[发明专利]负热膨胀电流断续器

说明书

一种电力系统，例如电路、耗电器具、发电机和/或能量存储系统，可以与负热膨胀部件耦接。负热膨胀部件可以由具有负热膨胀特性的材料形成，使得负热膨胀部件响应于温度的升高而收缩。负热膨胀部件的收缩会形成非导电间隙，该间隙破坏流过电力系统的电流。电流流动的破坏可以消除与电力系统过充电、过热和/或发生内部短路有关的危险。

相关申请

本申请要求于2017年5月1日提交的、名称为“具有内部负热膨胀电流断续器的电池”(BATTERY WITH INTERNAL NEGATIVE THERMAL EXPANSION CURRENT INTERRUPTER)的美国临时专利申请No.62/492,827的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本文描述的主题总体上涉及电力系统，并且更具体地涉及用于电力系统的负热膨胀电流断续器。

背景技术

电力系统在操作期间会遇到许多风险，包括例如过热、过充电、短路等。例如，过电流可以指这样的情况，其中大于预期的电流流过电力系统，例如，电路、耗电器具、发电机、能量存储系统等。由于电流过载、短路、设计缺陷、接地故障、电弧故障等可能会导致过电流。过量电流产生的热量可能会带来重大风险，包括例如火灾、爆炸和电力系统损坏。

发明内容

提供了包括电池和电池部件的系统、方法和制品。在当前主题的一些实现方式中，提供了一种电池。电池可以包括第一电流断续器。第一电流断续器可以包括负热膨胀材料，使得第一电流断续器响应于温度的升高而收缩。第一电流断续器的收缩可以在电池内形成非导电间隙。非导电间隙的形成会破坏电池内的电流流动。

在一些变型中，本文公开的包括以下特征的一个或多个特征可以可选地包括在任何可行的组合中。电池可以进一步包括第一电极。第一电流断续器可以设置在第一电极的表面上。

在一些变型中，电池可以进一步包括集电器。第一电流断续器可以插入在第一电极和集电器之间。非导电间隙的形成可至少通过使第一电极和集电器电去耦来破坏电流流动。

在一些变型中，电池可以进一步包括第二电极和第二电流断续器。第二电流断续器可以插入在第一电极和第二电极之间。第二断续器可包括负热材料，使得第二电流断续器响应于温度的升高而收缩。第二电流断续器的收缩会在电池内形成另一个非导电间隙。另一非导电间隙的形成可至少通过使第一电极和第二电极电去耦来进一步破坏电流流动。

在一些变型中，电池可以进一步包括分离器。电流断续器可以插入在分离器和第一电极之间。非导电间隙的形成可以至少通过使分离器和第一电极电去耦来破坏电流流动。

在一些变型中，负热膨胀材料可包括一种或多种氧化物。负热膨胀材料可以包括硅酸盐、钨酸锆、氰化物、钌酸盐、硅质八面沸石、Fe₃Pt、钙钛矿氧化物、抗钙钛矿、沸石、钐富勒酸盐、LaCu₃Fe₄O₁₂、因瓦合金、金属氧化物、低维材料、金属氟化物、机械响应性聚合物、多孔聚丙烯酰胺、二苯并环辛二烯(DBCOD)和/或含有二苯并环辛二烯(DBCOD)的聚丙烯酰胺膜。负热膨胀材料可以包括一种或多种负热膨胀材料的复合物。

在一些变型中，第一电极可以是电池的阴极或阳极。第一电极可以包括锂(Li)。

在当前主题的一些实现方式中，提供了一种熔断器。熔断器可以包括插入在第一金属板和第二金属板之间的负热膨胀板。负热膨胀板可包括负热膨胀材料，使得负热膨胀板的至少一部分可响应于温度的升高而收缩。负热膨胀板的收缩可以在第一金属板和第二金属板之间形成非导电间隙。非导电间隙的形成会破坏流过与熔断器耦接的电力系统的电流。