[发明专利]用于大容量能量电芯的热失控缓解系统

说明书

提供了一种电芯组件组，该电芯组件组包括：多个电芯组件，各个电芯组件包括电化学电芯和围绕电化学电芯的外包装；泡沫片材，其被定位成与一个电芯组件的一个侧面相邻；多个热板，各个热板被定位在两个电芯组件之间；以及至少一个间隔件，其被定位在一个热板与一个电芯组件之间。多个电芯组件中的各个电芯组件的各个外包装包括具有与电芯组件的电化学电芯的后壁接合的内表面的主体、具有与电芯组件的电化学电芯的前壁接合的火焰屏障的第一部分、以及与第一部分的外表面接合的第二部分。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年12月22日提交的名为“THERMAL RUNAWAY MITIGATION SYSTEMAND METHODS”的美国临时S/N 62/609466和2018年5月4日提交的名为“THERMAL RUNAWAYMITIGATION SYSTEM FOR HIGH CAPACITY ENERGY CELL”的美国临时S/N 62/667146的优先权，其全部披露在此通过引用明确并入本文。

技术领域

本公开总体涉及热失控缓解的设备、方法和系统，并且更具体地，涉及防止热失控在相邻电化学电芯(cell)之间的传播的系统。

背景技术

包含一个或更多个可充电电化学电芯(诸如，锂离子电芯)的电池组(batterypack)适用于各种应用，包括在工业上需要紧凑型关键任务级电源的多用途汽车。然而，这些电池组可能容易出现热失控，热失控是内部热生成的速率超过热可以被释放的速率时产生的。这导致反应速率和热生成的增加，这又可能最终导致生成足够的热，使得电池以及电池附近的材料燃烧。电芯内的短路、电芯使用不当、物理滥用、制造缺陷或电芯暴露至极端外部温度可能会引发热失控。

热失控事件可以使整个电芯加热至900℃或更高温度。由于经历热失控的电芯的温度升高，电池组内的相邻电芯的温度也会升高。如果允许这些相邻电芯的温度不受阻碍地升高，则相邻电芯也可能进入热失控状态，从而导致级联效应，其中，热失控在单个电芯内的开始在整个电池组中传播。作为结果，来自电池组的电力被中断，并且采用电池组的系统更可能因热能的相关释放而引起附带损害。

已经采用了各种方法来降低热失控的风险或降低热失控传播的风险。例如，方法包括：使电池端子绝缘并且使用专门设计的电池存储容器，以降低在存储和/或处理期间短路的风险；开发新电芯化学物质和/或修改现有电芯化学物质；在电芯级别提供附加屏蔽，从而抑制热能从经历热失控的电芯流到相邻电芯；使用间隔件组件将经历热失控的电池的位置保持在电池组内的预定位置，从而有助于将对相邻电芯的热影响降至最小程度；以及使用一个或更多个热障元件来防止在一组电芯中开始的热失控事件传播到相邻组的电芯。

发明内容