初级围护体积，所述初级围护层包括热材料；次级围护层，至少部分地限定次级围护体积，所述次级围护层包括气体捕获材料，其中初级围护层定位在次级围护体积中；以及第三级围护层，至少部分地限定第三级围护体积，所述第三级围护层包括防弹材料，其中次级围护层定位在第三级围护体积中。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及高能量密度装置，如锂离子电池，并且特别地，涉及用于在发生如热失控的故障时围护(contain，容纳，包围)这样的高能量密度装置的系统及方法。
技术介绍
可充电电池用于各种应用中，诸如用在飞行器上和电子装置中(例如，计算机和移动电话)。虽然在市场上可以获得各种类型的可充电电池，但锂离子电池(如锂钴氧化物(LiCoO2)电池)由于其相对高的能量密度以及在部分充电之后不具有电池记忆效应而通常被使用。已知锂离子电池在负荷下和充电期间都会产生热量。因此，在电池应用得益于由锂离子电池提供的高能量密度时，通常采用热管理。锂离子电池的热管理的一个实例涉及物理分离锂离子电池的各个电池单元。锂离子电池的热管理的另一个实例涉及将锂离子电池容纳在能够承受高压的容器中。热管理的又一个实例涉及监测锂离子电池的每个电池单元的温度，以使得使历经过热(overheating)的任何电池单元可以停止工作。尽管已经取得了进展，但本领域的技术人员可继续努力进行锂离子电池围护领域的研究与开发。
技术实现思路
在一个实施例中，所公开的围护系统可以包括：初级围护层，至少部分地限定初级围护体积，初级围护层包括热材料；次级围护层，至少部分地限定次级围护体积，次级围护层包括气体捕获材料，其中初级围护层定位在次级围护体积中；以及第三级围护层，至少部分地限定第三级围护体积，第三级围护体积包括防弹材料，其中次级围护层定位在第三级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括初级围护层和次级围护层；初级围护层至少部分地限定初级围护体积，其包括热材料；次级围护层至少部分地限定次级围护体积，其包括气体捕获材料，其中初级围护层定位在次级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括初级围护层和第三级围护层；初级围护层至少部分地限定初级围护体积，其包括热材料；第三级围护层至少部分地限定第三级围护体积，其包括防弹材料，其中初级围护层定位在第三级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括次级围护层和第三级围护层；次级围护层至少部分地限定次级围护体积，其包括气体捕获材料；第三级围护层至少部分地限定第三级围护体积，其包括防弹材料，其中次级围护层定位在第三级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括初级围护层和高能量密度装置；初级围护层至少部分地限定初级围护体积，其包括热材料，高能量密度装置至少部分地接收在初级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括次级围护层和高能量密度装置；次级围护层至少部分地限定次级围护体积，其包括气体捕获材料，高能量密度装置至少部分地接收在次级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括第三级围护层和高能量密度装置；第三级围护层至少部分地限定第三级围护体积，其包括防弹材料，高能量密度装置至少部分地接收在第三级围护体积中。在另一个实施例中，所公开的围护系统可以包括：初级围护层，至少部分地限定初级围护体积，其中初级围护层包括相变材料和载体，其中相变材料由载体支撑；次级围护层，至少部分地限定次级围护体积，其中初级围护层定位在次级围护体积中，且其中次级围护层包括透气层、不透气层以及位于透气层与不透气层之间的气体捕获材料；以及第三级围护层，至少部分地限定第三级围护体积，其中次级围护层定位在第三级围护体积中，且其中第三级围护层包括衬垫材料以及连接至衬垫材料的膨胀材料。在又一个实施例中，所公开的围护方法可以包括：步骤(1)提供高能量密度装置；步骤(2)至少部分地将高能量密度装置封装在包括热材料的初级围护层内；步骤(3)将初级围护层封装在包括气体捕获材料的次级围护层内；步骤(4)将次级围护层封装在包括防弹材料的第三级围护层内。从以下详细描述、附图以及所附权利要求中，所公开的用于高能量密度装置的围护系统及方法的其他实施例将变得显而易见。附图说明图1为所公开的用于高能量密度装置的围护系统的一个实施例的剖面图；图2为图1的围护系统的初级围护层的俯视图，其示出为应用于具有多个电池单元的高能量密度装置；图3为图2所示初级围护层的侧视图；图4为图1的围护系统的初级围护层的一个方面的剖面图；图5为图1的围护系统的初级围护层的另一个方面的透视图；图6为图5的初级围护层的特写视图；图7为图1的围护系统的次级围护层的剖面图；图8为用于将次级围护层支撑在初级围护层之上的支撑结构的示意性侧视图；图9为定位在图8的支撑结构之上的次级围护层的示意性侧视图；图10为图1的围护系统的第三级围护层的一个方面的剖面图；图11为图1的围护系统的第三级围护层的另一个方面的剖面图；图12为用于将第三级围护层支撑在次级围护层之上的支撑结构的示意性侧视图；图13为定位在图12的支撑结构之上的第三级围护层的示意性侧视图；图14为描述所公开的用于高能量密度装置的围护方法的一个实施例的流程图；图15为飞行器制造及保养方法的流程图；以及图16为飞行器的框图。具体实施方式参照图1，公开的是用于高能量密度装置12的围护系统的一个实施例，围护系统通常标为10。高能量密度装置12可定位在围护系统10内。因此，围护系统10可以至少部分地容纳来自高能量密度装置12的热量、气体、液体和/或固体(例如，颗粒或散块)。如本文所用的“高能量密度装置”广义上指：不论是通过存储或发电(generation)，对于装置的每单位体积(或质量)产生相对高的电能量的
任何电能源。作为一个非限制性实例，高能量密度装置12可以是电池，如锂离子电池。作为另一个非限制性实例，高能量密度装置12可以是燃料电池，诸如质子交换膜燃料电池或固体氧化物燃料电池。作为又一个非限制性实例，高能量密度装置12可以是超级电容器。围护系统10包括初级围护层14、次级围护层16和/或第三级围护层18。次级围护层16可以定位在第三级围护层18内。初级围护层14可以定位在次级围护层16内。高能量密度装置12可以定位在初级围护层14内。虽然示出并描述了具有三个围护层(初级围护层14、次级围护层16和第三级围护层18)的围护系统10，但在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以将一个或多个附加围护层并入围护系统10中。附加围护层可以具有与初级围护层14、次级围护层16或第三级围护层18相同(或相似)的功能。可替换地，附加围护层的功能可以与初级围护层14、次级围护层16或第三级围护层18的功能不同。此外，尽管示出并描述了具有三个围护层(初级围护层14、次级围护层16和第三级围护层18)的围护系统10，但可以通过使用具有少于所公开的三个围护层14、16、18的围护层的围护系统10来获得优点。这种修改将不会导致脱离本公开内容的范围。例如，在一种变型中，围护系统10只包括初级围护层14和次级围护层16。在另一种变型中，围护系统10只包括初级围护层14和第三级围护层18。在另一种变型中，围护系统10只包括次级围护层16和第三级围护层18。在又一种变型中，围护系统10只包括一个围护层，诸如，只包括初级围护层14，只包括次级围护层16，或只包括第三级围护层18。如图1所示，所公开的围护系统10可安装于基座结构20。例如，围护系统10的围护层14、16、18中的一个或多个围护层可连接至基座结构20。基座结构20可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种围护系统(10)，包括：初级围护层(14)，至少部分地限定初级围护体积(30)，所述初级围护层包括热材料；次级围护层(16)，至少部分地限定次级围护体积(22)，所述次级围护层包括气体捕获材料(72)，其中所述初级围护层定位在所述次级围护体积中；以及第三级围护层(18)，至少部分地限定第三级围护体积(24)，所述第三级围护层包括防弹材料，其中所述次级围护层定位在所述第三级围护体积中。

【技术特征摘要】
2015.02.09 US 14/616,8171.一种围护系统(10)，包括：初级围护层(14)，至少部分地限定初级围护体积(30)，所述初级围护层包括热材料；次级围护层(16)，至少部分地限定次级围护体积(22)，所述次级围护层包括气体捕获材料(72)，其中所述初级围护层定位在所述次级围护体积中；以及第三级围护层(18)，至少部分地限定第三级围护体积(24)，所述第三级围护层包括防弹材料，其中所述次级围护层定位在所述第三级围护体积中。2.根据权利要求1所述的围护系统(10)，所述围护系统还包括高能量密度装置(12)，其中所述高能量密度装置至少部分地定位在所述初级围护体积中，其中所述高能量密度装置包括电池和燃料电池中的一者。3.根据权利要求2所述的围护系统(10)，其中，所述高能量密度装置(12)包括多个子单元(12A-12D)，其中所述初级围护层(14)包括多个初级围护单元(14A-14D)，并且其中所述多个子单元中的每个子单元至少部分地定位在所述多个初级围护单元中的相关初级围护单元中。4.根据权利要求1所述的围护系统(10)，所述围护系统还包括基座结构(20)，其中所述次级围护层(16)连接至所述基座结构以限定所述次级围护体积(22)，并且其中所述第三级围护层(18)连接至所述基座结构以限定所述第三级围护体积(24)。5.根据权利要求1所述的围护系统(10)，其中，所述初级围护层(14)构造为套筒、罩和容器中的一者。6.根据权利要求1所述的围护系统(10)，其中，所述热材料包括聚合物，所述聚合物包括：具有至少100℃的玻璃转变温度的热塑性聚合物，具有至少125℃的玻璃转变温度的热塑性聚合物，所述聚合物选自包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚酰亚胺及其组合的组或包括硅酮。7.根据权利要求1所述的围护系统(10)，其中，所述热材料包括相变材料(42、62)，所述相变...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·N·哈里斯，丹尼尔·B·斯莱顿，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US