CN114335877A - 温度降低和火花减少装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及温度降低和火花减少装置。一种电化学组件，包括限定内部区域的箱体、电化学电芯、装置和减压阀。电化学电芯设置在内部区域内。装置包括发散器部件。发散器部件包括聚合物基体和嵌入聚合物基体中的添加剂。添加剂包括吸热相变材料、阻燃材料、膨胀性材料或其任意组合。装置限定装置出口。减压阀具有流体连接到内部区域的阀入口和流体连接到装置的阀出口。减压阀被配置成当内部区域中的压力超过预定压力时将气体从内部区域转移到该装置。发散器部件被配置成与气体流体连通，并将气体导向至装置出口。

Description

温度降低和火花减少装置
技术领域
本公开涉及一种温度降低和火花减少装置，其可以包括在电化学组件中。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
高能量密度电化学电芯，例如锂离子电池，可用于各种消费产品和车辆（例如混合动力或电动车辆）中。随着电池功率、寿命和成本方面持续取得的技术进步，电池供电的车辆作为一种运输选项表现出很好的前景。
发明内容
本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或所有特征的全面公开。
在各个方面，本公开提供了一种电化学组件。该电化学组件包括箱体、电化学电芯、装置和减压阀。箱体限定了第一内部区域。电化学电芯设置在第一内部区域内。装置包括发散器部件。发散器部件包括聚合物基体和嵌入聚合物基体中的添加剂。添加剂包括吸热相变材料、阻燃材料、膨胀性材料或其任意组合。装置限定了装置出口。减压阀具有流体连接到第一内部区域的阀入口和流体连接到该装置的阀出口。减压阀被配置为当第一内部区域中的压力超过预定压力时，将气体从第一内部区域转移到该装置。发散器部件被配置成与气体流体连通，并将气体导向至装置出口。
在一个方面，添加剂包括吸热相变材料。
在一个方面，吸热相变材料被配置成在大于或等于约80℃至小于或等于约250℃的温度下反应。
在一个方面，吸热相变材料被配置成分解成二氧化碳、水或者二氧化碳和水两者。
在一个方面，添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物、淀粉、三氢氧化铝、氢氧化镁、层状双氢氧化物(LDH)、嵌入碳酸盐的LDH、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、硼酸锌或其任意组合。
在一个方面，添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物或者碳酸氢钠和碳酸氢钠衍生物两者。
在一个方面，发散器部件限定了与阀出口流体连通的多个通道。多个通道被配置成将气体从阀出口导向至装置出口。
在一个方面，该装置包括第一外部部分、第二外部部分和设置在第一外部部分与第二外部部分之间的内部部分。减压阀至少部分接收在内部部分中。装置出口包括设置在第一外部部分中的第一出口和设置在第二外部部分中的第二出口。
在一个方面，发散器部件限定了多个细长峰和多个细长谷。多个细长谷相对于多个细长峰交替设置。多个细长谷分别限定了多个通道。
在一个方面，发散器部件限定了凹陷。减压阀至少部分地设置在凹陷中。
在一个方面，发散器部件限定了表面图案。表面图案被配置成增加发散器部件的表面面积。
在一个方面，表面图案包括蜂窝图案。
在一个方面，添加剂以大于或等于约30体积%至小于或等于约50体积%的量存在于发散器部件中。
在一个方面，添加剂是多个颗粒的形式。多个颗粒限定了大于或等于约30 μm至小于或等于约200 μm的平均粒度。
在一个方面，该装置还包括壳体。壳体至少部分地限定第二内部区域。发散器部件至少部分地设置在第二内部区域内。
在一个方面，壳体包括钢。
在一个方面，壳体包括至少部分地限定第二内部区域的壁和从壁延伸的凸缘。装置出口包括多个装置出口。凸缘限定了多个装置出口。
在一个方面，聚合物基体包括热塑性聚合物或热固性聚合物。热塑性聚合物选自由以下各项构成的组：聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、聚乳酸、聚苯并咪唑、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(P-亚苯基醚)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙66、丙烯腈丁二烯苯乙烯、纤维素或其任意组合，或其任意组合。热固性聚合物选自由以下各项构成的组：酚醛三嗪、酚醛三嗪衍生物、聚酰亚胺、聚氨酯、聚脲、三聚氰胺树脂、环氧树脂、苯氧基树脂、聚苯乙烯、聚酯、硫化橡胶、硅树脂或其任意组合。
在各个方面，本公开提供了一种温度降低和火花减少装置。该装置包括壳体和发散器部件。壳体至少部分地限定了内部区域。发散器部件至少部分地设置在内部区域内。发散器部件限定了多个细长峰和多个细长谷，多个细长谷相对于多个细长峰交替设置。发散器部件包括聚合物基体和嵌入聚合物基体中的多个颗粒。多个颗粒包括吸热相变材料，吸热相变材料被配置成在大于或等于约80℃的温度下分解成水、二氧化碳或者水和二氧化碳两者。
在一个方面，多个颗粒包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物或者碳酸氢钠和碳酸氢钠衍生物两者。
本发明可以包括以下方案：
1. 一种电化学组件，包括:
箱体，其限定第一内部区域；
电化学电芯，其布置在所述第一内部区域内；
包括发散器部件的装置，所述发散器部件包括聚合物基体和嵌入所述聚合物基体中的添加剂，所述添加剂包括吸热相变材料 、阻燃材料、膨胀性材料或其任意组合，所述装置限定了装置出口；和
减压阀，其具有流体连接到所述第一内部区域的阀入口和流体连接到所述装置的阀出口，所述减压阀被配置成当所述第一内部区域中的压力超过预定压力时将气体从所述第一内部区域转移到所述装置，其中所述发散器部件被配置成与所述气体流体连通并将所述气体导向至所述装置出口。
2. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述添加剂包括所述吸热相变材料。
3. 根据方案2所述的电化学组件，其中所述吸热相变材料被配置为在大于或等于约80℃至小于或等于约250℃的温度下反应。
4. 根据方案2所述的电化学组件，其中所述吸热相变材料被配置成分解成二氧化碳、水或者二氧化碳和水两者。
5. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物、淀粉、三氢氧化铝、氢氧化镁、层状双氢氧化物(LDH)、嵌入碳酸盐的LDH、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、硼酸锌或其任意组合。
6. 根据方案5所述的电化学组件，其中所述添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物或者碳酸氢钠和碳酸氢钠衍生物两者。
7. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述发散器部件限定了与所述阀出口流体连通的多个通道，所述多个通道被配置成将所述气体从所述阀出口导向至所述装置出口。
8. 根据方案7所述的电化学组件，其中:
所述装置包括第一外部部分、第二外部部分和设置在所述第一外部部分与第二外部部分之间的内部部分；
所述减压阀至少部分地接收在所述内部部分中；和
所述装置出口包括设置在所述第一外部部分中的第一出口和设置在所述第二外部部分的第二出口。
9. 根据方案7所述的电化学组件，其中所述发散器部件限定多个细长峰和多个细长谷，所述多个细长谷相对于所述多个细长峰交替设置，所述多个细长谷分别限定所述多个通道。
10. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述发散器部件限定了凹陷，所述减压阀至少部分地设置在所述凹陷中。
11. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述发散器部件限定了被配置成增加所述发散器部件的表面面积的表面图案。
12.根据方案11所述的电化学组件，其中所述表面图案包括蜂窝图案。
13. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述添加剂以大于或等于约30体积%至小于或等于约50体积%的量存在于所述发散器部件中。
14. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述添加剂为多个颗粒的形式，所述颗粒限定的平均粒度大于或等于约30 μm至小于或等于约200 μm。
15. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述装置还包括至少部分地限定第二内部区域的壳体，所述发散器部件至少部分地设置在所述第二内部区域内。
16. 根据方案15所述的电化学组件，其中所述壳体包括钢。
17. 根据方案15所述的电化学组件，其中:
所述壳体包括至少部分限定所述第二内部区域的壁和从所述壁延伸的凸缘；
所述装置出口包括多个装置出口；和
所述凸缘限定了多个装置出口。
18. 根据方案1所述的电化学组件，其中所述聚合物基体包括:
热塑性聚合物，选自由以下各项构成的组:聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、聚乳酸、聚苯并咪唑、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(p-亚苯基醚)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙66、丙烯腈丁二烯苯乙烯、纤维素或其任意组合，或其任意组合；或者
热固性聚合物，选自由以下各项构成的组：酚醛三嗪、酚醛三嗪衍生物、聚酰亚胺、聚氨酯、聚脲、三聚氰胺树脂、环氧树脂、苯氧基树脂、聚苯乙烯、聚酯、硫化橡胶、硅树脂或其任意组合。
19. 一种温度降低和火花减少装置，包括:
壳体，其至少部分限定内部区域；和
发散器部件，其至少部分地设置在所述内部区域内，所述发散器部件限定多个细长峰和多个细长谷，所述多个细长谷相对于所述多个细长峰交替设置，所述发散器部件包括聚合物基体和嵌入所述聚合物基体中的多个颗粒，所述多个颗粒包括吸热相变材料，所述吸热相变材料被配置成在大于或等于约80℃的温度下分解成水、二氧化碳或者水和二氧化碳两者。
20. 根据方案19所述的温度降低和火花减少装置，其中所述多个颗粒包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物或者碳酸氢钠和碳酸氢钠衍生物两者。
从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体示例仅旨在说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明所选实施例的目的，而不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。
图1是根据本公开各个方面的电化学组件的侧视图；
图2是图1的电化学组件的透视图，电化学组件还包括温度降低和火花减少装置；
图3是图2的温度降低和火花减少装置内侧的内侧透视图；
图4是图3的温度降低和火花减少装置的发散器部件的内侧透视图；
图5是图4的发散器部件的材料的局部细节图；
图6是图4的发散器部件的表面的局部细节图；
图7是根据本公开的各个方面的另一发散器部件的表面的局部细节图；
图8是根据本公开的各个方面的又一发散器部件的表面的局部细节图；
图9是图2的温度降低和火花减少装置的壳体的内侧透视图；
图10是图2的温度降低和火花减少装置沿着图2的线10-10截取的截面图；
图11是图2的温度降低和火花减少装置沿着图2的线11-11截取的截面图；以及
图12是图2的温度降低和火花减少装置的局部透视图。
在附图的几个视图中，相对应的附图标记表示相对应的零件。
具体实施方式
提供示例实施例，使得本公开将是全面的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，例如具体组成、部件、装置和方法的示例，以提供对本公开实施例的透彻理解。对于本领域的技术人员来说，显然不必需采用具体细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，并且任何一种形式都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述公知的过程、公知的装置结构和公知的技术。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定的示例实施例，而不是旨在进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的，并且因此指定了所陈述的特征、元件、组合物、步骤、整体、操作和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。尽管开放式术语“包括”应被理解为用于描述和要求保护本文阐述的各种实施例的非限制性术语，但是在某些方面，该术语可替代地被理解为相反地更具限制性和限制意义的术语，例如“由……组成”或“基本由……组成”。因此，对于列举组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤的任何给定实施例，本公开还具体包括由这样列举的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤组成或基本上由这样列举的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤组成的实施例。在“由……组成”的情况下，替代实施例排除了任何额外的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤，而在“基本由……组成”的情况下，实质上影响基本和新颖特性的任何额外的组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤被排除在该实施例之外，但是实质上不影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、部件、元件、特征、整体、操作和/或过程步骤可以被包括在该实施例中。
本文描述的任何方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求其以所讨论或示出的特定次序来执行，除非被具体标识为执行顺序。还应当理解，除非另有说明，否则可以采用附加的或替代的步骤。
当部件、元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合到另一个元件或层”、“连接到另一个元件或层”或“联接到另一个元件或层”时，其可以直接在另一个部件、元件或层上，接合到、连接到或联接到另一个部件、元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件或层上”，“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应该以类似的方式来解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等可用于在本文中描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或部段，但是除非另有说明，否则这些步骤、元件、部件、区域、层和/或部段不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或部段与另一个步骤、元件、部件、区域、层或部段区分开来。除非上下文明确指出，术语例如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文中使用时并不暗示顺序或次序。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一步骤、元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二步骤、元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，本文可以使用空间或时间上相对的术语，例如“之前”、“之后”、“内部”、“外部”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述图中所示的一个元件或特征与另外的（一个或多个）元件或特征的关系。除了图中所描绘的取向之外，空间上或时间上相对的术语还可以旨在包括使用或操作中的装置或系统的不同取向。
在整个公开内容中，数值表示范围的近似度量或限制，以包含与给定值的微小偏差和具有大约所提到的值的实施例以及具有精确所提到的值的实施例。除了在详细描述末尾提供的工作示例中，本说明书(包括所附权利要求)中的所有参数数值(例如，数量或条件)都应理解为在所有情况下都由术语“约”来修饰，无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”表示所叙述数值允许一些轻微的不精确(在数值上大致接近准确；近似或相当接近该值；差不多)。如果由“约”提供的不精确在本领域中没有被理解为具有这种普通含义，那么本文使用的“约”至少表示可能由测量和使用这种参数的普通方法产生的变化。例如，“约”可以包括小于或等于5%，可选地小于或等于4%，可选地小于或等于3%，可选地小于或等于2%，可选地小于或等于1%，可选地小于或等于0.5%，并且在某些方面，可选地小于或等于0.1%的变化。
此外，范围的公开包括整个范围内的所有值和进一步划分的范围（包括给定范围的端点和子范围）的公开。
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。
本技术涉及一种与可再充电锂离子电池一起使用的装置，可再充电锂离子电池可用于车辆应用。然而，本技术也可以与循环锂离子的其他电化学装置一起使用。本技术还具有可再充电电池和车辆领域之外的用途。更具体地，本技术通常可用于冷却流体和/或减少或抑制火花或火焰。
典型的电化学电芯包括第一电极(例如正极或阴极)、第二电极(例如负极或阳极)、电解质和隔板。通常，在锂离子电池组中，电化学电芯以堆叠方式电连接，以增加总输出。锂离子电化学电芯通过在负极与正极之间可逆地传递锂离子来操作。隔板和电解质设置在负极与正极之间。电解质适用于传导锂离子，并且可以是液体、凝胶或固体形式。锂离子在电池充电过程中从正极移动到负极，并且在电池放电时在相反方向上移动。
堆叠中的负极和正极中的每一个通常电连接到集电器(例如，金属，例如用于负极的铜和用于正极的铝)。在电池使用过程中，与两个电极相关联的集电器通过外部电路连接，该外部电路允许电子产生的电流在负极与正极之间传递，以补偿锂离子的传输。
电极通常可以并入到各种商业电池设计中，例如棱柱形电芯、卷绕圆柱形电芯、硬币式电芯、袋形电芯或其他合适的电芯形状。电芯可以包括每个极性的单个电极结构或者多个正极和负极以并联和/或串联电连接方式组装的堆叠结构。特别地，电池可以包括交替的正极和负极以及设置在正极和负极之间的隔板的堆叠。虽然正电活性材料可用于一次或单次充电使用的电池，但所得电池通常在电芯的多次循环中具有二次电池使用所需的循环性质。
在各个方面，本公开提供了一种用于气体或流体的温度降低和火花减少的装置。该装置可以包括在电化学电芯组件例如电池组上。在某些方面，该装置被配置成经由减压阀从电池组接收加压气体。该装置可以将气体导向一个或多个出口位置。该装置被配置成降低加压气体的温度和/或抑制气体中可能存在的火花。更具体地，该装置可以包括添加剂，该添加剂包括吸热相变材料、阻燃剂、膨胀性材料或其任意组合。在一个示例中，添加剂包括碳酸氢钠颗粒。碳酸氢钠是吸热相变材料，其分解成二氧化碳和水，二氧化碳和水是灭火剂。
参考图1-2，提供了根据本公开的各个方面的电化学组件10。电化学组件10可以包括一个或多个电化学电芯12(图2)，例如电池。电化学组件10可以进一步包括箱体14。在某些方面，箱体14可以是电绝缘的和气密密封的。箱体14可以至少部分地限定第一内部区域16(图2)。电化学电芯12可以设置在第一内部区域16内。
电化学组件10被配置成从第一内部区域16排放流体。在某些方面，电化学组件10还包括联接到箱体14的减压阀18(图1)。减压阀18与第一内部区域16流体连通。减压阀18被配置成当第一内部区域16内的压力超过预定压力时从第一位置(即，关闭位置)移动到第二位置(即，打开位置)。当减压阀18处于第二位置时，气体可以被转移出第一内部区域16，这将在附图12的讨论中更详细地描述。在某些方面，电化学组件可以包括多个减压阀。
继续参考图2，电化学组件10还包括温度降低和火花减少装置30(“装置”)。在某些方面，装置30被称为“火花和火熄灭器”。装置30联接到箱体14上，并被配置成从减压阀18接收气体或流体。当电化学组件包括多个减压阀时，该组件可以进一步包括相应的多个装置。在某些方面，装置30可以包括壳体32，该壳体32例如通过多个紧固件34联接到箱体14。壳体32可以在减压阀18上延伸(见图12)。壳体32包括暴露于电化学组件10的外部区域38的第一外表面36。
参考图3，示出了根据本公开的各个方面的装置30的内侧。装置30包括壳体32和发散器部件40。壳体32包括第一外表面36和第一内表面42。壳体32可以至少部分地限定第二内部区域44。
发散器部件40可以至少部分地设置在第二内部区域44内。发散器部件40被固持在壳体32与箱体14之间(图1至2)。在一些示例中，由于发散器部件40固位在箱体14与壳体32之间，所以发散器部件40联结到箱体14，并且可以不独立地联接到箱体14。在一些示例中，发散器部件40直接联结到壳体32，例如通过机械接合(例如，压配合、卡扣配合和/或锁定特征)、紧固件、粘合剂或其任意组合。在一些示例中，发散器部件40直接联结到箱体14(未示出)。
第二内部区域44可以具有第一长度45。发散器部件40可以限定第二长度46。第二长度46可以小于第一长度45，使得发散器部件40仅沿着第二内部区域44的一部分延伸。因此，发散器部件40可以设置在两个开放区域48之间。
参考图4，提供了根据本公开的各个方面的发散器部件40的内侧。发散器部件40被配置成与从减压阀18接收的气体流体连通。发散器部件40包括第二外表面50和第二内表面52。
在某些方面，第二内表面52限定了凹陷54，减压阀18(图1)部分地设置到凹陷54中。凹陷54的尺寸和形状可以适应减压阀18的一端。例如，凹陷54可以具有基本上圆柱形的形状。发散器部件40可以限定邻近凹陷54的一个或多个孔55。孔55可以在第二外表面50与第二内表面52之间延伸。孔55可以允许发散器部件40的内侧56与发散器部件40的外侧58之间的流体连通。
发散器部件40被配置成降低来自减压阀18的气体的温度和/或减少来自减压阀18的火花。因此，发散器部件40包括添加剂。添加剂包括吸热相变材料(“PCM”)、防火剂或膨胀性材料中的一种或多种。发散器部件40可以包括单一添加剂或多种添加剂。在某些方面，单一添加剂可以体现上述特性(即，吸热PCM、防火剂和/或膨胀性)中一种以上特性。
参考图5，发散器部件40包括聚合物基体60和包括添加剂的多个颗粒62。颗粒62可以嵌入聚合物基体60中。颗粒62可以不均匀地或基本均匀地分布在聚合物基体60中。颗粒62可以限定大于或等于约5 μm至小于或等于小于或等于约200 μm的平均粒度64。在一个方面，平均粒度64大于或等于约30μm至小于或等于200μm(例如，大于或等于约30μm至小于或等于50μm、大于或等于约50μm至小于或等于100μm、大于或等于约100μm至小于或等于150μm、或大于或等于约150μm至小于或等于200μm)。在各种替代的方面，添加剂可以被封装在袋、壳或涂层中。
在某些方面，添加剂可以以大于或等于约10体积%至小于或等于约70体积%，可选地大于或等于约20体积%至小于或等于约60体积%，或可选地大于或等于约30体积%至小于或等于约50体积%的量包含在发散器部件40中。例如，添加剂可以以大于或等于约30体积%至小于或等于约35体积%，大于或等于约35体积%至小于或等于约40体积%，大于或等于约40体积%至小于或等于约45体积%，或大于或等于约45体积%至小于或等于约50体积%的量包含在发散器部件中。在某些方面，例如当添加剂包括吸热PCM时，添加剂可以被配置为吸收大于或等于约500 J/g，可选地大于或等于约550 J/g，大于或等于约600 J/g，大于或等于约650 J/g，大于或等于约700 J/g的热量。在一个示例中，添加剂包括具有的密度为2.2 g/cm3的碳酸氢钠，并被配置为吸收758 J/g的热量。在另一个示例中，添加剂包括具有的密度为2.42 g/cm3的三氢氧化铝，并被配置为吸收883 J/g的热量。
如上所描述的，添加剂可以包括吸热PCM、阻燃剂、膨胀性材料或其任意组合。某些添加剂具有上述性质中一种以上的性质。
吸热PCM 可以被配置成在高于60℃，可选地高于或等于约70℃，可选地高于或等于约80℃，可选地高于或等于约90℃，或可选地高于或等于约100℃的温度下反应(例如，分解)和/或相变。例如，吸热PCM 可以被配置为在大于或等于约80℃至小于或等于约250℃(例如，大于或等于约80℃至小于或等于约100℃，大于或等于约100℃至小于或等于约125℃，大于或等于约125℃至小于或等于约150℃，大于或等于约150℃至小于或等于约200℃，或大于或等于约200℃至小于或等于约250℃)的温度下消耗能量以相变。在某些方面，吸热PCM 可被配置成分解成一种或多种灭火材料，例如二氧化碳(CO2)、水(H2O)、或者二氧化碳和水两者。在各个方面，添加剂包括吸热PCM。在一个方面，吸热PCM 包括碳酸氢钠、淀粉或者碳酸氢钠和淀粉的组合。其他吸热PCM 可包括含水材料，例如盐水合物，以及吸湿材料(例如，沸石)。
在各个方面，添加剂包括阻燃材料。阻燃材料可以包括矿物、有机卤素化合物、有机磷酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、含磷和卤素的化合物、氯化有机磷酸酯、有机化合物或其任意组合。举例而言，阻燃矿物包括三氢氧化铝、氢氧化镁、层状双氢氧化物(LDH)、嵌入碳酸盐的LDH、红磷、硼酸盐(例如，硼酸锌)或其任意组合。举例而言，阻燃有机磷酸酯材料包括氯菌酸及其衍生物、氯化石蜡、有机溴化物(例如，十溴二苯醚(decaBDE)、十溴二苯乙烷)、聚合溴化化合物(例如，溴化聚苯乙烯)、溴化碳酸酯低聚物(BCO)、溴化环氧低聚物(BEO)、四溴邻苯二甲酸酐、四溴双酚A(TBBPA)、六溴环十二烷(HBCD)或其任意组合。举例而言，阻燃有机磷酸酯包括磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)、双酚A二苯基磷酸酯(BADP)、磷酸三甲苯酯(TCP)或其任意组合。甲基膦酸二甲酯(DMMP)是阻燃膦酸酯的一个示例。二乙基次膦酸铝是阻燃次膦酸盐的一个示例。三(2,3-二溴丙基)磷酸酯（brominatedtris）是含磷和含卤素的阻燃化合物的一个示例。举例而言，阻燃氯化有机磷酸酯包括三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(绿磷酸酯或TDCPP)、四(2-氯乙基)二氯异戊基二磷酸酯(V6)或TDCPP和V6的组合。举例而言，阻燃有机化合物包括羧酸、二羧酸或者羧酸与二羧酸的组合。
在各个方面，添加剂包括膨胀性材料。举例而言，膨胀性材料包括聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐、硅酸钠、石墨或其任意组合。
在一个方面，添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物、淀粉、三氢氧化铝、氢氧化镁、层状双氢氧化物(“LDH”)、嵌入碳酸盐的LDH、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、硼酸锌或其任意组合。添加剂可以被配置成分解成一种或多种灭火材料。在一个示例中，添加剂包括含氢氧化物的化合物，其被配置成通过与来自环境的氢反应来释放水。在另一个示例中，添加剂包括碳酸氢钠，其被配置为在高于或等于约80℃的温度下经历吸热分解为二氧化碳和水。在又一个示例中，添加剂包括具有嵌入碳酸盐的LDH，其被配置为释放二氧化碳和水。
聚合物基体60基本上是易燃的。在一个方面，聚合物基体60包括吸湿材料(例如，尼龙、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、纤维素)。聚合物基体60可以是刚性的或柔性的。聚合物基体60可以是多孔的。在一个方面，平均孔径范围从大于或等于200μm至小于或等于2500μm(例如，大于或等于200μm至小于或等于300μm，大于或等于300μm至小于或等于500μm，大于或等于500μm至小于或等于750μm，大于或等于750μm至小于或等于1000μm，大于或等于1000μm至小于或等于1500 μm，大于或等于1,500μm至小于或等于2,000μm，或大于或等于2,000μm至小于或等于2,500μm)。在某些方面，聚合物基体60包括泡沫。
聚合物基体60可以包括热塑性聚合物或热固性聚合物。聚合物基体60可以被配置成在预定温度下保持低于其熔点，该预定温度可以对应于电化学组件（图1至图2）使用期间的可能温度。在某些方面，举例而言，聚合物基体60包括选自由以下各项构成的组的热塑性聚合物:聚碳酸酯、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚乳酸、聚苯并咪唑、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(P-亚苯基醚)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙66、ABS、纤维素或其任意组合。在一个方面，热塑性聚合物包括PEEK、PAI或PEEK和PAI的组合。在某些方面，举例而言，聚合物基体60包括选自由以下各项构成的组的热固性聚合物：酚醛三嗪、酚醛三嗪衍生物、聚酰亚胺、聚氨酯、聚脲、三聚氰胺树脂、环氧树脂、苯氧基树脂、聚苯乙烯、聚酯、硫化橡胶、硅树脂或其任意组合。
发散器部件40可以可选地进一步包括一种或多种辅助添加剂。在一个示例中，颗粒62包括淀粉，并且发散器部件40进一步包括低粘度橡胶(例如，由PRECISION TEXTILES制造的ECOFLEX)，以在发散器部件40的形成过程中增加淀粉与聚合物基体60的聚合物的混溶性。在另一个示例中，发散器部件40包括涂有阻燃剂的粘土、粘土纳米管或包括涂有阻燃剂的粘土和粘土纳米管两者作为辅助添加剂，以改进阻燃性质并降低发散器部件40的质量损失率。在又一个示例中，发散器部件40包括碳纳米管作为辅助添加剂，以改进添加剂的混溶性。
返回至图4，发散器部件40可以限定波形形状(即，具有基本波形的截面)，波形形状包括多个细长峰70和多个细长谷72。峰70和谷72沿着发散器部件40的第一轴线74交替设置。谷72可以限定多个通道76，来自减压阀18(图1)的气体可通过这些通道76流动。通道76可以在第一端80与第二端82之间沿着基本垂直于第一轴线74的第二轴线78延伸。在某些方面，通道80基本上彼此平行。然而，在各种替代方面，通道可能是不平行的。
与某些其他形状例如基本平面的发散器部件相比，发散器部件40的波形形状可以提供增加的机械强度。此外，与某些其他形状，例如基本平面的发散器部件相比，波形形状可以提供增加的表面面积。在各个方面，发散器部件可以限定其他几何形状，例如基本人字形截面或限定通道的板。
参考图6，在各个方面，发散器部件40可以限定表面图案或纹理。与具有基本平滑表面的发散器部件相比，表面图案或纹理可以增加发散器部件40的表面面积。增加的表面面积可以促进添加剂更快的反应速率，以增加来自减压阀18(图1)的气体的冷却速率。
表面图案可以包括在第二内表面52、第二外表面50或者第二内表面52和第二外表面50两者上。在一个示例中，第二内表面52包括基底部分90和凸起部分92。举例而言，凸起部分92可以限定蜂窝图案。在某些方面，表面可以附加地或替代地包括凹入部分。
在某些方面，表面图案可以是微图案。例如，凸起部分92可以限定大于或等于约50μm至小于或等于约300μm(例如，大于或等于约50μm至小于或等于约100μm、大于或等于约100μm至小于或等于约150μm、大于或等于约150μm至小于或等于约200μm、大于或等于约200μm至小于或等于约250μm、或大于或等于约250 μm至小于或等于约300 μm)的厚度94。
与更光滑的表面相比，发散器部件40可以限定增加表面面积的其他表面图案。参考图7，提供了根据本公开的各个方面的限定表面图案的表面100的另一示例。表面100包括基底部分102和凹入部分104。凹入部分104限定了多个人字形的形状。参考图8，提供了根据本公开的各个方面的限定表面图案的又一表面110。表面110包括基底部分112和凸起部分114。凸起部分114限定了网格图案。其他表面图案和纹理可以包括凹痕、螺纹、刻痕等。
参考图9，壳体32可以包括第一壁部分130、一对第二壁部分132和一对第三壁部分134。第一壁部分130可以限定基本上C形的截面。第一壁部分130可以至少部分地限定第二内部区域44。
第二壁部分132可以沿着第一轴线74设置在第一壁部分130的相对侧上。第二壁部分132可以基本上沿着第一轴线74从第一壁部分130突出。当装置30组装到箱体14时，第二壁部分132可以接合箱体14。
第二壁部分132可以限定一个或多个凹口136。当装置30组装到箱体14时，凹口136允许流体从第二内部区域44转移到外部区域38，如将在下面更详细地描述的(见附图12的讨论)。
第三壁部分134可以沿着第二轴线78设置在第一壁部分130的相对侧。第三壁部分134可以沿着基本垂直于第一轴线74和第二轴线78的第三轴线138并沿着第二轴线78从第一壁部分130突出。第三壁部分134可以限定用于接收相应的紧固件134(图2)的孔140，相应的紧固件134用于将壳体32联接到箱体14(图2)。
在某些方面，壳体32也可以称为“热屏蔽件”。壳体32可以由金属材料形成。举例而言，金属材料可以包括钢(例如，低碳钢)、不锈钢、镍基合金、铝基和/或镁基合金、FeCrAlY、NiCrAlY或其任意组合。壳体32还可以包括涂层，例如铝基或镁基合金上的热障涂层。
参考图10-11，装置30联结到箱体14上。第二壁部分132可以直接接合箱体14。发散器部件40可以在第二内部区域44中设置在壳体32与箱体14之间。如图11中最佳地示出，壳体32中的凹口136将第二内部区域44流体连接到外部区域38。
减压阀18可以部分地设置在发散器部件40的凹陷54内。在某些方面，减压阀可以直接抵接发散器部件40。减压阀18被配置成将气体导入第二内部区域44。例如，减压阀18可以将气体导入通道76并通过孔55。
减压阀18包括阀入口150和阀出口152。阀入口150与箱体14的第一内部区域16流体连通。阀出口152与装置30的第二内部区域44流体连通。当减压阀18处于第一或关闭位置时，第一内部区域16和第二内部区域44基本上彼此隔离。当减压阀18处于第二或打开位置时，第一内部区域16和第二内部区域44流体连接。
参考图12，当减压阀处于打开位置时，装置30可以从减压阀18的阀出口152接收可能包含火花的气体或流体。气体可以流入通道76并通过孔55。气体与发散器部件40热连通，并且更具体地，与发散器部件40中的颗粒62热连通。
随着气体与发散器部件40热连通，添加剂消耗热量以进行反应，从而降低气体的温度。反应产物可包括从聚合物基体60（图5）释放的灭火剂以减少或抑制气体中的任何火花。反应产物可以经由聚合物基体60中的孔释放。在一个示例中，添加剂包括碳酸氢钠。在某些方面，气体可以高于80℃。一旦被加热到反应温度，碳酸氢钠可在吸热反应中分解，消耗气体中的热量并降低气体的温度。分解后，释放二氧化碳和水，这会减少或抑制气体中可能存在的任何火花。
装置30通常可包括沿第二轴线78的三个部分或区域:内部区域156、第一外部区域158和第二外部区域160。阀出口152可以设置在内部区域156中。气体因此可以被接收在内部区域156中。气体可以从内部区域156流向第一外部区域158和第二外部区域160，如第一箭头162所示。更具体地，通道76可以将气体在两个相反的方向上导向至第一外部区域158和第二外部区域160。气体可以围绕发散器部件40的内侧56和外侧58流动。气体可以经由孔55和开放区域48在内侧56与外侧58之间移动。
气体可以在凹口136处从装置30排放，如第二箭头164所示。在某些方面，壳体32可以在壳体32的四个拐角处包括四个凹口136。当装置30包括多个凹口136作为出口时，气体被分流并转向不同的方向。
尽管该装置被描述为包括发散器部件40和不同的壳体32，但是在各种替代方面，根据本公开的装置可以包括由聚合物基体和添加剂形成的单一部件，添加剂包括吸热PCM、阻燃剂和/或膨胀性材料。此外，尽管该装置被描述为用作车辆上的电化学电芯的一部分，但是该装置可以与可能产生热量和/或火花的其他装置一起使用或组装。虽然描述了汽车应用，但是温度降低和火花减少装置也可以用于其他车辆应用(例如，摩托车和娱乐车辆)，用于航空航天工业中(例如，飞机、直升机、无人机)、航海应用(例如，船只、个人船只、码头)、农业设备、工业设备等。此外，温度降低和火花减少装置可以用于非车辆应用。
出于说明和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。其并不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的个别元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以用于选定的实施例，即使没有具体示出或描述。同样的情况也可能在许多方面有所不同。这种变化不应被视为偏离本公开，并且所有这种修改都旨在包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种电化学组件，包括:
箱体，其限定第一内部区域；
电化学电芯，其布置在所述第一内部区域内；
包括发散器部件的装置，所述发散器部件包括聚合物基体和嵌入所述聚合物基体中的添加剂，所述添加剂包括吸热相变材料 、阻燃材料、膨胀性材料或其任意组合，所述装置限定了装置出口；和
减压阀，其具有流体连接到所述第一内部区域的阀入口和流体连接到所述装置的阀出口，所述减压阀被配置成当所述第一内部区域中的压力超过预定压力时将气体从所述第一内部区域转移到所述装置，其中所述发散器部件被配置成与所述气体流体连通并将所述气体导向至所述装置出口。
2.根据权利要求1所述的电化学组件，其中所述添加剂包括所述吸热相变材料。
3.根据权利要求2所述的电化学组件，其中所述吸热相变材料被配置为在大于或等于约80℃至小于或等于约250℃的温度下反应。
4.根据权利要求2所述的电化学组件，其中所述吸热相变材料被配置成分解成二氧化碳、水或者二氧化碳和水两者。
5.根据权利要求1所述的电化学组件，其中所述添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物、淀粉、三氢氧化铝、氢氧化镁、层状双氢氧化物(LDH)、嵌入碳酸盐的LDH、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸盐、红磷、硼酸锌或其任意组合。
6.根据权利要求5所述的电化学组件，其中所述添加剂包括碳酸氢钠、碳酸氢钠衍生物或者碳酸氢钠和碳酸氢钠衍生物两者。
7.根据权利要求1所述的电化学组件，其中所述发散器部件限定了与所述阀出口流体连通的多个通道，所述多个通道被配置成将所述气体从所述阀出口导向至所述装置出口。
8.根据权利要求7所述的电化学组件，其中:
所述装置包括第一外部部分、第二外部部分和设置在所述第一外部部分与第二外部部分之间的内部部分；
所述减压阀至少部分地接收在所述内部部分中；和
所述装置出口包括设置在所述第一外部部分中的第一出口和设置在所述第二外部部分的第二出口。
9.根据权利要求7所述的电化学组件，其中所述发散器部件限定多个细长峰和多个细长谷，所述多个细长谷相对于所述多个细长峰交替设置，所述多个细长谷分别限定所述多个通道。
10.一种温度降低和火花减少装置，包括:
壳体，其至少部分限定内部区域；和
发散器部件，其至少部分地设置在所述内部区域内，所述发散器部件限定多个细长峰和多个细长谷，所述多个细长谷相对于所述多个细长峰交替设置，所述发散器部件包括聚合物基体和嵌入所述聚合物基体中的多个颗粒，所述多个颗粒包括吸热相变材料，所述吸热相变材料被配置成在大于或等于约80℃的温度下分解成水、二氧化碳或者水和二氧化碳两者。
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