可充電電池的外殼的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]鋰離子(L1-1on)電池(LIB)期望用于移動計算裝置、某些汽車以及某些飛機。與諸如鎳氫電池和鎳鎘電池的可充電電池相比，它們具有更輕的重量和更高的能量密度。它們沒有存儲劣化。
[0002]然而，某些鋰離子電池具有的長期問題是熱失控。如本文中所使用的，熱失控是指溫度增加引起可導致效率降低的溫度進一步增加的情況。例如，從放熱化學反應生成的熱量可增加化學反應的速度。復雜系統的設計者可以通過各種方法解決這種低效率。
【發明內容】
[0003]根據本文的實施方式，一種設備包括易受熱失控影響的可充電電池以及電池的金屬外殼。該外殼被配置為緩解由熱失控造成的電池故障后果。
[0004]根據本文的另一實施方式，一種設備包括限定腔的金屬外殼。除了至少一個壓力均衡孔一直是打開的之外，該外殼被密封。該設備進一步包括安裝在腔內的可充電電池。該電池易受熱失控影響。
[0005]根據本文的另一實施方式，電池外殼包括限定電池腔的延展性金屬壁，至少一個壁具有壓力均衡孔；用于將可充電電池安裝在腔內的組件；延伸穿過一個壁的通常關閉的排氣閥，該閥被配置為響應于腔壓力的變化對應于電池故障事件而打開；以及耦接至排氣閥的通風管。
[0006]根據本文的另一實施方式，一種防止容納可充電電池的外殼著火的方法，包括在外殼內部的第一環境與包圍外殼的第二環境之間持續執行壓力均衡。在第一環境中發生壓力急劇變化的事件中，其中，該壓力急劇變化表示電池故障事件，使第一環境通風向遠離外殼的第三環境。
[0007]根據本公開內容的一方面，提供了一種設備，該設備包括易受熱失控影響的可充電電池；以及電池的金屬外殼，該外殼被配置為緩解由熱失控造成的電池故障后果。
[0008]有利地，外殼的一個或多個殼壁由延展性材料制成。
[0009]優選地，延展性材料包括0.125〃不銹鋼。
[0010]有利地，外殼包括自由容積以用于容納電池由于熱失控所排放的材料。
[0011]有利地，該設備進一步包括將外殼通風至遠離外殼的環境的通風管。
[0012]優選地，該設備進一步包括通常關閉的排氣閥，用于在外殼內部的壓力對應于電池故障事件時打開通風管。
[0013]優選地，外殼的殼壁具有用于通風管的開口，并且其中，排氣閥包括位于開口處的可破裂膈膜。
[0014]優選地，外殼的壁具有用于通風管的開口，其中排氣閥包括延伸穿過開口的爆破隔膜元件，以及保持件和外殼配件，安裝在壁的相對側上以保持爆破隔膜元件在開口中；并且其中，通風管附接至保持件。
[0015]優選地，爆破隔膜元件包括薄半球形隔膜，被配置為當其內部和外部上的絕對壓力差超過設計限制時破裂。
[0016]優選地，保持件和壁具有用于壓力均衡的對準孔。
[0017]優選地，外殼的至少一個壁具有至少一個孔，被配置為在進行壓力均衡的同時允許電池故障事件引起的壓力在所述外殼內積聚并且激活所述排氣閥。
[0018]優選地，孔被配置為進行壓力均衡的持續時間大于排氣閥的預定激活時間。
[0019]優選地，孔進一步被配置為在電池故障事件期間限制流入外殼內的空氣的質量速率。
[0020]優選地，孔具有約16:1的長度直徑比。
[0021]優選地，孔位于通風管附近。
[0022]有利地，外殼包括限定腔的開放部分；用于封閉開放部分的蓋；以及用于將蓋密封至開放部分的密封件，該密封件包括裝載有氧化鐵的熱穩定性硅構件。
[0023]有利地，該設備進一步包括延伸入外殼內并且氣密密封至外殼的絕緣座架，該絕緣座架由可加工玻璃陶瓷組成。
[0024]優選地，該設備進一步包括外殼內用于電連接至電池的導體，該導體具有起到絕緣體套筒作用的銠涂層。
[0025]有利地，該電池是客運交通工具電池。
[0026]根據本公開內容的一方面，提供了一種設備，該設備包括限定腔的金屬外殼，除了至少一個壓力均衡孔總是打開的之外，該外殼被密封；以及安裝在腔內的可充電電池，該電池易受熱失控影響。
[0027]有利地，該外殼包括多個壁，壁包括延展性不銹鋼。
[0028]根據本公開內容的一方面，提供了一種電池外殼，該外殼包括限定電池腔的多個延展性金屬壁，至少一個壁具有壓力均衡孔；用于將可充電電池安裝在腔內的組件；延伸穿過一個壁的通常關閉的排氣閥，該閥被配置為響應于腔壓力的變化對應于電池故障事件而打開；以及耦接至排氣閥的通風管。
[0029]有利地，電池腔包括自由容積，通過一個壁與排氣閥部分限定該自由容積。
[0030]優選地，排氣閥包括延伸穿過一個壁中的開口的爆破隔膜元件；以及保持件和外殼配件，位于壁的相對側以用于保持爆破隔膜元件在開口中；并且其中，通風管附接至保持件。
[0031]優選地，爆破隔膜元件包括薄半球形隔膜，被配置為當其內部和外部上的絕對壓力差超過設計限制時破裂。
[0032]優選地，該保持件具有壓力均衡孔。
[0033]有利地，孔被配置為用于壓力均衡的持續時間大于排氣閥的預定激活時間。
[0034]優選地，電池外殼進一步包括延伸入一個壁內并且氣密密封至一個壁的絕緣座架，該絕緣座架由可加工玻璃陶瓷組成；以及通過該支架支撐的電連接器。
[0035]優選地，該組件被配置為保持客運交通工具電池。
[0036]根據本公開內容的一方面，提供了緩解容納可充電電池的外殼中的電池故障后果的方法，該方法包括:在外殼內部的第一環境與外殼周圍的第二環境之間持續執行壓力均衡；并且如果在表示電池故障事件的第一環境中發生壓力急劇變化，則使第一環境通風至遠離外殼的第三環境。
[0037]這些特征與功能可以在各種實施方式中獨立地實現或者可以在其他實施方式中組合。參考以下描述和附圖可以了解實施方式的更多細節。
【附圖說明】
[0038]圖1是包括可充電電池以及可充電電池的外殼的系統的示意圖。
[0039]圖2是外殼的示意圖。
[0040]圖3是緩解包含可充電電池的外殼中的電池故障后果的方法的示意圖。
[0041]圖4、圖5和圖6是包括電池外殼的系統的示意圖。
[0042]圖7是連接至電池外殼的通風管的示意圖。
[0043]圖8A至圖8C是爆破隔膜組件的示意圖。
[0044]圖9是絕緣座架的示意圖。
[0045]圖10是安裝至外殼的蓋面板的電插座的示意圖。
[0046]圖11是通過滑軌安裝至外殼的電池的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]參照圖1，示出了可充電電池110。可充電電池110包括布置在電池底座130中的多個單獨的密封電池單元120。各個電池單元120可包括正電極和負電極、用于電極的殼體以及密封在殼體內的電解質。電池單元120的端子可通過母線相互連接。
[0048]電池單元120不限于任何特定的化學物質。實例包括但不限于，鋰離子、金屬鎘和鎳氫。根據電池的化學物質，電池單元120可能易受熱失控的影響。
[0049]電池單元120不限于任何特定的幾何形狀。例如，電池單元120可以是棱形的或圓柱形的。
[0050]電池110的容量和電力由電池110所用于的平臺的類型指定。在一些實施方式中，電池110用于客運交通工具(例如，飛機、汽車、卡車、公共汽車、火車或者船舶)。
[0051]圖1還示出了可充電電池110的外殼140。外殼140限定腔142，并且電池110位于腔142內。外殼140被配置為緩解電池故障后果。
[0052]現在另外參考圖2。外殼140可包括用于緩解電池故障后果的一個或多個下述特征。
[0053]外殼140的一個或多個殼壁210由延展性材料制成。延展性材料增強了外殼的能量吸收能力。因此，如果電池故障涉及破裂，其導致從電池110突然釋放氣體，則該氣體沖擊延展性殼壁210。延展性殼壁210可吸收來自氣體的能量并且變形。
[0054]延展性壁210可由耐腐蝕鋼制成。耐腐蝕性對于遭受濕度大的環境來說尤為重要。在一些實施方式中，延展性壁210可由符合美國試驗材料協會(ASTM)標準304和321中的至少一個的0.125〃耐腐蝕鋼制成。除了耐腐性和