用于减轻电池组中的热失控的包含水合物的热障组件制造技术

本发明专利技术公开了用于减轻电池组中的热失控的包含水合物的热障组件。根据本公开的各个方面的用于电化学电池的热障组件包含功能材料。功能材料包含金属碳酸盐的水合物和金属磷酸盐的水合物中的至少一种。功能材料被构造成在大于或等于约100℃的第一温度下释放水蒸气，并且在大于或等于约300℃的第二温度下分解以释放气态阻燃剂。根据本公开的各个方面的另一热障组件包含水合物和阻燃剂。水合物被构造成在大于或等于约100℃的第一温度下释放大于或等于约1 kg的量的水。阻燃剂被构造成在大于或等于约300℃的第二温度下分解。等于约300℃的第二温度下分解。等于约300℃的第二温度下分解。

【技术实现步骤摘要】
用于减轻电池组中的热失控的包含水合物的热障组件


[0001]本专利技术公开了一种用于电化学电池的热障组件和一种组装电池组包的方法。

技术介绍

[0002]本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
[0003]本公开涉及用于电化学电池（cell）/电池组（battery）的包含水合物的热障组件以减少或最小化热失控扩展事件。本公开还涉及包括热障组件和/或热障组装件的电池组包（battery pack）。
[0004]需要先进的能量存储装置和系统来满足各种产品的能量和/或功率要求，包括汽车产品，例如起动
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停止系统(例如，12V起动
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停止系统)、电池组辅助系统、混合动力电动车辆(“HEV”)和电动车辆(“EV”)。锂离子电化学或电池组通常包括多个电池，所述电池可以以堆叠电连接以增加整体输出。特别地，电池组电池可包括交替的正电极和负电极，其中在所述正电极和所述负电极之间设置有隔离件以限定堆叠。这些电池组电池因此形成电池组模块。所述模块可组装成电池组包，该电池组包设置在外壳或电池组壳体或罩壳中。

技术实现思路

[0005]本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
[0006]在各个方面，本公开提供了一种用于电化学电池的热障组件。热障组件包含功能材料。功能材料包含金属碳酸盐的水合物和金属磷酸盐的水合物中的至少一种。功能材料被配置成在大于或等于约100℃的第一温度下释放水蒸气。功能材料被配置成在大于或等于约300℃的第二温度下分解以释放气态阻燃剂。
[0007]在一个方面，功能材料包含金属碳酸盐的水合物。气态阻燃剂包含二氧化碳。
[0008]在一个方面，金属碳酸盐选自：碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸铈、碳酸钡、碳酸铜、碳酸锌、碳酸铁或其任何组合，以及其组合。
[0009]在一个方面，功能材料包含金属磷酸盐的水合物。气态阻燃剂包含磷自由基（phosphor radical）。
[0010]在一个方面，金属磷酸盐选自：磷酸铵、磷酸镁、磷酸钙、磷酸铁、磷酸钠、磷酸钙、磷酸铁和或其组合，以及其组合。
[0011]在一个方面，热障组件还包含另一种水合物。所述水合物选自：硫酸铵水合物、硫酸钙水合物、硫酸铝水合物、硫酸铜水合物、硫酸镁水合物、硫酸锌水合物、硫酸锆水合物、硫酸氧钒水合物（vanadium oxide sulfate hydrate）或其组合。
[0012]在一个方面，热障组件还包括多孔玻璃纤维毡和多个颗粒。多个颗粒设置在多孔玻璃纤维毡的孔中。多个颗粒包含功能材料。
[0013]在一个方面，热障组件还包含聚合物粘合剂。
[0014]在一个方面，热障组件具有大于或等于约40%至小于或等于约60%的孔隙率。
[0015]在一个方面，热障组件被配置成吸收大于或等于约1 MJ的热。
[0016]在各个方面，本公开提供了一种用于电化学电池的热障组件。所述热障组件包含水合物和阻燃剂。水合物被配置成在大于或等于约100℃的第一温度下释放大于或等于约1 kg的量的水。阻燃剂被配置成在大于或等于约300℃的第二温度下分解。
[0017]在一个方面，水合物选自：硫酸铵水合物、硫酸钙水合物、硫酸铝水合物、硫酸铜水合物、硫酸镁水合物、硫酸锌水合物、硫酸锆水合物、硫酸氧钒水合物，及其组合。
[0018]在一个方面，阻燃剂选自：(NH4)3PO4、Al(OH)3、Mg(OH)2、Mg3Ca(CO3)4、MgCO3、NaNO3、K2CO3、Na2CO3、KCl、NaCl及其组合。
[0019]在各个方面，本公开提供了一种组装电池组包的方法。该方法包括并入功能材料以与电池组电池热接触。功能材料包含金属碳酸盐的水合物和金属磷酸盐的水合物中的至少一种。功能材料被配置成在大于或等于约100℃的第一温度下释放水蒸气。功能材料被配置成在大于或等于约300℃的第二温度下分解以释放气态阻燃剂。方法还包括将电池组电池和功能材料包封在壳体中。
[0020]在一个方面，方法还包括制备热障组件，其包含玻璃纤维毡和在玻璃纤维毡的孔中的多个颗粒。所述多个颗粒包含功能材料。所述并入包括将热障组件设置为与电池组电池热接触。
[0021]在一个方面，制备包括制备包含多个颗粒的浆料。制备还包括使用真空渗透或浸涂以将浆料并入孔中。制备还包括至少部分地干燥浆料以降低浆料的液体含量。
[0022]在一个方面，玻璃纤维毡的孔隙率大于或等于约90%，并且热障组件的孔隙率大于或等于约40%至小于或等于约60%。
[0023]在一个方面，并入包括制备包含多个颗粒的浆料。多个颗粒包含功能材料。并入进一步包括将浆料设置在电池组包的空隙空间的至少一部分中。制备还包括通过至少部分干燥浆料以降低浆料的水分含量来形成热障组件。
[0024]在一个方面，制备包括将多个颗粒与水性粘合剂混合。
[0025]在一个方面，热障组件的孔隙率大于或等于约40%至小于或等于约60%。
[0026]本专利技术公开了以下实施方案：方案1. 一种用于电化学电池的热障组件，包含：一种功能材料，所述功能材料包含金属碳酸盐的水合物和金属磷酸盐的水合物中的至少一种，其中所述功能材料被配置成在大于或等于约100℃的第一温度下释放水蒸气，并且在大于或等于约300℃的第二温度下分解以释放气态阻燃剂。
[0027]方案2.根据实施方案1所述的热障组件，其中所述功能材料包含金属碳酸盐的水合物，并且所述气态阻燃剂包含二氧化碳。
[0028]方案3. 根据实施方案2所述的热障组件，其中所述金属碳酸盐选自：碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸铈、碳酸钡、碳酸铜、碳酸锌、碳酸铁或其组合，以及其组合。
[0029]方案4. 根据实施方案1所述的热障组件，其中所述功能材料包含金属磷酸盐的水合物，并且所述气态阻燃剂包含磷自由基。
[0030]方案5. 根据实施方案4所述的热障组件，其中所述金属磷酸盐选自：磷酸铵、磷酸镁、磷酸钙、磷酸铁、磷酸钠、磷酸钙、磷酸铁和或其组合，以及其组合。
[0031]方案6. 根据实施方案1所述的热障组件，还包含：
另一种水合物，其选自：硫酸铵水合物、硫酸钙水合物、硫酸铝水合物、硫酸铜水合物、硫酸镁水合物、硫酸锌水合物、硫酸锆水合物、硫酸氧钒水合物，及其组合。
[0032]方案7. 根据实施方案1所述的热障组件，还包含：多孔玻璃纤维毡，和在所述多孔玻璃纤维毡的孔中的多个颗粒，所述多个颗粒包含功能材料。
[0033]方案8. 根据实施方案1所述的热障组件，还包含：聚合物粘合剂。
[0034]方案9. 根据实施方案1所述的热障组件，其中所述热障组件具有大于或等于约40%至小于或等于约60%的孔隙率。
[0035]方案10. 根据实施方案1所述的热障组件，其中所述热障组件被配置成吸收大于或等于约1 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电化学电池的热障组件，包含：一种功能材料，所述功能材料包含金属碳酸盐的水合物和金属磷酸盐的水合物中的至少一种，其中所述功能材料被配置成在大于或等于约100℃的第一温度下释放水蒸气，并且在大于或等于约300℃的第二温度下分解以释放气态阻燃剂。2.根据权利要求1所述的热障组件，其中所述功能材料包含金属碳酸盐的水合物，并且所述气态阻燃剂包含二氧化碳。3.根据权利要求2所述的热障组件，其中所述金属碳酸盐选自：碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碳酸铈、碳酸钡、碳酸铜、碳酸锌、碳酸铁或其组合，以及其组合。4.根据权利要求1所述的热障组件，其中所述功能材料包含金属磷酸盐的水合物，并且所述气态阻燃剂包含磷自由基。5.根据权利要求4所述的热障组件，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖兴成，Y，
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：