[发明专利]具有阻燃层和绝热层的集装箱

说明书

发明领域

本发明涉及容器和包装材料，且更具体涉及具有减少来自和/或到达容器的热转移的热屏障组件的容器。

背景技术

随着电运行便携式“小器件”的普及，售出以驱动这些小器件的电池的数量也相应地呈现了爆炸式增长。在过去10年销售量明显增加的电池的一种类型是锂电池。例如，据估算，在1996年售出了价值约四百万美元的锂电池，在2014年售出了价值约四十亿美元的锂电池。

锂电池相对于其经常替代的碱性电池具有优势。由于锂是极具活性的材料，相对于电池中所用的材料的量，锂倾向于提供更大的功率。另外，锂电池的放电曲线比碱性电池更长且更平坦，从而在电池的使用寿命内提供持续的更高的电压。

这些特征使得小装置制造商能够缩减电池的尺寸并提供小装置运行所需的同等的功率，或者在确定尺寸的电池中提供更大的功率。

尽管锂电池比碱性电池更昂贵，但是其在小装置或需要大量的存储电量的装置(例如照相机和智能手机)中使用时具有特别良好的性能特征。

术语“锂电池”是指所含的阴极或电解质含有金属锂或锂化合物的一类电池。锂电池的两个主要类别包括锂金属电池和锂离子电池。

锂电池和锂离子电池之间具有几个重要差别。这两种电池间最重要的实质差别在于锂电池不可充电，而锂离子电池可充电。从化学角度来看，锂电池使用纯金属形态的锂，而锂离子电池使用锂化合物，其比锂电池中所用的单质锂稳定得多。锂电池不能充电，而锂离子电池设计为能够充电数百次。

与其他充电电池(例如镍金属氢化物充电电池或镍镉电池)相比，锂电池的另一个优势在于，锂电池比大多数其他类型的充电电池具有更高的能量密度。例如，在具有同等尺寸和重量时，锂离子电池能够比镍基充电电池存储更多的能量。

另外，锂离子电池的运行电压高于其他充电电池，从而能够在多种应用中使用单个单元电池，而镍金属氢化物或镍镉电池则需要多个单元。进一步，锂电池的自放电率低于其他类型的充电电池，从而能够将电力存储更长时间。总而言之，相比其他类型的充电电池，锂离子电池可制作得更小、更轻，具有高电压并将电力保持得更长。

遗憾的是，锂电池与其他电池相比也具有某些缺点。例如，与碱性电池和镍基电池相比，锂电池制造起来更为昂贵。使用锂电池的另一缺点在于，与镍基电池相比，其着火的可能性更高。

认为锂离子电池容易着火的根源在于电池中隔膜的损坏或缺陷。锂电池含有极薄的隔膜，将电池中的元件隔开。当这些隔膜损坏而不能正确工作时，电池会损坏并着火。这些“不良隔膜”损坏可能由较差的设计、制造缺陷、在电池上产生的外部损伤、较差的电池包装设计、电池设计中产生的不充分或不足够的保护以及过充等导致。

由薄隔膜损伤导致的内部短路导致在后续产生热量。在特定电池中热量的产生可激发所谓的热逸散，该过程中电池会过热并着火，从而以类似于以下的方式引燃相邻的电池：在一盒火柴中，如果一根点燃的火柴与相邻的未点燃的火柴靠近，则会引燃相邻的火柴。

对此，已有记录表明锂离子电池在约953华氏度时起燃，并且在燃烧过程中能超过1100华氏度。照此，燃烧的锂离子电池通常能够产生足够的热来引燃相邻的电池。

电池引燃其他电池的这种能力称作“热逸散”。加剧热逸散的一个因素在于，锂电池能够在氧气不存在的情况下燃烧和引燃。因此，将电池放置在真空容器中或密封容器中并不能防止容器中的电池参与热散逸，从而使容器过热。

已报道了多电池容器参与热散逸而引起相邻的多电池容纳容器变得足够热、从而引燃其中容纳的锂电池的示例。

这种易着火的倾向会增加运输锂电池的货运者的风险，特别是通过航空运输电池时。运输电池增加的风险会增加运输电池的成本。

运输成本可明显增加电池的成本，特别是考虑到现今出售的大多数电池在中国制造，却在远距离的市场使用，例如北美和欧洲市场。

热逸散在装载有电池的飞机中能产生特别困扰的情况。由FAA威廉休斯技术中心(“FAA技术中心”)进行的测试表明，存在与锂电池相关的特定的传播特征。链反应热逸散能导致自热以及电池存储能量的释放。在着火情况下，货仓中火焰的空气温度可升高至锂的自燃点以上。如上所述，这些高温能引燃电池和进一步引燃相邻的电池，从而对货仓造成灾难性的火灾风险。

尽管锂离子电池的构建中的进步已使得这种热散逸极为罕见，但是热散逸的风险仍然存在。

已进行了各种控制热逸散的尝试。大多数这种尝试集中于阻燃剂的使用或液体抑制产品技术的使用。