CN109564994A - 带有压缩和防止热失控蔓延特征的蓄电池 - Google Patents

带有压缩和防止热失控蔓延特征的蓄电池 Download PDF

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Abstract

一种蓄电池，包括金属罐，其具有底部、顶部开口和四个侧面。该蓄电池还包括堆叠在金属罐内侧的多个电池，其中金属罐的四个侧面中的至少两个相对的侧面向内偏置抵靠多个电池以提供压缩。

Description

带有压缩和防止热失控蔓延特征的蓄电池
对其它申请的交叉引用
本申请要求2016年8月9日提交的名称为KITE SUBMODULE的美国临时专利申请No. 62/372,449的优先权，该美国临时专利申请出于所有目的通过引用并入本文。
背景技术
当一个或多个电池(cell)灾难性地失效时，在蓄电池(battery)中可能会发生热失控，这释放显著的热量(例如，大约几百℃)。将会合乎需要的是防止热失控但在正常操作期间也提供性能优势的蓄电池。
附图说明
在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。
图1是示出与具有双侧翅片的热导体堆叠的绝缘体和蓄电池组电池(batterycell)的实施例的图。
图2是示出金属罐的实施例的图。
图3是示出包括突片的、具有堆叠层的压缩金属罐的实施例的图。
图4是示出具有附接的盖的罐的实施例的图。
图5是示出与单侧翅片堆叠的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。
图6是示出与单侧翅片堆叠的在一侧上带有侧面压缩件(side compression)的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。
图7是示出与单侧翅片堆叠的在两侧上带有侧面压缩件的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。
图8是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有两个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相反极性的端子彼此相邻。
图9是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有单个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。
图10是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有两个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。
图11是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有12个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相反极性的端子彼此相邻。
图12是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上以不同的式样具有12个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。
图13是示出罐的第二实施例的图，该罐在每侧上以相同的式样具有12个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。
图14是示出盖的实施例的图，该盖在下侧涂有泡沸涂料(intumescent paint)。
图15是示出堆叠层的实施例的图，这些堆叠层涂有泡沸涂料。
图16是示出示例性蓄电池的组件和部件的图。
图17是示出具有双侧翅片的热导体的实施例的图。
图18是示出堆叠层内的绝缘体的实施例的图。
图19是示出PCB和顶部板的实施例的图。
图20是示出线材结合位置的实施例的图。
具体实施方式
本发明可以以多种方式实施，包括作为过程；装置；系统；物质的组成；包含在计算机可读存储介质上的计算机程序产品；和/或处理器，诸如一种处理器，被配置为执行存储在联接到处理器的存储器上的指令和/或由联接到处理器的存储器提供的指令。在本说明书中，这些实施方式或本发明可以采用的任何其它形式可以称为技术。通常，可以在本发明的范围内改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另有说明，否则诸如处理器或存储器的被描述为构造成执行任务的部件可以被实施为临时构造为在给定时间执行任务的通用部件或者被制造为执行任务的特定部件。如本文所使用的，术语“处理器”指的是被构造为处理数据(诸如计算机程序指令)的一个或多个设备、电路和/或处理核。
下面提供本发明的一个或多个实施例的详细描述以及图示了本发明原理的附图。结合这些实施例描述了本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求限制，并且本发明包括许多备选方案、改进方案和等效方案。在以下描述中阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。提供这些细节是出于示例的目的，并且可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下根据权利要求来实践本发明。为了清楚的目的，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，使得不会不必要地模糊本发明。
本文描述了蓄电池的各种实施例。在这些示例中的至少一些中，蓄电池包括金属罐，其具有底部、顶部开口和四个侧面。多个蓄电池组电池堆叠在金属罐内侧，其中金属罐的至少两个相对的侧面可以向内偏置(例如，通过将在内侧带有堆叠层的金属罐的至少两个侧面压缩件)抵靠电池以提供压缩。例如，如下面将更详细描述的，蓄电池组电池可以是袋状电池(pouch cell)，其在压力下表现更好并且金属罐的向内偏置施加压力在电池上。在一些实施例中，电池堆叠有绝缘体层，使得如果一个电池灾难性地失效，则释放的热将不会促使相邻的电池也失效。在一些实施例中，电池与具有翅片的热导体层堆叠，该翅片有助于散热(例如，在正常操作期间或灾难性失效期间)。
首先，描述堆叠层的示例(例如，在一些实施例中，其进入到金属罐中)。然后，描述空罐的示例。
图1是示出与具有双侧翅片的热导体堆叠的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。图100示出了在将内容物放入罐中并且罐被压缩之前金属罐的示例内容物的俯视图。在该示例中，堆叠式样以两层绝缘体(102)开始(例如，在图100中从顶部到底部)。在该示例中，因为绝缘体(如同所有堆叠层)将被压缩，所以绝缘体由能够承受(例如，在不塌陷的情况下)来自压缩的罐的预期压力的材料制成。例如，使用材料的弹簧常数作为感兴趣的度量，绝缘体的弹簧常数应该是不可忽略的。在一些实施例中，绝缘体由气凝胶制成，气凝胶是良好的热绝缘体并且具有不可忽略的弹簧常数。
在热学上，绝缘体层防止(或至少减慢和/或减轻)热从一个电池扩散到另一个电池。例如，假设一个电池灾难性地失效，并在该过程中释放大量热。在没有任何绝缘的情况下，所有的热都会蔓延到相邻的电池，促使该电池也会灾难性地失效。最终，所有电池都将以多米诺骨牌效应方式灾难性地失效。这种正反馈循环、多米诺骨牌效应(例如，在电池或蓄电池级别)有时被称为热失控。绝缘体层防止(或至少减慢和/或减轻)热失控发生(至少在电池水平)。
在两个绝缘体层之后(例如，在图100中从顶部到底部)，下一层是具有双侧翅片的热导体(104)。在该示例中，层104是热导体并且充当用于电池的散热器(heat sink)，将电池产生的热(例如，在正常操作期间和/或灾难性失效期间)从堆叠层的内部移除到外部。热导体层的翅片部分指的是(多个)端部处的一个或多个弯曲部分。在该示例中，存在两个弯曲部分：在翅片104的每个端部处有一个。出于该原因，这种类型的翅片在本文中称为双侧翅片。下面描述的一些示例使用单侧翅片，其中翅片仅在一个端部处具有一个弯曲部分。
在热学上，层104由导热的材料制成，使得翅片可以将热传导离开电池。在结构上，翅片起到弹簧的作用，并在施加压力时回推。这种类似弹簧的效果是有用的，因为即使在翅片周围存在一些(例如，空气)间隙，也能确保与罐的内部的物理接触。例如，如果层的边缘未对齐和/或层具有不同的宽度，则翅片可能不在罐的内部和电池的侧面之间“挤压”(例如，与图110中所示的不同)。当翅片物理地接触罐时，热导体层能够更好地传导热，因此即使在翅片的弯曲部分周围存在间隙，使翅片像弹簧一样起作用也确保翅片始终接触罐并且具有良好的热学性能。在一些实施例中，层104由金属(例如，1235系列铝)制成，因为金属是良好的热导体并且允许翅片像弹簧一样起作用。下面更详细地描述更详细的示例。
层104之后的下一层是(蓄电池)电池(106)。在该示例中，电池是袋状电池。当施加压力(例如，~3-5PSI)时，袋状电池表现更好。更具体地，通过向袋状电池施加压力可以延长袋状电池的循环寿命。出于该原因，使用金属罐压缩图100中所示的堆叠层。
然后重复堆叠式样(例如，绝缘体、具有翅片的热导体、电池等)，直到式样以两层绝缘体结束(例如，在图100的底部)。在该示例中，堆叠式样以两层绝缘体开始和结束，但这不意在为限制性的。在一些实施例中，在端部可以存在一层绝缘体或三层绝缘体等。在一些实施例中，可以消除堆叠式样的开始/结束处的两层绝缘体(例如，因为配对物或对应的金属罐在所有四个侧面上具有通气部)。在一些实施例中，第一层和最后一层包括较薄的绝缘体层(例如，与在电池之间进入的绝缘体层相比)。在一些实施例中，绝缘体(例如，不仅在端部处)被选择，或者在其它情况下考虑到电池堆叠的安装容易性和/或电池的压缩。
然后压缩具有堆叠层的金属罐(图100中所示)，并且图110示出了所得到的压缩的罐和内容物。在如何制造压缩的罐的一个示例中，首先将层堆叠在罐的外侧。然后将堆叠层聚集在一起，使翅片平坦地压靠电池的侧面。这可以防止当层插入罐中时翅片卡在罐上和/或被损坏。在堆叠层在罐中的情况下，金属罐的侧面被压缩，例如用施加到电池的“面”(例如，更长/更大的侧面)的压力，因为这有助于增加循环寿命。在一些实施例中，压缩机械将罐压缩到预定尺寸(例如，预定宽度和/或预定深度)。
自然地，可以使用任何组装和/或制造过程。在另一个示例中，罐放置在其侧面上，其中顶部开口面向侧旁，并且罐的较长侧面竖直定向(例如，使得图100和110将是侧视图)。然后可以将这些层插入罐中(例如，一次一个并以适当的顺序)。一旦装满，就可以压缩罐。
图110示出了在罐已被压缩、使得罐在蓄电池组电池上施加一些期望量的压力(例如，~3-5PSI)之后金属罐(112)内的堆叠层。至少在该示例中，罐和其内容物的压缩促使翅片折叠，并且翅片的那些部分齐平抵靠罐(112)和电池侧面两者。如上所述，即使存在空气间隙(其在图110中未示出)，翅片的类似弹簧的动作将促使翅片与罐的内部接触。
为了重申上述益处，示例性蓄电池在相邻的电池之间提供良好的热绝缘，使得在灾难性失效期间热不会从一个电池扩散(或至少不能快速地扩散)至另一个电池。该示例性蓄电池的另一个益处是，由于由罐施加的压力，电池的循环寿命被延长。
应注意的是，该图仅仅是示例性的，并非旨在进行限制。例如，尽管每个蓄电池有八个蓄电池组电池，但蓄电池可包括任何数量的蓄电池组电池。类似地，这里示出的尺寸(例如，宽度、深度等)不是按比例的，并且不意在是限制性的。例如，罐112的厚度已被夸大，使得可以更好地看到示例性蓄电池的不同部件。
接下来的图示出了空罐和保持多个蓄电池的支架的示例。
图2是示出金属罐的实施例的图。在所示的示例中，图200显示了可用于保持和压缩堆叠层(例如，包括绝缘体和蓄电池组电池)的金属罐的示例。如上所述，金属罐在罐中有堆叠层的情况下被压缩。因此，在一些实施例中，罐由相对容易压缩的材料制成，并且随后可以维持其形态和/或结构，使得罐的内容物在罐已被压缩后数月或甚至数年后保持在压力下。例如，如果金属罐随时间失去其形状并且蓄电池组电池最终具有对它们施加很小的压力或没有施加压力，那将是不合乎需要的。在一个示例中，罐由1000系列铝(例如，1070T0)制成，并且壁约为0.024”厚，并且罐的底部约为1/16”厚。1070 T0铝可以相对容易地被压缩，但在压缩后维持其形状或结构，这(如上所述)是合乎需要的。罐可以使用任何适当的技术制造，包括(但不限于)深拉或冲击挤压(其可以比深拉更便宜)。
在该示例中，金属罐具有带凸缘的顶部(202)。带凸缘的顶部允许蓄电池放置(例如，在不掉落通过的情况下)在框架或支架(206)中，框架或支架具有用于待插入其中的蓄电池的切口(208)。图210显示了具有六个切口的这种支架的示例。在一些实施例中，支架的内部可以保持其它(例如，电气)部件，诸如飞行计算机。在一些飞行器应用(例如，无人机或其它“裸骨”飞行器)中，存在最小量的壳体或屏蔽壳以保护蓄电池和其它敏感(例如，电气)部件免受由转子/螺旋桨吹来的碎屑的影响。带凸缘的顶部的另一个益处是它可以防止碎屑进入支架的内部。这可以防止蓄电池(和/或其它器材，如果包含在支架中)被污垢或沙子吹入其中。自然地，这里显示的切口的数量和尺寸仅仅是示例性的，而不意在为限制性的。
接下来的图显示了用于将由蓄电池组电池产生的电传导出罐的内部的突片的示例。
图3是示出包括突片的、具有堆叠层的压缩的金属罐的实施例的图。在所示的示例中，金属罐300保持堆叠层，包括绝缘体(302)和电池(304)。如上所述，罐已经被压缩，使得电池在某一期望量的压力下操作。
该图还显示了突片(306和308)，其用于将由电池产生的电传导出罐。在该示例中，突片306是正突片并且突片308是负突片。在一个端部处，这些突片电连接到罐中的电池。在另一端部处，突片电连接到盖(未示出)的下侧。这允许由罐中的电池产生的电从在罐的顶部上的正端子和负端子得到。接下来的图显示了具有附接的盖的蓄电池的示例，并且示出了以下的另一个原因，即为什么(例如，对于具有突片的实施例)可能期望的是具有压缩或以其它方式对其内容施加压力的罐。
图4是示出具有附接的盖的罐的实施例的图。在该示例中，盖400附接到金属罐402。突片(其中的一些示例在图3中示出但在此未示出)连接到盖400的下侧。在盖的内侧，存在电连接，其允许来自突片的电被传导到正端子404和负端子406。这允许使用单个正端子和单个负端子从外部得到由在罐中的电池产生的电。
该图和先前的图示出了本文所述的蓄电池实施例的另一个益处。如果罐的内容物自由地跳来跳去(例如，在飞行器应用中)，那么在突片上的足够的向下的力可能促使突片从盖的底部脱离。由于压缩的罐的内容物被保持在适当位置，因此本文描述的蓄电池实施例中的突片将不会下拉，并且因此不能从盖的底部脱离，这是所期望的。
图1中所示的堆叠式样仅仅是可以如何布置金属罐中的内容物的一个示例。接下来的图描述了一些其它堆叠式样示例。为了清楚，这些图中未显示罐和盖。
图5是示出堆叠与单侧翅片堆叠的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。从该俯视图，示例性堆叠式样(除了顶部和底部的两层绝缘体)是：绝缘体(502)、单侧翅片(504)和电池(506)。如上所述，单侧翅片仅在一个端部处具有一个弯曲部分。在该示例中，单侧翅片的定向交替，使得一个翅片将接触罐的一个内部侧，并且下一个翅片将接触罐的相对的内部侧。因此，较少的热在电池之间传递(例如，这进一步有助于防止灾难性热失控)。
图6是示出与单侧翅片堆叠的在一侧上带有侧面压缩件的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。从该俯视图，示例性堆叠式样(除了顶部和底部的两层绝缘体)是：绝缘体层(602)、单侧翅片(604)和电池(606)。在电池的与翅片的弯曲部分相对的一侧是侧面压缩件(606)。在一些实施例中，侧面压缩件由气凝胶制成和/或是泡沫型材料。在该示例中，侧面压缩件用于更好地将电池固定在压缩的罐中和/或确保电池具有施加到其的某一期望量的压力。侧面压缩件进一步有助于将铝翅片压缩到内侧罐壁中以提供更好的热接触。在一些实施例中，使用粘合剂将侧绝缘体粘附至电池。
图7是示出与单侧翅片堆叠的在两侧上带有侧面压缩件的绝缘体和蓄电池组电池的实施例的图。从该俯视图，示例性堆叠式样(除了顶部和底部的两层绝缘体)是：绝缘体层(702)、单侧翅片(704)和电池(706)。在该示例中，电池的两侧都具有侧面压缩件(706)。在电池的具有翅片的弯曲部分的电池上，侧面压缩件在电池和翅片之间。
在一些实施例中，罐具有一个或多个通气孔以帮助散热。接下来的图显示了一些通气示例。
图8是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有两个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相反极性的端子彼此相邻。为了清楚，此处未显示盖和蓄电池的一些其它方面。图800显示了示例性罐(802)的侧视图。在该示例中，罐在靠近罐的底部具有两个成圆角矩形的形状的孔：通气部A(804)和通气部B(806)。两个通气部处于不同的高度，其中通气部B更靠近罐的底部，并且通气部A位于更高的位置。通气部A的底部高于通气部B的顶部，其中两者之间有一些余量。另外，通气部A在罐的负端子侧，并且通气部B在罐的正端子侧。
图810显示了彼此相邻放置的两个罐的俯视图。例如，它们可以插入保持多个蓄电池的框架中的切口中(参见例如图2)。在该示例中，蓄电池的定向交替，使得左罐(812)的正端子相邻于右罐(814)的负端子，反之亦然。在该定向的情况下，在左侧上的罐的A通气部朝向在右侧上的罐的B通气部的大致附近定向。类似地，在左侧上的罐的B通气部朝向在右侧上的罐的A通气部的大致附近定向。然而，由于它们处于不同的高度，所以通气部不直接彼此面对(有时称为重叠)。结果，从一个罐的通气部排出的任何热或火将不具有至另一个罐的通气部的直线路径。这是所期望的，因为它防止(或至少减慢或减轻)热失控和/或一个蓄电池在相邻蓄电池失效时发生失效。应注意的是，图810中的间距不是按比例的，并且在一些现实世界的应用中，罐可以仅相隔几英寸。
可以使用轴线808表达或限定该通气部的放置。轴线808是竖直轴线，其将罐的侧面分成两半。如果每个通气孔围绕轴线808反射或以其它方式旋转，则反射或旋转的通气孔不与该侧上的另一个通气孔重叠。例如，当通气部A(804)围绕轴线808反射或旋转时，反射/旋转的通气部A不与通气部B(806)重叠。类似地，当通气部B(806)围绕轴线808旋转或以其它方式反射时，反射/旋转的通气部B不与通气部A(804)重叠。如果所有通气孔都在考虑到这种特性或特征的情况下被定位，则当它们以所示的定向彼此相邻放置时(例如，负极端子相邻于正极端子)，所有通气孔都不会直接面对面或重叠。
虽然这里没有显示，但是罐的其它侧也可以具有通气孔，该通气孔也不直接面对(或以其它方式重叠于)相邻罐上的其它通气孔。在某些情况下，罐的所有四个侧面都有通气孔。
自然地，在一些其它应用中，蓄电池可以定向为使所有正端子彼此相邻并且所有负端子彼此相邻。下面的图显示了这样的一些示例，其中放置通气孔使得它们不直接面对(或以其它方式重叠于)彼此。
图9是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有单个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。在所示的示例中，图900显示了示例性罐的第一侧视图。通气部A(904)位于罐的这一侧上。图902示出了罐的相对侧(例如，注意到，负端子在图900中的左侧上，但是在图902中的右侧上)。通气部B(906)位于图902中所示的罐的侧面上，其中通气部A(904)的底部高于通气部B(906)的顶部，其中两者之间有一些分离。
图910显示了彼此相邻放置的多个罐，其中正端子彼此相邻并且负端子彼此相邻。如以前一样，即使来自一个罐的A通气部正指向另一个罐的B通气部的大致方向(反之亦然)，因为两种类型的通气部处于不同的高度，A和B通气部并不直接彼此面对。如上所述，由于没有从一个通气部到另一个通气部的直接路径，所以防止或至少减慢了热和/或火从一个罐到另一个罐的扩散。
回到图8的示例，注意到，图8中所示的式样也适用于以下的蓄电池，其中相同极性的端子彼此相邻放置。接下来的图显示了这样的示例。
图10是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有两个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。在所示的示例中，图1000显示了示例性罐的第一侧的侧视图，并且图1002显示了示例性罐的相对侧的侧视图。在该示例中，使用与图8相同的式样，但是通气孔的形状是椭圆形而不是圆角矩形的。如图1000和1002中所示，所示的两侧在通气部B(1006)的左上方具有通气部A(1004)。如上所述，如果通气部A围绕轴线1008旋转或反射，则它不会与通气部B重叠，反之亦然。
图1010显示了彼此相邻放置的多个罐，其中相同极性的端子彼此相邻。如上所述，通气部A和通气部B面向在彼此的大致方向上，但由于它们处于不同的高度，因此两者之间没有直接路径，这防止(或至少减慢)任何热和/或火从一个罐传递到另一个。
如图9和图10中所示，可以使用各种通气孔式样。在一些实施例中(参见例如图9)，两个不同的通气孔式样用于两个相对侧，其中两个通气孔式样不重叠。在其它实施例中(参见例如图10)，相同的通气孔式样用于两个相对侧，其中每个通气孔在绕竖直轴线旋转或反射时不与另一个通气孔重叠。
在结构上，可能期望的是每侧使用更多更小的通气孔而不是更少更大的通气孔，因为这使得罐更容易保持其形状和/或施加期望量的压力达数月或甚至数年。接下来的图显示了这样的一些例子。
图11是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上具有12个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相反极性的端子彼此相邻。在该示例中，图1100显示了示例性罐的侧视图，其中侧面从顶部到底部被覆盖有12个通气孔。该示例中的通气孔具有其中A通气部(1102)和B通气部(1104)在与负端子的相同的(左)半边上的式样。A通气部和B通气部处于不同的高度，其中A通气部的底部高于B通气部的顶部，其中两者之间有一些余量或空间。C通气部(1106)和D通气部(1108)在与正端子的相同的(右)半边上。C通气部与A通气部在同一高度上，且D通气部与B通气部在同一高度上。这种式样重复，使得遍及罐的侧面有12个通气孔。
图1110显示了彼此相邻放置的两个罐的俯视图。在该示例中，罐具有交替的定向，使得一个的正端子相邻于另一个的负端子。如此处所示，A通气部和D通气部指向在彼此的大致方向上，并且B通气部和C通气部类似地指向彼此的大致方向。然而，由于A通气部和D通气部处于不同的高度，因此它们并不直接面向彼此。类似地，B通气部和C通气部处于不同的高度，因此它们不直接面向彼此。这防止了从一个罐的通气部到邻近罐的通气部的直接路径。
接下来的图显示了每侧12个通气孔的类似示例，其中蓄电池定向成相似端子彼此相邻。
图12是示出罐的实施例的图，该罐在一侧上以不同的式样具有12个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。图1200显示了示例性罐的第一侧。在罐的这一侧，有三种作用的通气孔，其中每排在相同高度处具有四个通气孔：通气孔A(1202)、通气部(1204)、通气部C(1206)和通气部D(1208)。图1210示出了示例性罐的相反侧。在这一侧，也有三种作用的通气孔，其中每排在相同高度有四个通气孔(即通气部E(1212)、通气部F(1214)、通气部G(1216)和通气部H(1218))，但是，通气孔在图1200中与图1210相比处于不同的高度。
图1220显示了多个罐，这些罐排齐成正端子彼此相邻，并且负端子彼此相邻。如这里所示，由于在两侧上的通气孔的排在不同的高度，所以大致面向彼此的通气孔都没有至另一个通气部的直接路径。也就是说，通气部D和通气部E不直接面对彼此，通气部C和通气部F不直接面对彼此，通气部B和通气部G不直接面对彼此，并且通气部A和通气部H不直接面对彼此。
图13是示出罐的第二实施例的图，该罐在每侧上以相同的式样具有12个通气孔，其中罐彼此相邻放置，其中相同极性的端子彼此相邻。在该示例中，两个示例性侧面都具有相同的式样。如图1300和图1310中所示，通气孔具有通气部A(1302)，低于通气部A(1302)放置的通气部B(1304)，处于与通气部A相同的高度的通气部C(1306)，以及处于与通气部B相同的高度的通气部D(1308)的式样。
图1320显示了多个罐，这些罐排齐成正端子彼此相邻，并且负端子彼此相邻。类似于上面的示例，通气部D不直接与通气部A排齐，通气部C不直接与通气部B排齐，反之亦然。
如该示例和先前的示例中所示，每侧可以使用任何数量的通气孔(例如，1,2,12等)。这些示例还显示了通气孔可以包括各种形状(例如，圆角矩形、矩形、椭圆形等)，并且通气孔可以放置在任何期望的位置(例如，遍布在罐的侧面，仅朝向底部等)。这里显示的示例仅仅是示例性的，并非意在为限制性的。
在一些实施例中，通气孔被带覆盖(例如，热传导的带以允许在飞行器应用中向前飞行期间冷却)。在正常操作期间，带可以防止碎屑经由通气孔进入蓄电池和/或提供不受天气影响的密封(weather sealing)。如果一个或多个蓄电池组电池灾难性地失效，则(一个或多个)失效的电池将发出大量的热/火且/或压力将下降，这将促使该带熔化。(释放的热量将使带加热数百℃，并且大多数市售的带将在此温度下熔化，因此有各种种类的带来从中选择。)这继而允许气流在罐的暴露的内容物(即，堆叠层)上方，这有助于在发生灾难性失效时散热。
在一些实施例中，将泡沸涂料(例如，带有阻燃和/或防火性能)施加到一个或多个表面或部件上。泡沸涂料还可以由于相变而提供能量吸收。接下来的图描述了这样的一些示例。也可以使用阻燃膨胀泡沫。
图14是示出盖的实施例的图，该盖在下侧涂有泡沸涂料。在该示例中，显示了示例性蓄电池的侧视/剖视图。在该示例中，盖1400涂有泡沸涂料，具体地是在盖的下侧。备选地，盖1400之间的空白空间可填充有膨胀阻燃泡沫。盖的该部分面向罐的内容物(1404)，使得如果罐中的蓄电池组电池中的任一个灾难性地失效，则盖在某种程度上受到保护。例如，这可以保护盖中的电连接(例如，将突片连接到外部端子)，使得即使蓄电池组电池中的一个灾难性地失效，蓄电池仍然能够提供至少一些电力。泡沸涂料和阻燃泡沫还可用于防止塑料零件着火。
图15是示出堆叠层的实施例的图，这些堆叠层涂有泡沸涂料。在所示的示例中，堆叠层的式样是：绝缘体(1500)、双侧翅片(1502)和电池(1504)。(即，与图1相同的式样)。泡沸涂料(1510)涂布于绝缘体1500的两侧，但这无关紧要(例如，用于散热目的和/或在灾难性失效期间是否热不能经过由泡沸涂料(1510)提供的屏障，因为绝缘体1500无论如何都会那样做。
泡沸涂料(1512)也涂布于双侧翅片(1502)，具体地是在面向绝缘体的一侧(而不是面向或邻近于电池的一侧)。将泡沸涂料仅涂布于翅片的一侧是经过深思熟虑的选择：在面向绝缘体的该侧上，绝缘体无论如何将阻挡热的传递，因此泡沸涂料在那侧的涂布将不改变或影响任何东西。然而，如果将泡沸涂料涂布到翅片面向电池的那侧，则由于假想的泡沸涂料产生的热屏障，将防止来自电池的热被翅片移除。出于该原因，在该示例中，泡沸涂料不涂布到翅片的面向电池的那侧。
出于同样的原因，泡沸涂料(1514)仅涂布于电池(1504)的面向或以其它方式邻近于绝缘体(1500)的那侧。它没有涂布于电池的面向翅片的那侧，因为这将产生热屏障，这将阻止翅片移除由电池产生的热。
为简洁起见，本文未描述具有图5-图7中所示的其它堆叠式样的泡沸涂料应用示例。然而，泡沸涂料可以以类似于此处所示的方式涂布于其它堆叠式样。在一些实施例中，泡沸添加剂在用于一个或多个蓄电池部件(例如，罩盖、顶部等)的材料(例如，塑料)中使用。
接下来的图更详细地描述了特定的蓄电池实施例。自然地，下面针对该蓄电池显示的特征意为说明性的而非限制性的。
图16是示出示例性蓄电池的组件和部件的图。在该示例中，蓄电池包括13个单元的绝缘体(1601)、12个带有翅片的热导体(1602)、12个电池(1603)、突片罩盖(1604)、印刷电路板(PCB)(1605)、顶部板(1606)、热敏电阻(1607)、底部绝缘体(1608)和罐(1609)。
图17是示出具有双侧翅片的热导体的实施例的图。该示例继续先前的示例，并且来自图16的热导体(1602)如所示地实施。在该示例中，热导体具有0.005”的厚度并且由1000系列铝制成。如图1700和1702中所示，示例性热导体的翅片具有圆角(边缘)。在一些应用中，这是所期望的，因为它允许更容易地插入到罐中和/或更不可能损坏电池(例如，因为没有尖角)。如在图1704中所示，示例性热导体的翅片具有110°的角度。在该示例中，所示的示例性热导体未结合到电池或绝缘体。
图18是示出堆叠层内的绝缘体的实施例的图。示出了示例性堆叠层的特写侧视图，包括突片1800、绝缘体1802、热导体1804(具体地，该视图中的翅片部分)、以及电池1806(其从该视图部分地被翅片遮挡)。如该图中所示，绝缘体在电池和热导体(翅片)的高度之上延伸。在该示例中，绝缘体未结合至其它层。
图19是示出PCB和顶部板的实施例的图。该示例继续先前的示例，并且来自图16中的PCB1605和顶部板1606如所示地实施。该示例显示了PCB(1901)，包覆模制的互连件(1902)，侧面板安装孔(1903)，和IDC连接件(1904)，热敏电阻经过部(1905)，突片封罩结合至沟槽(1906)，以及大周边以允许密封和安装(1907)。
图20是示出线材结合位置的实施例的图。在所示的示例中，显示了线材结合(2001)以及连接器(2002)。
尽管为了清楚理解的目的已经在一些细节上描述了前述的实施例，但是本发明不限于所提供的细节。存在许多实施本发明的备选方案。所公开的实施例是说明性的。

Claims (18)

1. 一种蓄电池，包括：
金属罐，其具有底部、顶部开口和四个侧面；以及
堆叠在所述金属罐内侧的多个电池，其中所述金属罐的所述四个侧面中的至少两个相对的侧面向内偏置抵靠所述多个电池以提供压缩。
2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述多个电池包括袋状电池。
3.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述金属罐使用以下中的一种或多种方式制造：冲击挤压或深拉。
4.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述金属罐包括1000系列铝。
5.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述金属罐包括带凸缘的顶部。
6.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述多个电池与多个绝缘体层和多个双侧热导体堆叠。
7.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
所述多个电池与多个绝缘体层和多个双侧翅片堆叠；
所述多个绝缘体层包括气凝胶；并且
所述多个电池包括袋状电池。
8. 根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，还包括：
具有下侧的盖；以及
多个突片，其中：
所述多个电池经由所述多个突片电连接；并且
通过所述金属罐的向内偏置防止所述多个突片在所述盖的下侧上被下拉。
9.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述多个电池与多个绝缘体层和多个单侧翅片堆叠。
10.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
所述多个电池与多个绝缘体层和多个单侧翅片堆叠；
所述多个绝缘体层包括气凝胶；并且
所述多个电池包括袋状电池。
11. 根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
所述多个电池与多个绝缘体层和多个单侧翅片堆叠；并且
所述多个电池在所述电池的至少一侧上具有侧面压缩件。
12.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
所述多个电池与多个绝缘体层和多个单侧翅片堆叠；
所述多个电池在所述电池的至少一侧上具有侧面压缩件；
所述多个绝缘体层包括气凝胶；并且
所述多个电池包括袋状电池。
13. 根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
所述金属罐的侧面中的一个侧面具有第一通气孔和第二通气孔，其中所述第一通气孔在竖直轴线的第一侧上，所述竖直轴线穿过所述金属罐的所述侧面行进，并且所述第二通气孔在所述竖直轴线的第二侧上；并且
如果所述第一通气孔绕所述竖直轴线旋转以产生旋转的第一通气孔，则所述旋转的第一通气孔将不与所述第二通气孔重叠。
14.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
所述金属罐的侧面中的一个侧面具有第一通气孔和第二通气孔，其中所述第一通气孔在竖直轴线的第一侧上，所述竖直轴线穿过所述金属罐的所述侧面行进，并且所述第二通气孔在所述竖直轴线的第二侧上；
如果所述第一通气孔绕所述竖直轴线旋转以产生旋转的第一通气孔，则所述旋转的第一通气孔将不与所述第二通气孔重叠；并且
所述第一通气孔和所述第二通气孔被带覆盖。
15.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
第一金属罐的第一侧面具有第一通气孔；
第二金属罐的第二侧面具有第二通气孔，其中所述第一通气孔的底部高于所述第二通气孔的顶部；并且
如果所述第一金属罐和所述第二金属罐彼此相邻放置，其中所述第一侧面面向所述第二侧面，则所述第一通气孔和所述第二通气孔将不重叠。
16.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于：
第一金属罐的第一侧面具有第一通气孔；
第二金属罐的第二侧面具有第二通气孔，其中所述第一通气孔的底部高于所述第二通气孔的顶部；
如果所述第一金属罐和所述第二金属罐彼此相邻放置，其中所述第一侧面面向所述第二侧面，则所述第一通气孔和所述第二通气孔将不重叠；并且
所述第一通气孔和所述第二通气孔被带覆盖。
17.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，泡沸涂料被涂布到以下中的一个或多个：盖的下侧、绝缘体、翅片的不邻近于所述多个电池中的一个电池的一侧、或者所述多个电池中的一个电池的邻近于绝缘体的一侧。
18.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，阻燃膨胀泡沫被涂布到以下中的一个或多个：盖的下侧、绝缘体、翅片的不邻近于所述多个电池中的一个电池的一侧、或者所述多个电池中的一个电池的邻近于绝缘体的一侧。
CN201780048522.0A 2016-08-09 2017-03-28 带有压缩和防止热失控蔓延特征的蓄电池 Active CN109564994B (zh)

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