用于大容量能量电芯的热失控缓解系统技术方案

提供了一种电芯组件组，该电芯组件组包括：多个电芯组件，各个电芯组件包括电化学电芯和围绕电化学电芯的外包装；泡沫片材，其被定位成与一个电芯组件的一个侧面相邻；多个热板，各个热板被定位在两个电芯组件之间；以及至少一个间隔件，其被定位在一个热板与一个电芯组件之间。多个电芯组件中的各个电芯组件的各个外包装包括具有与电芯组件的电化学电芯的后壁接合的内表面的主体、具有与电芯组件的电化学电芯的前壁接合的火焰屏障的第一部分、以及与第一部分的外表面接合的第二部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于大容量能量电芯的热失控缓解系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年12月22日提交的名为“THERMALRUNAWAYMITIGATIONSYSTEMANDMETHODS”的美国临时S/N62/609466和2018年5月4日提交的名为“THERMALRUNAWAYMITIGATIONSYSTEMFORHIGHCAPACITYENERGYCELL”的美国临时S/N62/667146的优先权，其全部披露在此通过引用明确并入本文。
本公开总体涉及热失控缓解的设备、方法和系统，并且更具体地，涉及防止热失控在相邻电化学电芯(cell)之间的传播的系统。
技术介绍
包含一个或更多个可充电电化学电芯(诸如，锂离子电芯)的电池组(batterypack)适用于各种应用，包括在工业上需要紧凑型关键任务级电源的多用途汽车。然而，这些电池组可能容易出现热失控，热失控是内部热生成的速率超过热可以被释放的速率时产生的。这导致反应速率和热生成的增加，这又可能最终导致生成足够的热，使得电池以及电池附近的材料燃烧。电芯内的短路、电芯使用不当、物理滥用、制造缺陷或电芯暴露至极端外部温度可能会引发热失控。热失控事件可以使整个电芯加热至900℃或更高温度。由于经历热失控的电芯的温度升高，电池组内的相邻电芯的温度也会升高。如果允许这些相邻电芯的温度不受阻碍地升高，则相邻电芯也可能进入热失控状态，从而导致级联效应，其中，热失控在单个电芯内的开始在整个电池组中传播。作为结果，来自电池组的电力被中断，并且采用电池组的系统更可能因热能的相关释放而引起附带损害。已经采用了各种方法来降低热失控的风险或降低热失控传播的风险。例如，方法包括：使电池端子绝缘并且使用专门设计的电池存储容器，以降低在存储和/或处理期间短路的风险；开发新电芯化学物质和/或修改现有电芯化学物质；在电芯级别提供附加屏蔽，从而抑制热能从经历热失控的电芯流到相邻电芯；使用间隔件组件将经历热失控的电池的位置保持在电池组内的预定位置，从而有助于将对相邻电芯的热影响降至最小程度；以及使用一个或更多个热障元件来防止在一组电芯中开始的热失控事件传播到相邻组的电芯。
技术实现思路
在一个实施方式中，本专利技术提供了一种电芯组件，其包括：电化学电芯，所述电化学电芯包括正极和负极，所述正极和所述负极均从外壳延伸，所述外壳包括前壁和后壁；以及外包装，所述外包装包括具有与所述电化学电芯的所述后壁接合的内表面的主体、具有与所述电化学电芯的所述前壁接合的火焰屏障的第一部分、以及与所述第一部分的外表面接合的第二部分；其中，所述正极或所述负极中的一者延伸穿过由所述外包装形成的上开口，并且所述正极或所述负极中的另一者延伸穿过由所述外包装形成的下开口。在本实施方式的一个方面中，所述主体的所述第二部分包括与所述第一部分的所述外表面接合以将所述第二部分固定到所述第一部分的胶带条。在该方面的变型中，所述胶带条由丙烯酸基材料形成。在另一变型中，所述胶带条被定位成与所述外包装主体的第一侧边缘相邻，并且所述火焰屏障被定位成与所述外包装主体的相反的第二侧边缘相邻。在本实施方式的另一方面中，所述外壳包括：被定位成与所述外包装的第一折叠边缘相邻的第一侧壁和被定位成与所述外包装的第二折叠边缘相邻的第二侧壁。在另一方面中，所述外壳包括被定位成与外包装的上边缘相邻的上壁和被定位成与所述外包装的下边缘相邻的下壁。在又一方面中，所述电化学电芯是具有至少45安培/小时额定值的锂离子电芯。在本实施方式的又一方面中，所述外包装由具有至少0.007英寸厚度的芳纶纤维材料形成。在另一方面中，所述火焰屏障由具有至少0.006英寸厚度的陶瓷涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯片材形成。在本公开的另一个实施方式中，提供了一种组装电芯组件的方法，该方法包括：将电化学电芯定位在外包装的主体的内表面上，使得所述电化学电芯的外壳的后壁平放在所述外包装主体的内表面上，并且所述电化学电芯的侧壁基本上与所述外包装主体的折痕对齐；在所述折痕处，将所述外包装主体的第一部分折叠在所述电化学电芯上，使得设置在所述第一部分上的火焰屏障接触所述外壳的前壁；以及将所述外包装主体的第二部分折叠到所述外包装主体的所述第一部分上。本实施方式的一个方面还包括：从附接到所述第二部分的胶带条移除保护衬垫，并且使用所述胶带条将所述第二部分固定到所述第一部分。另一方面还包括利用聚合物树脂至少部分地封装所述外包装主体，所述聚合物树脂被构造成在脱气事件期间破裂以引导气体远离所述电化学电芯。在又一实施方式中，本专利技术提供了一种电芯组件组，其包括：多个电芯组件，各个电芯组件包括电化学电芯和围绕所述电化学电芯的外包装；泡沫片材，所述泡沫片材被定位成与所述多个电芯组件的一个电芯组件的一个侧面相邻；多个热板，各个热板被定位在所述多个电芯组件中的两个电芯组件之间；以及至少一个间隔件，所述至少一个间隔件被定位在所述多个热板中的一个热板与所述多个电芯组件中的一个电芯组件之间；其中，所述多个电芯组件中的各个电芯组件的各个外包装包括具有与所述电芯组件的所述电化学电芯的所述后壁接合的内表面的主体、具有与所述电芯组件的所述电化学电芯的所述前壁接合的火焰屏障的第一部分、以及与所述第一部分的外表面接合的第二部分。在本实施方式的一个方面中，所述多个热板中的至少一个热板由铝形成。在另一方面中，所述多个热板中的各个热板围绕所述电化学电芯的至少三个侧面延伸。在又一方面中，所述多个热板中的各个热板热联接至包含所述电芯组件组的壳体。本实施方式的又一方面还包括至少部分地封装所述多个电化学电芯和所述多个热板的聚合物树脂。在该方面的变型中，在所述多个电化学电芯中的任一个或更多个电化学电芯的脱气事件期间，所述聚合物树脂被构造成破裂以引导气体远离所述多个电化学电芯中的一个或更多个电化学电芯。在又一方面中，所述一个电芯组件的另一个侧面被定位成与第一热板的一个侧面相邻，所述第一热板的另一个侧面被定位成与第一间隔件的一个侧面相邻，所述第一间隔件的另一个侧面被定位成与所述多个电芯组件的第二电芯组件的一个侧面相邻，所述第二电芯组件的另一个侧面被定位成与第二热板的一个侧面相邻，所述第二热板的另一个侧面被定位成与第三电芯组件的一个侧面相邻，第三电芯组件的另一个侧面被定位成与第三热板的一个侧面相邻，并且所述第三热板的另一个侧面被定位成与第二间隔件的一个侧面相邻。在另一方面中，各个外包装的所述第二部分包括与所述第一部分的外表面接合以将所述第二部分固定到所述第一部分的胶带条。在该方面的变型中，各个胶带条由丙烯酸基材料形成。在另一种变型中，各个胶带条被定位成与其对应外包装的第一侧边缘相邻，而且各个火焰屏障被定位成与所述对应外包装的相反的第二侧边缘相邻。在本实施方式的又一方面中，各个电芯组件的所述电化学电芯是具有至少45安培/小时额定值的锂离子电芯。在另一方面中，各个外包装包括由至少0.007英寸厚度的芳纶纤维材料形成的主体。在另一方面中，各个外包装的火焰屏障由具有至少0.006英寸厚度的陶瓷涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯片材形成。本公开还提供了一种电池模块组件，其包括根据本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电芯组件，所述电芯组件包括：/n电化学电芯，所述电化学电芯包括均从外壳延伸的正极和负极，所述外壳包括前壁和后壁；以及/n外包装，所述外包装包括具有与所述电化学电芯的所述后壁接合的内表面的主体、具有与所述电化学电芯的所述前壁接合的火焰屏障的第一部分、以及与所述第一部分的外表面接合的第二部分；/n其中，所述正极或所述负极中的一者延伸穿过由所述外包装形成的上开口，并且所述正极或所述负极中的另一者延伸穿过由所述外包装形成的下开口。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 US 62/609,466;20180504 US 62/667,1461.一种电芯组件，所述电芯组件包括：
电化学电芯，所述电化学电芯包括均从外壳延伸的正极和负极，所述外壳包括前壁和后壁；以及
外包装，所述外包装包括具有与所述电化学电芯的所述后壁接合的内表面的主体、具有与所述电化学电芯的所述前壁接合的火焰屏障的第一部分、以及与所述第一部分的外表面接合的第二部分；
其中，所述正极或所述负极中的一者延伸穿过由所述外包装形成的上开口，并且所述正极或所述负极中的另一者延伸穿过由所述外包装形成的下开口。


2.根据权利要求1所述的电芯组件，其中，所述主体的所述第二部分包括与所述第一部分的所述外表面接合以将所述第二部分固定到所述第一部分的胶带条。


3.根据权利要求2所述的电芯组件，其中，所述胶带条由丙烯酸基材料形成。


4.根据权利要求2所述的电芯组件，其中，所述胶带条被定位成与所述外包装主体的第一侧边缘相邻，并且所述火焰屏障被定位成与所述外包装主体的相反的第二侧边缘相邻。


5.根据权利要求1所述的电芯组件，其中，所述外壳包括被定位成与所述外包装的第一折叠边缘相邻的第一侧壁和被定位成与所述外包装的第二折叠边缘相邻的第二侧壁。


6.根据权利要求1所述的电芯组件，其中，所述外壳包括被定位成与所述外包装的上边缘相邻的上壁和被定位成与所述外包装的下边缘相邻的下壁。


7.根据权利要求1所述的电芯组件，其中，所述电化学电芯是具有至少45安培/小时额定值的锂离子电芯。


8.根据权利要求1所述的电芯组件，其中，所述外包装主体由具有至少0.007英寸厚度的芳纶纤维材料形成。


9.根据权利要求1所述的电芯组件，其中，所述火焰屏障由具有至少0.006英寸厚度的陶瓷涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯片材形成。


10.一种用于组装电芯组件的方法，所述方法包括：
将电化学电芯定位在外包装主体的内表面上，使得所述电化学电芯的外壳的后壁平放在所述外包装主体的内表面上，并且所述电化学电芯的侧壁基本上与所述外包装主体的折痕对齐；
在所述折痕处，将所述外包装主体的第一部分折叠在所述电化学电芯上，使得设置在所述第一部分上的火焰屏障接触所述外壳的前壁；以及
将所述外包装主体的第二部分折叠到所述外包装主体的所述第一部分上。


11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：从附接到所述第二部分的胶带条移除保护衬纸，并且使用所述胶带条将所述第二部分固定到所述第一部分。


12.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：利用聚合物树脂至少部分地封装所述外包装主体，所述聚合物树脂被构造成在脱气事件期间破裂以引导气体远离所述电化学电芯。


13.一种电芯组件组，所述电芯组件组包括：
多个电芯组件，各个电芯组件包括电化学电芯和围绕所述电化学电芯的外包装；

【专利技术属性】
技术研发人员：L·希里格斯，D·里格尔斯，P·A·丹尼尔，A·G·拉米，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US