【技术实现步骤摘要】
本公开的实施方式的各方面涉及电池系统以及包括该电池系统的车辆。
技术介绍
1、近年来，已经开发了使用电力作为动力源的用于运输货物和人员的车辆。这样的电动车辆是由电动机使用储存在可再充电电池中的能量驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池提供动力，或者可以是由例如汽油发电机提供动力的混合动力车辆。此外，车辆可以包括电动机和传统内燃机的组合。
2、一般地，电动车辆电池（evb）或牵引电池是用于为电池电动车辆（bev）的推进提供动力的电池。电动车辆电池与启动电池、照明电池和点火电池的不同之处在于它们被设计为在持续的时间段输出动力。
3、可再充电（或二次）电池与一次电池的不同之处在于，它被设计为反复地充电和放电，而后者被设计为提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作用于小型电子设备（诸如移动电话、笔记本计算机和摄像机）的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。
4、一般地，可再充电（或二次）电池单体包括电极组件、容纳电极组件的壳以及电连接到电极组件的电极端子，该电极组件包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的隔膜。电解质溶液注入到壳中以使电池单体能够通过正电极、负电极和电解质溶液之间的电化学反应来充电和放电。壳的形状（诸如圆柱形或矩形形状）可以基于电池的预期用途来选择。通过它们在膝上型计算机和消费电子产品中的使用而广为人知的锂离子（和类似的锂聚合物）电池在最新开发的电动车辆的二次电池中为主要的形式。
5、可再充电电池可以用作包括彼此串联和/或并联联接的多个单位电池单
6、电池模组可以以块设计或模组化设计来构造。在块设计中，每个电池联接到公共集流体结构和公共电池管理系统，并且其单元布置在壳体中。在模组化设计中，多个电池单体连接在一起以形成子模组，并且几个子模组连接在一起以形成电池模组。在汽车应用中，电池系统通常包括串联连接在一起的多个电池模组，以提供期望的电压。电池模组可以包括包含多个堆叠的电池单体（例如电池堆叠或堆叠）的子模组，每个堆叠包括并联连接在一起进而串联连接的单体（xpys）或串联连接在一起进而并联连接的单体（xsyp）。
7、电池组是一组任意数量的（通常，相同的）电池模组。电池模组可以以串联、并联或串联/并联连接配置来连接以提供期望的电压、容量和/或功率密度。电池组的组件包括各个电池模组以及在电池模组之间提供导电性的互连。
8、为了提供电池组的热控制，可以采用热管理系统以通过有效地散发、释放和/或消散从其中的可再充电电池产生的热量而安全地使用电池模组。如果热量散发/释放/消散没有充分地进行，则在各个电池单体之间可能出现温度偏差，并且电池模组可能不产生期望的电量。此外，电池单体的内部温度的升高可能导致其中发生异常反应，因此，可再充电电池的充电和放电性能可能变差，并且可再充电电池的寿命可能缩短。因此，期望有效地从电池单体散发/释放/消散热量的单体冷却。
9、单体部件的放热分解可能导致所谓的热失控。通常，热失控描述或指的是由于温度升高而加速、进而释放出进一步升高温度的能量的过程。在当温度升高改变了条件导致温度进一步升高时的情况下，发生热失控，这通常导致破坏性的结果。
10、在可再充电电池系统中，热失控与由于温度升高而加速的强烈的放热反应相关。这些放热反应包括在电池组壳体内可燃气体成分的燃烧。例如，当单体被加热到临界温度以上（通常在约150℃以上）时，电池单体可能转变成热失控。初始发热可能由局部故障引起，诸如电池单体内部短路、从有缺陷的电接触的发热、与相邻电池单体的短路等。在热失控期间，出故障的电池单体（即已经或正在经历局部故障的电池单体）可能达到超过约700℃的温度。此外，大量热气体从出故障的电池单体的内部通过单体壳体中的排气开口喷射到电池组中。排出气体的主要成分是h2、co2、co、电解质蒸汽和其它碳氢化合物。因此，排出气体是易燃的，并且可能是有毒的。排出气体还导致电池组内部的气体压力增大。
11、电池系统中的电池单体可以用塑料薄片绝缘，在高达约150℃的正常工作温度内该塑料薄片提供与电池壳体的侧壁和底部的电绝缘。电池单体朝向底部和侧壁被挤压或胶合到电池壳体的单体隔室中，而电池单体的顶侧（或上侧或上端）通常未覆盖。在由例如电池单体内部的热失控引起的被损坏的电池单体的升温期间，塑料薄片可能熔化，导致电绝缘的损失。这可能导致具有高差分电压（例如，至少约20v）的部件或组件之间的低电阻，导致这些部件/组件之间的内部短路和/或电弧放电。例如，通常由铝构成的电池单体的壳体在这样的电压下可能是导电的，使得由于电池单体之间的电绝缘的损失，可能与相邻的电池单体发生内部短路和/或电弧放电。
技术实现思路
1、根据本公开的实施方式，现有技术的缺点中的至少一些通过提供一种电池单体来克服，该电池单体通过防止短路和/或电弧放电而更安全地处理热失控。
2、本公开由所附权利要求及其等同物限定。以下描述受此限制。在权利要求的范围之外的任何公开内容都是为了说明以及比较的目的。
3、根据本公开的一实施方式，一种电池单体包括：金属单体壳体，具有顶侧、底侧和侧壁，金属单体壳体具有在金属单体壳体的顶侧和/或底侧处的排气出口以允许排气气流从金属单体壳体离开，从而形成电池单体的排气侧；以及单体覆盖物，覆盖金属单体壳体的顶侧、底侧和侧壁的外表面。单体覆盖物包括复合材料，该复合材料包括嵌入在基质支撑材料中的纤维垫。单体覆盖物具有在排气侧处与排气出口对准的排气开口，以允许排气气流穿过单体覆盖物。
4、电池单体还可以包括布置在电池单体的顶侧处的电极端子。单体覆盖物可以具有电极端子延伸穿过的开口。
5、纤维垫可以包括玻璃纤维、玄武岩纤维和/或云母纤维。
6、基质支撑材料可以包括树脂和/或胶。
7、基质支撑材料可以包括环氧树脂和/或聚氨酯粘合剂。
8、单体覆盖物还可以包括阻燃剂。
9、复合材料可以是fr-4复合材料。
10、单体覆盖物可以适应于金属单体壳体的顶侧、底侧和侧壁的外表面的轮廓。
11、根据本公开的另一实施方式，一种电池系统包括容纳多个如上所述的电池单体的电池壳体。电池单体可以布置为形成一个或更多个电池组和/或电池模组。
12、根据本公开的另一实施方式，一种电动车辆包括上述电池系统。
13、根据本公开的另一实施方式，一种电动车辆包括上述电池单体。
14、根据本公开的另一实施方式，一种能量存储系统（ess）包括上述电池系统。
15、本公开的另外的方面和特征可以从从属权利要求、以下描述或实践所描述的实施方式而获知。
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1.一种电池单体，包括：
2.根据权利要求1所述的电池单体，进一步包括布置在所述电池单体的所述顶侧处的电极端子，
3.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述纤维垫包括玻璃纤维、玄武岩纤维和/或云母纤维。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述基质支撑材料包括树脂和/或胶。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述基质支撑材料包括环氧树脂和/或聚氨酯粘合剂。
6.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述单体覆盖物进一步包括阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述复合材料是FR-4复合材料。
8.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述单体覆盖物适应于所述金属单体壳体的所述顶侧、所述底侧和所述侧壁的所述外表面的轮廓。
9.一种电池系统，包括容纳多个如权利要求1所述的电池单体的电池壳体，
10.一种电动车辆，包括如权利要求9所述的电池系统。
11.一种电动车辆，包括如权利要求1所述的电池单体。
12.一种能量存储系统，包括如权利要求9所述的电
...【技术特征摘要】
1.一种电池单体，包括：
2.根据权利要求1所述的电池单体，进一步包括布置在所述电池单体的所述顶侧处的电极端子，
3.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述纤维垫包括玻璃纤维、玄武岩纤维和/或云母纤维。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述基质支撑材料包括树脂和/或胶。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述基质支撑材料包括环氧树脂和/或聚氨酯粘合剂。
6.根据权利要求1所述的电池单体，其中所述单体覆盖物进一步包括阻燃剂。
【专利技术属性】
技术研发人员：W·莱因普雷希特，S·莱因普雷希特，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：
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