电池和用于电池的组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种包括X

【技术实现步骤摘要】
电池和用于电池的组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年10月1日提交的美国临时申请第63/086,148号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。


[0003]本公开内容涉及用于电池的组件，特别是用于延迟或防止锂离子电池中的热失控的用于电池的组件。本公开内容还涉及用于制造用于电池的组件的方法以及包括用于电池的组件的电池。

技术介绍

[0004]由于诸如电动车辆和电网能量存储系统的应用以及诸如电动自行车、不间断供电电池系统和铅酸替代电池的其他多单元电池应用的增长，对诸如锂离子电池的电化学能量存储装置的需求不断增长。对于诸如电网存储和电动车辆的大型应用，经常使用以串联阵列和并联阵列连接的多个电化学单元。一旦单元处于热失控模式，由单元产生的热就可能引起相邻单元中的热失控传播反应，可能导致能够点燃整个电池的级联效应。
[0005]尽管已经考虑了降低这样的电池的可燃性的尝试，但是这样的电池大多具有缺点。例如，已经考虑了通过添加阻燃添加剂来改变电解质或者使用本身不可燃的电解质，但是这些方法可能会负面地影响锂离子单元的电化学性能。防止级联热失控的其他方法包括：在单元或单元的分组之间包括增加量的绝缘，以减少在热事件期间的热传递的量。然而，这些方法可能限制可以实现的能量密度的上限。
[0006]随着对具有降低的热失控风险的电池的需求的增加，相应地需要防止或延迟热、能量或这两者向周围单元的扩散的用于电池的材料。

技术实现思路

[0007]本文中公开的是一种用于电池的组件，所述用于电池的组件包括：至少两个电化学单元，在这两个电化学单元之间设置有压力垫；多层冷却翅片，其被设置在至少一个电化学单元的与压力垫相对的一侧上，多层冷却翅片包括绝热层、被设置在绝热层的第一侧上的第一散热箔层以及被设置在绝热层的第二侧上的第二散热箔层；以及冷却板，其基本上垂直于多层冷却翅片并且与多层冷却翅片热接触。
[0008]在一个方面中，还包括的是具有上述用于电池的组件的电池。
[0009]通过以下附图、具体实施方式和所附权利要求举例说明了上述特征和其他特征。
附图说明
[0010]以下附图是被提供以说明本公开内容的示例性方面。说明示例的附图不旨在将根据本公开内容制造的装置限制于本文中阐述的材料、条件或过程参数。
[0011]图1是包括电化学单元和冷却翅片的现有技术的用于电池的组件的图示；
[0012]图2是包括电化学单元和冷却翅片的本公开内容的一方面中的用于电池的组件的图示；
[0013]图3是本公开内容的用于电池的组件的一方面的图示；
[0014]图4是本公开内容的多层冷却翅片的一方面的图示；以及
[0015]图5是具有冷却剂通道的冷却翅片的图示。
具体实施方式
[0016]防止包括多个单元的电池中的热失控是一个难题，原因是与经历热失控的单元相邻的单元可以从事件中吸收足够的能量以使它们升高至其设计的操作温度以上，从而触发相邻单元也进入热失控。引发热失控事件的这种传播可能引起连锁反应，在该连锁反应中，随着单元向相邻单元传递热，存储装置进入一系列级联热失控。
[0017]防止这样的级联热失控事件发生的一种方法是在相邻单元或单元的分组之间并且优选地与相邻单元或单元的分组接触地放置冷却翅片，以用于在单元操作期间的热管理。在电池设计中，冷却翅片可以将能量从 (一个或多个)单元传递到基本上垂直于单元和冷却翅片延伸的冷却板。然而，通常由铝制成的现有技术冷却翅片还具有高的Z方向热导率，其可以将热从诸如袋式单元的单元传递到邻近单元。在图1中示出了通过与冷却板300组装的现有技术铝冷却翅片200从单元100到邻近单元101 的这种热传递。箭头示出了从单元100到邻近单元101的Z方向热传递。
[0018]如本文中使用的，“冷却翅片”是用于从电化学单元的大部分热可用于耗散的宽面耗散热的结构。单个冷却翅片可以位于两个单元之间。薄的冷却翅片可以具有穿过其的一系列通道。冷却翅片可以卡扣配合到位。冷却翅片可以占据小的空间，并直接向电化学单元的至少一个面提供冷却(取决于配置)。示例性冷却翅片由Dana控股公司(Dana Holding Corporation)制造。
[0019]为了防止发生级联热失控事件，多层冷却翅片可以减少Z方向的热导率，从而减少从单元到邻近单元的热传递。多层冷却翅片还可以改进电池的耐火性。
[0020]因此，本文中描述了包括多层冷却翅片的用于电池的组件和电池。如本文中使用的，电化学单元(或“单元”)是包括阳极、阴极和电解质的电池的基本单元。“单元阵列”是指两个或更多个(例如，两个、五个、二十个、五十个或更多个)电化学单元的组件。与多层冷却翅片以及可选地另一电池部件(例如，分离器、集电器、诸如柔性袋的壳体等)相关联的单元或单元阵列在本文中被称为“用于电池的组件”。用于电池的组件和电池可以包括单个电化学单元、单个单元阵列或多个单元阵列。
[0021]可以使用各种各样的电化学单元类型，包括袋式单元、棱柱形单元或圆柱形单元。单个单元或单元阵列可以处于柔性外壳中，例如处于袋式单元中。在一方面中，单元是锂离子单元，例如磷酸锂铁、锂钴氧化物或其他锂金属氧化物单元。可以使用的其他类型的单元包括镍金属氢化物、镍镉、镍锌或银锌。
[0022]本文中描述了多层冷却翅片以及包括多层冷却翅片的用于电池的组件和电池。如图2中所示，多层冷却翅片400吸收从单元100(例如，袋式单元)到邻近单元101的热能，从而防止从单元100到邻近袋式单元 101的热传递。冷却板300与多层冷却翅片400热连通。箭头示出了从单元100到充当Z方向绝缘体的多层冷却翅片400的热传递的方向，从而降低了热
失控的风险。
[0023]在一方面中，如图3所示，用于电池1000的组件包括：至少两个电化学单元500，在所述至少两个电化学单元500之间设置有压力垫600(也被称为压缩垫)；以及多层冷却翅片400，其基本上被设置在基本上垂直于冷却板300的每个电化学单元500的相对侧上。冷却板300与多层冷却翅片400热连通。如本文中使用的“基本上垂直”是指在90度角处，并且包括可以落入用于电池的组件的制造公差(例如，
±
5度或
±
2度或
±
1 度)内的非90度角。
[0024]电化学单元包括棱柱形单元、袋式单元、圆柱形单元等，优选地包括袋式单元。在一方面中，电化学单元是锂离子单元。
[0025]如图4所示，多层冷却翅片400包括设置在绝热层44的第一侧42 上的第一散热箔层40。第二散热箔层46被设置在绝热层44的第二侧48 上。
[0026]第一箔层40和第二箔层46各自独立地具有0.0005英寸至0.039英寸的厚度，优选地0.001英寸至0.005英寸的厚度，并且第一箔层40和第二箔层46各自独立地包括具有高热导率的金属，例如铜、铝、铜合金、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电池的组件，包括：至少两个电化学单元，在所述两个电化学单元之间设置有压力垫；多层冷却翅片，其被设置在至少一个电化学单元的与所述压力垫相对的一侧上，所述多层冷却翅片包括：绝热层，第一散热箔层，其被设置在所述绝热层的第一侧上，以及第二散热箔层，其被设置在所述绝热层的第二侧上；以及冷却板，其基本上垂直于所述多层冷却翅片并且与所述多层冷却翅片热接触。2.根据权利要求1所述的用于电池的组件，其特征在于，所述电化学单元包括袋式单元，并且还包括包裹所述电化学单元的袋。3.根据权利要求1或2所述的用于电池的组件，其特征在于，所述第一散热箔层和所述第二散热箔层各自独立地具有5微米至1000微米的厚度。4.根据权利要求1或2所述的用于电池的组件，其特征在于，所述第一散热箔层和所述第二散热箔层各自独立地包括箔、织造或非织造纤维毡或聚合物泡沫。5.根据权利要求1或2所述的用于电池的组件，其特征在于，所述第一散热箔层、所述第二散热箔层或者所述第一散...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特，
申请(专利权)人：罗杰斯公司，
类型：新型
国别省市：