[發(fā)明專利]防止電池中單元的熱失控傳播

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280051880.4
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN103890995A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·P·穆尼茲
• 申請（專利權(quán)）人: 吉.埃羅公司
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10;H01M10/613;H01M10/6551;H01M10/6555;H01M10/658
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

所描述的實施例通常涉及電池，特別地是防止電池中的熱失控傳播。

背景技術(shù)

電池中的單元可以以稱作熱失控的放熱過程的形式而失效。單元中的熱失控過程可由電池單元的制造缺陷、錯誤處置或濫用或升高單元的溫度，或?qū)卧┞对趤碜酝獠吭吹母邷氐娜我灰蛩厮鶎е隆８邷赝ǔе聠卧械姆磻?yīng)速率增加，由此導致電池單元溫度的進一步升高以及因此反應(yīng)速率的進一步增加。作為該熱失控過程的結(jié)果，電池中的單元將大量熱量釋放至環(huán)繞單元的區(qū)域中。

通常需要多個單元以達到較高電壓以及儲存足夠能量從而使電池針對其既定使用有效。由于電池的單元通常非常緊密地包裝在一起，因此如果單元組件一部分中的一個單元經(jīng)歷熱失控，則該失效單元的高溫可以觸發(fā)附近單元的熱失控。這個過程可以導致附近單元釋放熱量且貫穿電池中的其余單元而傳播熱失控過程，使得電池級聯(lián)失效并且釋放大量能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例使得電池的部件能夠從經(jīng)歷熱失控的單元將熱量分布掉。在一個實施例中，電池包括從經(jīng)歷熱失控的單元將熱量汲取掉的熱導體以及保護其它單元免受熱暴露的熱絕緣。熱導體和熱絕緣體形成從經(jīng)受熱失控的單元汲取熱量并跨越與該熱導體接觸的其它單元分布熱量的傳導路徑。通過從失效單元汲取熱量，環(huán)繞單元的溫度保持足夠低以防止該環(huán)繞單元經(jīng)受熱失控過程。

從經(jīng)受熱失控的單元汲取熱量的傳導路徑的配置可以改變。在一個實施例中，使用兩個傳熱母線（thermal?bus），一個母線位于單元組件的每一側(cè)。該組件中的每個單元與同耦合至鄰近單元的母線相對的母線直接接觸——即，相鄰的單元與交替的母線直接接觸。在該單元之間和環(huán)繞該單元的區(qū)域包括絕緣材料。

在另一實施例中，絕緣體環(huán)繞每個單元，且單個熱母線從失控單元中將熱量傳導離開并跨越其它單元中的每個單元分布熱量。這樣的配置減慢從失效單元到熱母線以及從傳熱母線到環(huán)繞失效單元的單元的熱傳導速率。

附圖說明

圖1圖示了被配置為在熱失控過程期間從失效單元散熱的電池。

圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在第一配置中用于在熱失控過程期間從失效電池單元散熱的熱導體和絕緣體的配置。

圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在第二配置中用于在熱失控過程期間從失效電池單元散熱的熱導體和絕緣體的配置。

圖4為圖示了根據(jù)一個實施例的在經(jīng)歷熱失控的第一單元及其鄰近單元之間溫度隨時間變化的圖表。

附圖僅出于示意性目的而描繪本發(fā)明的各個實施例。根據(jù)以下描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠認識到可在不背離本文描述的本發(fā)明的原理的情況下采用本文中所圖示的結(jié)構(gòu)和方法的可替代實施例。

具體實施方式

電池包含容納一個或多個電化學電池單元的單元組件。每個單元將所儲存的化學能轉(zhuǎn)換成電能。電池包括將兩個或更多單元連接在一起的電連接件以使該電池可輸出更高電壓，和/或更大容量。在將化學能轉(zhuǎn)換成電能的過程期間，單元可能產(chǎn)生熱量，且足夠高量的熱量可能導致單元失效并且觸閥熱失控過程。本發(fā)明的實施例提供一種從電池的單元組件中的單元將熱量耗散掉以防止熱失控的機制。

圖1圖示了被配置為在熱失控過程期間從失效單元散熱并避免熱失控過程傳播的電池。所示出的電池100包括若干單元組件102，該單元組件中的每個單元組件包括若干單元106、導體108以及絕緣體110。電池100將電信號輸出至連接至該電池的一個或多個裝置以使得該電池可給該裝置供電。

每個單元106將所儲存的化學能轉(zhuǎn)換成電能。單元106可以是將化學能不可逆得轉(zhuǎn)換成電能的一次性電池單元或可充電的二次性電池單元。單元類型可以包括但不限于鋰、鋰-離子、鋰-硫、鎳-金屬氫化物、鎳-鎘、堿性。在一個實施例中，單元106是包括聚合物電解質(zhì)的鋰-離子單元；在可替代實施例中，使用液體電解質(zhì)。單元機械封裝可以為盒、金屬罐或塑料或復合結(jié)構(gòu)。單元的化學成分可以包括能夠產(chǎn)生電能的任何組合。每個單元還可以包括多個電極，該電極包含具有不同化學成分的陰極和陽極。陰極可包括但不限于：鋰鈷氧化物、鋰鎳錳鈷、磷酸鐵鋰。陽極材料可包括但不限于：碳、硅等。