[發明專利]使用形狀記憶材料的電流中斷設備

有效

• 申請號: 201880061848.1
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN111108576B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: M·R·泰勒;R·M·勞倫斯
• 申請（專利權）人: 24M技術公司
• 主分類號: H01H37/52
• 分類號: H01H37/52;H01H37/02;H01H37/32;H01M50/581
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 曹瑾

本文描述的實施例涉及用于電化學電池的電流中斷設備(CID)，其使用熱觸發器(例如，形狀記憶和/或雙金屬材料)以恰好在熱失控之前或在短路事件期間斷開電路，以防止電化學電池的災難性故障。實施例包括CID，該CID包括殼體、耦合到殼體的匯流條以及可操作地耦合到匯流條的熱觸發器。在一些實施例中，匯流條可以包括工程設計的破裂部位。在一些實施例中，熱觸發器被設置尺寸和構造為在預定溫度變形，以使匯流條在工程設計的破裂部位處斷裂。在一些實施例中，匯流條的一部分繞鉸鏈行進，從而斷開電路并防止過度充電、熱失控和/或其它災難性故障事件。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年7月31日提交的標題為“Current Interrupt Devices UsingShape Memory Materials”的美國臨時申請No.62/539,156的優先權和權益，該申請的內容通過引用整體并入本文。

背景技術

電流中斷設備(CID)常常被用作電化學電池的安全特征，以防止過度充電和/或短路，這會導致電化學電池的災難性故障。現有的CID常常使用在電化學電池內生成的內部壓力作為將活動的電池元件從電流路徑中斷(interrupt)或斷連(disconnect)的手段。這種電流中斷方法會導致氣體暴露，并且常常仍會導致電化學電池的災難性故障。

發明內容

本文描述的實施例涉及用于電化學電池的電流中斷設備(CID)，其使用熱觸發器(例如，形狀記憶和/或雙金屬材料)以恰好在熱失控之前或在短路事件期間斷開(open)電路，以防止電化學電池的災難性故障。實施例包括CID，該CID包括殼體、耦合到殼體的匯流條以及可操作地耦合到匯流條的熱觸發器。在一些實施例中，匯流條可以包括工程設計的破裂部位。在一些實施例中，熱觸發器被設置尺寸和構造為在預定溫度變形，以使匯流條在工程設計的破裂部位處斷裂。在一些實施例中，匯流條的一部分繞鉸鏈行進，從而斷開電路并防止過度充電、熱失控和/或其它災難性故障事件。

附圖說明

圖1是根據實施例的電流中斷設備的示意圖。

圖2是根據實施例的電流中斷設備的透視圖。

圖3是圖2的電流中斷設備的分解圖。

圖4A是圖2的電流中斷設備處于第一構造的橫截面視圖。

圖4B是圖2的電流中斷設備處于第二構造的橫截面視圖。

具體實施方式

本文描述的實施例一般而言涉及用于電化學電池的安全設備，并且具體而言涉及更安全和更可靠的電流中斷設備(CID)，該CID被構造為響應于電化學電池的溫度的升高而中止進出電化學電池的電流。具體而言，本文描述的實施例涉及用于電化學電池的CID，其使用熱觸發器(例如，響應于溫度升高超過預定閾值而變形的形狀記憶和/或雙金屬材料)在熱失控之前或在短路事件期間斷開電路，以防止電化學電池的災難性故障。

在電化學電池(例如，鋰離子電池)設計中，安全性是主要關注的領域之一。在其中電池過度充電或短路的某些狀況下，存在突然釋放所存儲的能量從而導致災難性故障(即，爆炸、火災、飛起的零件等)的可能性。為了在這些狀況期間防止災難性故障，期望的是在熱失控之前或在短路事件期間中斷能量的進出電池的流動，從而終止造成或加劇電化學電池的故障狀態的電化學反應。這可以通過幾種方式(包括物理地斷連或打斷進入電池的電流路徑)來實現。電池(例如，鋰電池)應用中使用的典型CID非常昂貴且實現起來復雜，可靠性令人懷疑。