CN117099246A - 减轻锂离子电池组中的热失控传播 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子电池组件，包括以间隔开且大致平行排列的多个电池电芯，电池电芯中的每个电芯沿中心轴延伸并具有带负端子的第一端部和带正端子的第二端部。该组件包括第一捕获板和第二捕获板，其中，至少第一捕获板限定了对应于多个电池电芯的捕获板开口，第一捕获板与第二捕获板间隔开并且定向为大致平行于第二捕获板。多个电池电芯中的每一个在第一捕获板与第二捕获板之间延伸并且与第一捕获板中的捕获板开口中的一个同轴布置。该组件可选地包括位于捕获板之间的主体，该主体限定了每个电池电芯的空隙。

Description

减轻锂离子电池组中的热失控传播
技术领域
本发明一般涉及电池技术，并且更具体地涉及减轻电池组中的热失控传播。
背景技术
锂离子电池或Li-ion电池是一种具有高能量密度且通常没有记忆效应的可充电电池。电池可以单独使用，也可以成组包装在电池组中。例如，锂离子电池和电池组通常用于便携式电子设备(例如手机)、电动汽车和消费者的无绳电动工具。锂离子电池还用于军事和航空航天应用。
当锂离子通过电解质从负电极移动到正电极时，Li-ion电池会提供电流。给电池充电时，锂离子会反向移动。在一些实例中，正电极包括钴酸锂(LiCoO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)或锰酸锂(LiMn2O4或Li2MnO3)。负电极通常包括石墨。电解质可以是有机碳酸盐和锂离子络合物的混合物。例如，电解质可包括碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯。
锂离子电池可以有多种形状因素，包括圆柱形、扁平形、袋形和带螺纹端子的硬塑料外壳。在一个示例中，圆柱形锂离子电池通常包括金属容器，该金属容器为电池提供主要结构并用作负电极。容器可以由铝或钢制成。电极组件或“卷芯(jelly-roll)”包括由卷成圆柱形的多孔膜来隔开的集电器片。电极组件置于容器内，作为电能储存元件。集电器可以包括涂有活性材料的铜箔或铝箔，并且多孔膜可以是聚合物或陶瓷。电解质填充容器的剩余体积并渗透集电器和间隔件上的活性材料。用作正电极的盖被卷曲到罐顶部的适当位置从而完成电池并将电极组件封闭在容器内。
锂离子电池电芯还可以包括正温度系数盘(“PTC盘”)和/或位于电极组件与盖之间的电流中断装置(“CID”)作为保护装置。例如，PTC盘由在升高的温度下表现出增加的电阻的材料制成，从而在更高的温度下减少电流。当电池内部的压力超过阈值时，CID设备(例如压力板)可能会破裂从而断开电连接并从电池中排出气体。
发明内容
本发明涉及配置为减轻或抑制热失控传播的方法和电池组件。在一个示例中，电池组件是电芯模块或电池组，例如锂离子电池组。根据本发明将理解许多实施例。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的锂离子电池的截面图。
图2A是根据本发明的实施例的电池组或电芯模块的俯视图，其中电池电芯布置在矩形网格中。
图2B是根据本发明的实施例的电池组或电芯模块的俯视图，其中电池电芯布置在三角形网格中。
图3是根据本发明的实施例的电池组的一部分的截面图并且示出了单个电池电芯。
图4A是根据本发明的实施例的具有围绕容器侧壁的耐火材料层的电池电芯的立体图。
图4B是根据本发明的实施例的在电池电芯的端部周围具有耐火材料的电池电芯的立体图。
图4C是根据本发明的实施例的具有耐火材料和围绕容器的套筒的电池电芯的立体图。
图5是根据本发明的实施例的电池组的电池电芯的截面图，显示了在热失控事件期间从正端子喷出的物质。
图6是根据本发明的一个实施例的电芯模块的局部分解立体图，该电芯模块包括电池电芯，每个电池电芯具有包裹在耐火材料中的端部和围绕电池电芯组的耐火材料层。
图7是根据本发明的实施例的电池组组件的局部分解立体图。
图8是根据本发明的实施例的电池组的截面图，该电池组包括在外壳内彼此间隔开且物理分离的电芯模块。
附图仅出于说明的目的描绘了本发明的各种实施例并且不一定按比例绘制。许多变化、配置和其它实施例将从以下详细讨论中显而易见。
具体实施方式
公开了用于减轻电池组(例如锂离子电池组)中的热失控传播的方法和结构。根据一些示例性实施例，电池组件是电芯模块或电池组，其包括间隔开且大致平行布置的多个电池电芯。作为热管理策略的一部分，电池电芯被布置成防止电池电芯之间的直接接触并避免从一个电池电芯到另一个电池电芯的视线(line-of-sight)。
在一个示例中，每个电池电芯沿中心轴线延伸并且具有带负端子的第一端部和带正端子的第二端部。每个电池电芯都容纳在主体中限定的空隙中，有时称为蜂窝。第一捕获板在主体的一侧，第二捕获板在主体的相对侧。至少第一捕获板限定对应于电池电芯的捕获板开口，从而使得多个电池电芯中的每一个在第一捕获板与第二捕获板之间延伸并且与捕获板开口中的一个同轴布置。例如，主体延伸电池电芯的整个轴向长度，从而使得来自电池电芯的任何喷射物被引导通过捕获板开口轴向远离电池。
在本发明的一些实施例中，主体可以由例如铝的导热材料制成，其中主体用作散热器并从例如经历热失控的电池电芯中带走热量。在本发明的其它实施例中，主体可以由隔热材料制成并且用于在热失控事件期间抑制热量传播到相邻的电池电芯。可选地，可以将耐火材料或灌封材料放置在捕获板开口中从而保护电池电芯的端部免受从附近的电池电芯排放的喷射物的影响。
如上所述，各自具有多个电池电芯的多个电芯模块可以在电池组外壳内组装在一起。电池电芯布置成、并且电池模组构造为消除与电池组中其它电池电芯的直接视线。在本发明的一些实施例中，每个电芯模块配置为使得电池电芯的正端子向外朝向外壳。电池组可以可选地包括一个或多个耐火材料隔板，这些隔板物理上分隔相邻的电芯模块。可选地，每个电芯模块可以用耐火材料包裹。
参考锂离子电池电芯和电池组件描述了本发明。然而，本文所公开的原理和结构可以应用于利用其它化学物质的电池组件，如将被理解的那样。根据本发明，许多变化和实施例将是显而易见的。
总体概述
关于锂离子电池组，仍然存在一些重要的问题。锂离子电池技术的一大挑战是热管理。一个持续关注的问题是锂离子电池在使用、处理或运输过程中发生热失控的可能性。当一系列自我维持的放热副反应导致电池完全失效并且在某些情况下导致火灾和/或爆炸时，就会发生热失控。经历热失控的电池电芯可能会散发出热气体、火焰和高速喷射的熔融颗粒物质，称为喷射物。由于锂离子技术的化学性质，大多数锂离子电池都有可能发生热失控。尽管随着时间的推移在提高电池性能方面取得了重大进展(例如，减少容量衰减、增加可用功率等)，但热失控及其传播的挑战仍然存在。例如，单个电池电芯或电池组的材料和结构可能会导致局部热点或发热，从而导致电池故障。此外，对电池电芯过度约束会导致较大的压力梯度，从而导致机械部件(例如电池电芯周围的板和紧固件)发生故障。同样，不让喷射物逸出会导致瞬间形成局部热点，从而引发附近电池电芯的热失控。因此，需要用于减轻锂离子电池组中热失控传播的结构和方法。
本发明满足了这种需要和其它需要。根据本发明的一些实施例，可以使用考虑多个设计因素的方法来减轻或完全停止热失控传播，设计因素包括：(i)经历热失控的单个电池电芯；(ii)经历热失控的与电池或电芯模块相邻的电池；(iii)电池电芯包装材料；以及(iv)电池电芯或单元模块与经历热失控事件的相邻电池电芯或单元模块的空间和结构关系。
更详细地，根据本发明将理解的是，减轻或停止热失控的传播涉及控制喷射物的各个方面，包括控制喷射物如何离开电池电芯、控制喷射物的路径和直接在该路径中的其它物体，并控制喷射物颗粒的着陆点。例如，在电池电芯周围提供足够的结构可用于将喷射物沿轴向引导离开电芯模块和相邻的电池电芯。
当确实发生热失控时，可以通过考虑相邻电池电芯或电芯模块的关系来减轻或停止热失控的传播。例如，如果电池电芯的整体温度超过阳极与阴极之间的间隔件材料的熔点(或阈值温度)，则与热失控事件相邻的电池电芯可能会发生热失控。这种情况可称为整体加热故障。在一个示例中，当包装材料的温度超过电池的阈值温度足以允许一个或多个电池达到或超过阈值温度的时间时，会发生整体加热故障。
通过仔细选择电池电芯的包装材料，例如包含电池电芯的主体(或“蜂窝”)的材料，可以减轻整体加热故障。在本发明的一个示例性实施例中，主体可以由导热材料制成，例如铝或铜。主体可以配置为具有足够的热质量和热导率从而将热量从热失控事件中传导出去，使得整体温度不超过阈值温度。或者，主体可以由隔热材料制成。在这样的实施例中，主体材料使电池电芯隔热，使得与热失控事件相邻的电池电芯都没有超过阈值温度。当使用隔热材料时，隔热材料应该能够在热失控事件的整个持续时间内保持其完整性(即不熔化)。
如果热源使电池电芯的一部分的温度提升到阳极与阴极之间的间隔件材料的熔点(或阈值温度)以上，则与热失控事件相邻的电池电芯也可能进入热失控。这种情况可以称为局部加热故障。例如，当电池直接接触火焰或热失控电池的喷射物时，可能会发生局部加热故障。在本发明的一个实施例中，可以通过将电池电芯包裹在能够承受火焰和喷射物的阻燃或耐火材料中，和/或通过用耐高温阻燃材料(或“灌封材料”)封装或覆盖暴露的电池电芯末端，来减轻或停止局部加热失效和整体加热失效。
相邻电芯模块或相邻电池电芯的关系也可以配置为减轻或停止热失控的传播。在一些电池组中，单个锂离子电池电芯通过一组串联和并联连接组合在一起。在一些这样的实施例中，将所有电池电芯连接在单个单层板中可能是不切实际的。因此，电池组可以分成多个子部分或电芯模块，每个子部分或电芯模块具有一些串联和并联连接的布置。电芯模块可以组装成电池组。如果任何模块中的电池电芯进入热失控，它可能对相邻的单元模块构成迫在眉睫的威胁。为了减轻这种传播，电池组可以组装成包括一层或多层阻燃或耐火材料，例如玻璃组、玻璃纤维、金属网、碱土硅酸盐棉或膨胀胶带。一种这样的产品由Unifrax作为出售。在一些这样的实施例中，包裹在耐火材料中的相邻电芯模块可以由气隙分开。在另一个示例性实施例中，耐火材料可以形成挡板以防止相邻电芯模块之间的视线。
根据本发明的一些实施例，可以单独或一起使用这些不同的方法来减轻或消除电池组组件中的热失控传播。根据本发明，许多变化和实施例将是显而易见的。
如本文的讨论和权利要求中所用，术语“约”表示列出的值可能会有所改变，只要改变不会导致方法或设备不合格。例如，对于一些元素，术语“约”可以指±0.1％的变化，对于其它元素，术语“约”可以指±1％或±10％的变化，或其中的任何点。同样如本文所用，以单数形式定义的术语旨在包括以复数形式定义的那些术语，反之亦然。
本文提及的任何数值范围明确包括该范围所涵盖的每个数值(包括分数和整数)。为了说明，本文提及“至少50”或“至少约50”的范围包括整数50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60等，和分数50.1、50.2、50.3、50.4、50.5、50.6、50.7、50.8、50.9等。在进一步的说明中，本文提及“小于50”或“小于约50”的范围包括整数49，48、47、46、45、44、43、42、41、40等，小数49.9、49.8、49.7、49.6、49.5、49.4、49.3、49.2、49.1、49.0等。
如本文所用，术语“基本上”或“实质上”在使用时同样适用在负面含义中指完全或接近完全缺乏行动、特征、属性、状态、结构、项目或结果。例如，“基本上”平坦的表面要么完全平坦，要么几乎平坦，以至于效果与如果它是完全平坦的是相同的。
架构
参照图1，截面图图示了根据本发明的实施例的具有沿中心轴101定向的圆柱形的电池电芯100的一部分。在该示例中，电池电芯100包括容器110，该容器110包围体积111，体积111尺寸为包含电极组件120和电解质130。电极组件120(也称为“卷芯”)包括第一集电器122、第二集电器124、第一间隔件126a和第二间隔件126b，布置在分层堆129中，其中集电器122、124与间隔件126交错。然后将堆129卷成圆柱形从而形成螺旋缠绕电极组件120，例如如图1所示。电池电芯100可以具有任何标准或非标准尺寸，包括18mm x 65mm、21mm x 70mm和26mm x 65mm的直径和长度，仅举几个例子。
在一个示例中，容器110由金属或其它导电材料制成并且具有在封闭的第一端112(例如底端)与开放的第二端114(例如顶端)之间轴向延伸的容器侧壁110a。在一些实施例中，容器110用作电池电芯100的负端子104。用于容器110的合适材料包括铝、铝合金和钢，以及其它导电材料。
在一个示例中，第一集电器122包括第一电极材料并且第二集电器124包括第二电极材料。根据一些实施例，可以选择第一电极材料作为阳极材料并且可以选择第二电极材料作为阴极材料，反之亦然。
第一电极材料的实例包括铝(Al)、锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、这些元素的合金、碳或能够嵌入的石墨材料(例如锂化碳、LiXTi5O12)、硅(Si)、锡(Sn)，以及任何这些材料的组合。
在一个实施例中，第二电极材料包含由式(CFx)n或(C2F)n表示的氟化碳，其中x为约0.5至约1.2(也称为氟化石墨、一氟化碳和其它术语)。其它适用于第二电极材料的材料包括硫化铜(CuS)、氧化铜(CuO)、二氧化铅(PbO2)、硫化铁(FeS)、二硫化铁(FeS2)、黄铁矿、氯化铜(CuCl2)、氯化银(AgCl)、氧化银(AgO、Ag2O)、硫(S)、氧化铋(Bi2O3)、氧化铋铜(CuBi2O4)、氧化钴、氧化钒(V2O5)、三氧化钨(WO3)、三氧化钼(MoO3)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钛(TiS2)、过渡金属多硫化物、锂化金属氧化物和硫化物(例如锂化钴和/或镍氧化物)、锂化锰氧化物、锂钛硫化物(LixTiS2)、锂铁硫化物(LixFeS2)、磷酸铁锂(LiFePO4)、锂铁铌磷酸盐(LiFeNbPO4)以及任何上述材料的混合物。
每个间隔件126可包括一种或多种材料，例如绝缘材料、不可渗透材料、基本不可渗透材料或微孔材料，该材料选自聚丙烯、聚乙烯及其组合中的一种或多种。每个间隔件126的材料可包括填料，例如铝、硅、钛的氧化物及其组合。每个间隔件126也可以由微纤维制成，例如通过熔喷非织造薄膜技术。每个间隔件126可具有约8至约30微米或更厚的厚度。每个间隔件126也可以具有很少的孔或没有孔。在一个示例中，一个或两个间隔件126包括孔径在约0.005至约5微米范围内或孔径在约0.005至约0.3微米范围内的孔。在一些实施例中，每个间隔件126可具有很少孔隙率或没有孔隙率或可具有约30％至约70％、优选约35％至约65％范围内的孔隙率。
容器110内未被电极组件120(以及容器110内的任何其它组件)填充的体积111被液体电解质130占据。电解质130接触第一集电器122、第二集电器124和间隔件126的表面。在一些实施例中，电解质130渗透间隔件126和/或第一集电器122和第二集电器124上的活性材料。电解质130可以是任何合适的电解质，通常为液体形式，例如六氟磷酸锂(LiPF6)溶液。
电池电芯包括以任何合适的方式附接到容器110的盖134，从而封闭容器110的第二端114并在容器110内形成液密体积111。盖134通过垫圈136与容器110电隔离。盖134可以配置为电池电芯100的端子(例如正端子)。在一个示例中，第一集电器122电连接到容器110并且第二集电器124电连接到盖134，反之亦然，例如通过极耳、电线、物理触点或其它合适的电连接器。
电池电芯100可选地包括位于盖134与电极组件120之间的合适的电流中断装置(CID)140。在该示例中，CID 140包括压力盘141，其被设计成在电池电芯100内的过大压力下破裂，从而断开电流并通过容器110的第二端114排出气体。CID 144包括电连接器143(例如板或盘)和与第一集电器122或第二集电器124电接触的任何附加电连接器142(例如电线或接线片)。在操作期间，电子从一个集电器流向另一个集电器(例如从第一集电器122流向第二集电器124)从而在电池电芯100连接在容器110和盖134处时产生电流。
电池电芯100可选地包括在到盖134的电流路径中的正温度系数盘(PTC盘)146。例如，PTC盘146在CID与盖134之间。PTC盘146可以是陶瓷或其它合适的材料或材料的组合，具有随温度升高而增加的电阻，正如将被理解的那样。PTC盘146用于在高温期间减少电池电芯100的电流。在一些实施例中，PTC盘146呈圆形；在其它实施例中，PTC盘146具有环形形状。根据本发明，许多变化和实施例将是显而易见的。
现在参考图2A和图2B，多个电池电芯100可以组装成电池组200，如这里所示的电池电芯100的端部或端子。类似地，电池电芯100可以组装成电芯模块150，多个这些电芯模块150被组装从而制造电池组200。根据一些实施例，在这些示例中讨论的电池组200的特性同样适用于电芯模块150。下面更详细地讨论电池组200的细节。
在图2A-图2B的这些例子中，每个电池电芯100都具有圆柱形形状并且相邻电池电芯100被定向为中心轴101(图1中所示)大致相互平行并且大致平行于主体202的侧壁201。电池电芯100的端部或端子布置成矩形或三角形格子或网格。在一些实施例中，所有的正端子102面向相同的方向，例如在图2B中；在其它实施例中，一些正端子102面向与其它正端子102相反的方向，例如在图2A中。电池组200(或电芯模块150)可包含任何数量的电池电芯100，包括2、3、4、8、10、20、30、50、100或特定电压或应用所需的其它数量。此外，电池组200、电芯模块150或电池组200的其它子组的总体形状可以具有多种几何形状中的任何一种，包括矩形、六边形、三角形、不规则形状或这些形状的组合，正如将被理解的那样。电池电芯100可以布置成均匀或不均匀的矩形格子(例如正方形格子)、均匀或不均匀的六边形格子、均匀或不均匀的三角形格子，仅举几个例子。
如图2B所示，例如，每个电池电芯100具有至少三个相邻的电池电芯100，其中每个相邻的电池电芯100以相同或基本相同的距离D间隔定位。例如，位于六边形顶点的电池电芯100具有三个相邻的电池电芯100，它们都与顶点处的电池电芯100间隔相同的距离D。相比之下，图2A中所示的拐角顶点203处的每个电池电芯100具有间隔距离D1的两个相邻的电池电芯100，和以大于D1的距离D2定位在对角线上的一个额外的电池电芯100，如将被理解的那样。无论布置如何，相邻电池电芯100的外表面(例如容器侧壁110a)或容器110周围的耐火材料210的外表面之间的距离D可以等于或基本等于相邻空隙204之间的主体202的厚度。距离D可以是至少1mm、至少1.5mm、至少2mm、至少3mm、至少5mm、至少7mm、至少10mm、不大于10mm，不大于7mm，不大于5mm，不大于3mm，不大于2mm，不大于1.5mm，不大于1mm，或任何这些值之间的包含范围。
现在参考图3，根据本发明的实施例的截面图示出了作为电池背200的一部分的电池电芯100。电池电芯100保留在块或主体202中限定的空隙204中。在一些实施例中，由于相邻空隙204之间的间隙材料的结构，主体202被称为蜂窝。
在一些实施例中，主体202由导热材料制成，例如铝。在这种方法中，主体202具有足够的热质量从而将热量从经历热失控的电池电芯100传导走，从而使得相邻电池电芯100的温度不超过电池电芯阈值温度。合适的材料可以取决于每个电池电芯100的尺寸和配置以及电池组200或电芯模块150中的电池电芯100之间的距离，如将被理解的那样。相反，主体202的材料和/或电池组200中的电池电芯100的参数可以决定最小单元间距，例如工作温度、物理尺寸、电流容量、材料等。
在其它实施例中，主体202由隔热材料制成，从而使得相邻电池电芯100与经历热失控事件的电池电芯100的热量充分绝缘从而避免在相邻电池电芯100中引起热失控。一些合适材料的示例包括高温塑料，例如作为UltemTM2300出售的30％玻璃增强聚醚酰亚胺、由Ensinger作为出售的聚醚醚酮(PEEK)材料以及由Solvay作为/>出售的聚酰胺酰亚胺。
在一些实施例中，主体202中的每个空隙204具有与电池电芯100的几何形状一致的几何形状，包括可以围绕电池电芯100的任何耐火材料210和/或套筒116。在该示例中，空隙204是圆柱形的，从而容纳电池电芯100的圆柱形形状以及包裹在电池电芯100周围的一层或多层耐火材料210。空隙204的尺寸可以设计成提供与电池电芯100的紧密配合。紧密配合可以增强电池电芯100与主体202之间的热传递并且还为容器110(图1所示)提供结构支撑。在一些实施例中，主体202至少延伸电池电芯100的轴向长度。在该示例中，主体202轴向延伸超出正端子102并超出负端子104。邻近于电池电芯100的空隙204中的环形垫圈117弥补了电池电芯100与主体202的表面之间在每个端子102、104处的轴向长度差。垫圈117可以由泡沫、塑料、橡胶、金属或其它合适的材料制成。
在其它实施例中，与电池电芯100相比，空隙204可以具有不同的横截面几何形状。例如，空隙204可以具有六边形横截面形状，其尺寸被确定为紧密地接收圆柱形电池电芯100。这样的实施例可以沿着六边形的顶点经由主体202与电池电芯100之间的空间而将喷射物300引导远离电池电芯100。在容器110沿容器侧壁110a或第一端112破裂的情况下，气体可沿主体202与容器侧壁110a之间的通道逸出，从而降低电池电芯100内的压力。这样做时，逸出的气体被轴向地引导远离正端子102，正端子102也可以同时排气。
捕获板118抵靠主体202的每个面并且为电池电芯100的每个端子102、104限定了捕获板开口118a。通常，每个捕获板开口118a的尺寸小于电池电芯100的直径，从而防止电池电芯100从主体202中逸出。在一些实施例中，捕获板开口118a为电池电芯100直径的约80-90％，或约85％。捕获板开口118a的这种尺寸足够大，从而允许电池电芯100在热失控事件期间从正端子102排出而不会受到过度约束，但又足够小，从而有效地将电池电芯100保持在主体202中。
在一些实施例中，一个或两个捕获板118由导热材料制成，例如铝、铜、钢、这些材料的合金或其它金属。因此，捕获板118可用作散热器从而从电池电芯100的一端或两端(例如端子102或104)吸走热量。在一个示例中，垫圈117在负端子104处被省略从而使得第一端112(例如底端)直接接触捕获板118。在一些这样的实施例中，捕获板118直接接触负端子104并且用作散热器从而从电池电芯100的末端吸走热量。
在正端子102处，耐火材料或灌封材料119可用于填充由环形垫圈117和捕获板开口118a留下的空间。如该示例所示，灌封材料119的外表面基本上与捕获板118的最外表面齐平。在其它实施例中，灌封材料119可以与汇流排(bus bar)160齐平，或者甚至与介于捕获板118与汇流排160之间的位置齐平。灌封材料可以是高温泡沫、聚合物、阻燃材料或其它合适的材料，这些材料可以在热失控事件期间保护电池电芯100的暴露端免受从另一个电池电芯排放的喷射物的影响，同时在热失控事件期间也不抑制电池电芯100的排气或喷射功能。
可选地，灌封材料119可以放置在电池电芯100的第一端112(例如负端子104)与间隔件164或冷板162之间。例如，冷板162和邻近第一端112的间隔件164都没有限定开口；因此，可选地，灌封材料119可用于填充电池电芯100的第一端112与间隔件164之间的任何开放空间。在其它实施例中，该开放空间保持未填充，从而使得电池电芯100的第一端112可以排气从而降低电池电芯100内的压力。
在一些实施例中，在电池电芯100的第一端112和第二端114中的每一个处，间隔件164邻接汇流排160的外表面并且冷板162邻接间隔件164的外表面。在第二端114，间隔件164限定了间隔件开口164a并且冷板162限定了冷板开口162a，它们中的每一个通常与电池电芯100的第二端114同心并且定位在其上方从而允许喷射物在例如发生热失控事件时逸出。相反，根据一些实施例，邻近第一端112的间隔件164和冷板162是连续的并且不限定开口。间隔件164可以是热绝缘和电绝缘的材料，例如塑料。在这样的实施例中，间隔件164将冷板162与汇流排160电隔离。冷板可以是金属、复合材料或其它结构刚性材料。
根据一些实施例，除了允许与正端子102和负端子104电连接之外，电池电芯100的全部或部分外部可以包裹在耐火材料210中。耐火材料210可以提供电池电芯100的热和/或电隔离。耐火材料210的示例包括云母带和间位芳族聚酰胺材料(又名聚碳酰胺)，由DowChemical制造并作为带出售。在大多数情况下，一层或多层耐火材料210紧紧包裹在容器侧壁110a周围，并且将包裹的电池电芯100放置在主体202中，耐火材料210与主体202接触。
在一个例子中，如图4A所示，耐火材料210围绕圆柱形容器侧壁110a，但不覆盖正端子102或负端子104。在另一个例子中，如图4B所示，耐火材料210仅围绕容器侧壁110a的邻近正端子102和邻近负端子104的端部，但不覆盖端子102、104。在一个这样的实施例中，容器110的中间部分没有耐火材料210。在又一个例子中，如图4C所示，耐火材料210可以围绕容器110的端部包裹，并且容器侧壁110a的中间部分具有减小的耐火材料210厚度或者没有耐火材料210。在一些这样的实施例中，耐火材料210仅围绕电池电芯100的端部。可选地，套筒116围绕耐火材料210与容器110之间的容器侧壁110a从而为容器110提供结构支撑，并且在例如热失控事件中防止侧壁破裂。在一个实施例中，套筒116由不锈钢或为容器110提供结构支撑的类似材料制成。例如，当容器110不接触或以其它方式接收来自主体202的结构支撑时，可以使用套筒116。
图5示出了在根据一个实施例的电池电芯100的热失控事件的示例中的图4的电池组200的一部分的截面图。这里，电池电芯100的温度已经超过阈值温度，导致电流中断装置144(图1中所示)失效并且喷射物300从第二端114处的正端子102放出。在一些实施例中，喷射物300可穿过灌封材料119，从而使得灌封材料119(图4中所示)在邻近第二端114处保持部分完整。在其它实施例中，喷射物300可移动或破坏全部或部分灌封材料119.
限定了从第二端114经由环形垫圈117中的开口、捕获板开口118a、冷板开口162a和间隔件开口164a到周围环境的通道，其中通道引导喷射物300轴向远离第二端114。容器侧壁110a在结构上由主体202支撑，主体202紧密地邻接或接触电池电芯100或电池电芯100周围的耐火材料210。第一端112可以在有限的范围内通风朝向间隔件164和邻近第一端112的冷板162，尽管任何这样的通风被间隔件164和冷板162阻挡，从而保护相邻的电池电芯100免受喷射物300的影响。由于电流中断装置140和压力盘141的减压特征，喷射物300预计主要或专门通过第二端114处的正端子102而引出。
图6示出了根据本发明的实施例的多个电池电芯100一起封装在电芯模块150中的立体图。为了说明清楚起见，顶部捕获板118被示为与该示例中的组件分离。顶部捕获板118限定了捕获板开口118a，当顶部捕获板118与电芯模块150组装在一起时，捕获板开口118a位于正端子102上方。在该示例中，底部捕获板118b是实心的或连续的(即，没有捕获板开口118a)从而屏蔽负端子104(不可见)。在该实施例中，每个电池电芯100包括套筒116，套筒116围绕容器110从而加固容器110并降低容器侧壁110a破裂的可能性。例如，套筒116由钢制成并且延伸每个电池电芯100的整个轴向长度。套筒116的端部包裹在耐火材料210中。相邻电池电芯100的耐火材料210邻接一个另一个并且电池电芯100被封装在矩形格子中。由于套筒116和套筒116端部周围的耐火材料210的存在，不使用主体202。矩形格子包裹在一层或多层耐火材料210中。在该实施例中，由于存在套筒116的端部周围的耐火材料210和套筒116的中间部分之间的气隙，电池电芯100没有直接相互接触。该特征减少了电池电芯100之间的热传递。而且，负端子104被底部捕获板118b屏蔽。此外，由于耐火材料210和顶部捕获板118，正端子102中没有一个与其它电池电芯100有视线。此外，在侧壁破裂的情况下，相邻的电池电芯110由耐火材料210和套筒116保护。
图7示出了根据本发明实施例的电池组200的一部分的立体图和局部分解图。在此实例中，电池组200包括多个电池电芯100，其保留在(或配置为保留在)由主体202来限定的空隙204中。在此实例中，一些空隙204是空的从而更好地展示电池组的结构200。每个电池电芯100具有正端子102、负端子104和围绕容器侧壁110a的任选的耐火材料层210(如图1所示)。主体202位于相邻电池电芯100之间，大致呈蜂窝形，从而排除相邻电池电芯100之间的任何直接接触，并阻挡相邻电池电芯100之间的视线。由于这些和其它特征，可以大大减少或消除一个电池电芯100中热失控事件的传播。例如，已经发现相邻电池电芯100之间的直接接触几乎确保了热失控从电池电芯100中的一个传播到另一个。
捕获板118邻接主体202并且在正端子102、负端子104或两者上限定捕获板开口118a。灌封材料119占据捕获板开口118a的体积从而保护端子免受例如在热失控事件期间可能从相邻电池组200放出的喷射物300(图5中所示)的影响。
汇流排160可以是具有连接器极耳(tabs)161、线接合、带状接合、弹簧接触、化学接合或其它合适的电连接器或连接器的组合的板，这些连接器配置为与在电池组200中、在电芯模块150中，或在一些其它分组中的多个电池电芯100电接触。在一实施例中，汇流排160由铝、铜或镍形成。电池电芯100与汇流排160之间的电连接可以使用例如激光焊接、电阻焊接、超声波焊接或摩擦搅拌焊接形成。汇流排160可以在电池电芯100的组之间利用串联连接、并联连接或两者。例如，一行电池电芯100中的正端子102可以串联连接并且相邻的行可以并联连接。根据本发明，许多变化将是显而易见的。在图7中，一个汇流排160被显示为安装在电池组200上，其中极耳168接触电池电芯100的正端子102(灌封材料119和其它细节未示出从而露出极耳168)；另一个汇流排160与电池组200分开显示，从而更好地显示板166和极耳168的结构。
在图7的例子中，由于主体202和/或捕获板118轴向延伸超出电池电芯100的端子102、104，安装的电池电芯100彼此之间没有视线。例如，每个电池电芯100的正端子102和负端子104都凹入主体202的表面下方。这样做时，在热失控事件期间从电池电芯100的正端子102排放的任何喷射物将被主体202和捕获板118阻挡从直接的线性路径到电池组200中的任何其它电池电芯100。在容器侧壁110a中形成任何破裂的情况下，相邻的电池电芯100也通过主体202彼此分离。
图8示出了根据本发明的实施例的包括多个电芯模块150的电池组200的截面图。该示例中的每个电芯模块150包括电池电芯100和如图4所示和上面讨论的其它组件。每个电芯模块150的侧壁201包裹有耐火材料210。电池组200具有包含多个电芯模块150的外壳212。电芯模块150由耐火材料的挡板或隔板180隔开，上面讨论了其中的例子。隔板180用作物理屏障从而减少或防止相邻电芯模块150之间的热传递并且提供屏障从而防止来自一个电池电芯100的喷射物300落在另一个电池电芯100或电芯模块150上。
还请注意，在该示例中，正端子102通常对齐从而指向外壳212，远离其它电芯模块150，并远离相邻的隔板180。而且，每个电池电芯100的负端子104被冷板162和间隔件164关闭。这些特征单独地或组合地防止热失控事件的喷射物300通过负端子104排出，而是引导任何喷射物300通过电池电芯100的正端子102轴向排出。每个电芯模块150也在一些或所有侧面上被气隙214包围。气隙214进一步减少相邻电芯模块150之间的热传递并且因此减轻热失控的传播。气隙214可以用作绝缘体，提供相邻电芯模块150之间的间隔，并且为喷射物300提供体积从而在热失控事件的情况下膨胀。图8中所示的电芯模块150和隔板180的排列需要一条曲折的路径，从而使来自一个电池电芯100的喷射物300落在另一个电池电芯100上。
进一步的示例实施例
以下示例涉及进一步的实施例，从中许多排列和配置将是显而易见的。
示例1是一种锂离子电池组件，包括：多个电池电芯，其以间隔开并大致平行来布置，该电池电芯中的每个电芯沿中心轴线延伸并具有带有负端子的第一端部和带有正端子的第二端部；第一捕获板和第二捕获板，至少该第一捕获板限定了对应于该多个电池电芯的捕获板开口，该第一捕获板与该第二捕获板间隔开并且定向为大致平行于该第二捕获板，其中，该多个电池电芯中的每一个在该第一捕获板与该第二捕获板之间延伸并且与该第一捕获板中的该捕获板开口中的一个同轴布置。
示例2包括示例1的主题，其中，每个该电池电芯包括：圆柱形的容器，其具有开放端和封闭端，该容器包括该负端子；电极组件，其连同锂离子电解质位于该容器中，该电极组件包括第一电极、第二电极和至少一个间隔件，其以螺旋构造缠绕在该容器内，从而使得该至少一个间隔件位于该第一电极与该第二电极之间；盖，其位于该容器的该开放端，该盖包括该正端子；其中，该负端子电连接至该第一电极，并且该正端子电连接至该第二电极。
示例3包括示例2的主题，并且还包括位于该正端子与该第二电极之间的电流中断装置。
示例4包括示例2或3的主题，并且还包括与该正端子相邻的压力盘，该压力盘配置为当该容器内的压力超过阈值压力时破裂。
示例5包括示例1-4中任一个的主题，其中，该捕获板开口和该多个电池电芯呈格子状排列，该格子选自矩形格子、三角形格子和六边形格子。
示例6包括示例5的主题，其中，该格子选自均匀正方形网格格子、非均匀正方形网格格子、非均匀六边形格子、均匀三角形格子、非均匀三角形格子。
示例7包括示例1-6中任一个的主题，其中，该多个电池电芯中的每一个的该正端子与该第一捕获板相邻。
示例8包括示例1-6中任一项的主题，其中，该多个电池电芯中的一些电池电芯的该正端子与该第一捕获板相邻，并且该多个电池电芯中的其它电池电芯的该正端子与该第二捕获板相邻.
示例9包括示例1-8中任一项的主题，其中，该多个电池电芯中的每一个具有选自(i)18mm x 65mm、(ii)21mm x 70mm和(iii)26mm x65mm的直径x轴向长度的尺寸。
示例10包括示例1-9中任一个的主题，并且还包括围绕该多个电池电芯中的每一个的侧壁的耐火材料层。
示例11包括示例10的主题，其中，该耐火材料层至少围绕该侧壁的端部。
示例12包括示例10或11的主题，其中，该耐火材料层基本上围绕整个该侧壁。
示例13包括示例10-12中任一个的主题，并且还包括围绕该侧壁的套筒，该套筒位于该电池电芯与该耐火材料层之间。
示例14包括示例1-13中任一个的主题，并且还包括位于该第一捕获板与该第二捕获板之间的主体，该主体限定了对应于该多个电池电芯中的每一个的空隙，其中，该多个电池电芯中的每一个被保留在其中一个该空隙中。
示例15包括示例14的主题，其中，该主体具有厚度，该厚度大于或等于该多个电池电芯中的每一个的轴向长度。
示例16包括示例14或15的主题，其中，该主体由在25℃下导热系数至少为100W/mK，优选大于200W/mK，更优选大于400W/mK的材料而制成。
示例17包括示例14或15的主题，其中，该主体由在25℃下导热系数不大于1W/mK，优选不大于0.1W/mK，更优选不大于0.05W/mK的材料而制成。
示例18包括示例1-17中任一个的主题，其中，该第二捕获板限定了对应于该多个电池电芯的捕获板开口，该多个锂离子电池电芯中的每一个与该第一捕获板中的一个该捕获板开口和该第二捕获板中的一个该捕获板开口同轴布置。
示例19包括示例1-18中任一个的主题，并且还包括位于该第一捕获板与该主体之间的汇流排，该汇流排电连接到至少一些该多个电池电芯中的该正端子。
示例20包括示例19的主题，还包括位于该汇流排与该捕获板之间的间隔件，该间隔件由电绝缘材料制成。
示例21包括示例1-20中任一个的主题，其中，该多个电池电芯的子组串联电连接，并且其中这些子组并联电连接。
示例22包括示例1-21中任一个的主题，其中，该第一捕获板和该第二捕获板轴向延伸超过该多个电池电芯的端部，并且该组件还包括该正端子上方的该捕获板开口中的耐火材料。
示例23是电池组，其包括：外壳；多个电芯模块，其位于该外壳内，每个该电芯模块包括多个锂离子电池电芯，该多个锂离子电池电芯具有指向该外壳的正端子；耐火材料的隔板，其位于该多个电芯模块中的相邻电芯模块之间。
示例24包括示例23的主题，其中，每个该电芯模块包括多个锂离子电池电芯，这些锂离子电池电芯以间隔开并大致平行来布置，锂离子电池电芯中的每个电芯具有带有负端子的第一端部和带有正端子的第二端部；第一捕获板和第二捕获板，至少该第一捕获板限定了对应于该多个锂离子电池电芯的捕获板开口，该第一捕获板与该第二捕获板间隔开并且定向为大致平行于该第二捕获板，其中，该多个锂离子电池电芯中的每一个在该第一捕获板与该第二捕获板之间延伸并且与该第一捕获板中的该捕获板开口中的一个同轴布置。
示例25包括示例23或24的主题，并且还包括围绕该多个电芯模块中的每个电芯模块的侧壁的耐火材料层。
示例26包括示例23或24的主题，其中，该隔板和该多个电芯模块布置成限定了该电芯模块与该隔板之间的气隙。
示例27包括示例23-26中任一个的主题，其中，该多个锂离子电池电芯的该正端子布置成正方形或三角形格子。
示例28包括示例23-27中任一个的主题，其中，每个电芯模块还包括：主体，该主体限定了空隙，每个该空隙包含多个该锂离子电池电芯中的一个；第一捕获板，其位于该主体的第一侧，该第一捕获板限定了与该多个锂离子电池电芯对应的捕获板开口；和第二捕获板，其位于该主体的第二侧。
示例29包括示例23-28中任一个的主题，并且还包括该捕获板开口中的耐火材料，该耐火材料覆盖该多个锂离子电池电芯的该正端子。
为了说明和描述的目的，给出了示例实施例的前述描述。其并非旨在详尽无遗或将本发明内容限制为所公开的精确形式。根据本发明，许多修改和变化是可能的。本发明的范围旨在不受该详细描述的限制，而是由所附权利要求限制。要求本申请优先权的未来提交的申请可以不同的方式要求所公开的主题，并且通常可以包括任何一组一个或多个限制，如本文以不同方式公开或以其它方式证明的那样。

Claims (20)

1.一种锂离子电池组件，包括：
多个电池电芯，其以间隔开并大致平行来布置，该电池电芯中的每个电芯沿中心轴线延伸并具有带有负端子的第一端部和带有正端子的第二端部；和
第一捕获板和第二捕获板，至少该第一捕获板限定了对应于该多个电池电芯的捕获板开口，该第一捕获板与该第二捕获板间隔开并且定向为大致平行于该第二捕获板，其中，该多个电池电芯中的每一个在该第一捕获板与该第二捕获板之间延伸并且与该第一捕获板中的该捕获板开口中的一个同轴布置。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，其中，每个该电池电芯包括：
圆柱形的容器，其具有开放端和封闭端，该容器包括该负端子；
电极组件，其连同锂离子电解质位于该容器中，该电极组件包括第一电极、第二电极和至少一个间隔件，其以螺旋构造缠绕在该容器内，从而使得该至少一个间隔件位于该第一电极与该第二电极之间；
盖，其位于该容器的该开放端，该盖包括该正端子；和
压力盘，其与该正端子相邻，该压力盘配置为当该容器内的压力超过阈值压力时破裂，
其中，该负端子电连接至该第一电极，并且该正端子电连接至该第二电极。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，其特征在于，所述捕获板开口和所述多个电池电芯呈格子状排列，所述格子选自均匀正方形网格格子、非均匀正方形网格格子、非均匀六边形格子、均匀三角形格子、非均匀三角形格子。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，其中，该多个电池电芯中的每一个的该正端子与该第一捕获板相邻。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，还包括围绕该多个电池电芯中的每一个的侧壁的耐火材料层。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池组件，其中该耐火材料层基本上围绕整个该侧壁。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池组件，还包括围绕该侧壁的套筒，该套筒位于该电池电芯与该耐火材料层之间。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，还包括位于该第一捕获板与该第二捕获板之间的主体，该主体限定了对应于该多个电池电芯中的每一个的空隙，其中，该多个电池电芯中的每一个被保留在其中一个该空隙中。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池组件，其中，该主体具有厚度，该厚度大于或等于该多个电池电芯中的每一个的轴向长度。
10.根据权利要求8所述的锂离子电池组件，其中，该主体由在25℃下的导热系数至少为100W/mK的材料制成。
11.根据权利要求8所述的锂离子电池组件，其中，该主体由在25℃下的导热系数不大于1W/mK的材料而制成。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，还包括位于该第一捕获板与该主体之间的汇流排，该汇流排电连接到至少一些该多个电池电芯中的该正端子。
13.根据权利要求12所述的锂离子电池组件，其中，该多个电池电芯的子组串联电连接，并且其中，该子组并联电连接。
14.根据权利要求12所述的锂离子电池组件，还包括位于该汇流排与该捕获板之间的间隔件，该间隔件由电绝缘材料制成。
15.根据权利要求1所述的锂离子电池组件，其中，该第一捕获板和该第二捕获板轴向延伸超过该多个电池电芯的端部，并且该组件还包括在该正端子上方的捕获板开口中的耐火材料。
16.一种电池组，包括：
外壳；
多个电芯模块，其位于该外壳内，每个电芯模块包括多个锂离子电池电芯，每个电池电芯具有指向该外壳的正端子；和
耐火材料的隔板，其位于该多个电芯模块中的相邻电芯模块之间。
17.根据权利要求16所述的电池组，其中，每个电芯模块包括：
多个锂离子电池电芯，其以间隔开且大致平行而布置，该锂离子电池电芯的每个电芯具有带负端子的第一端部和带正端子的第二端部；
主体，其限定了空隙，每个该空隙容纳该多个锂离子电池电芯中的一个；和
在该主体的第一侧上的第一捕获板和在主体的相对的第二侧上的第二捕获板，至少该第一捕获板限定了对应于该多个锂离子电池的捕获板开口，其中，该多个锂离子电池中的每一个在该第一捕获板与该第二捕获板之间延伸。
18.根据权利要求17所述的电池组，还包括位于该捕获板开口中的耐火材料，该耐火材料覆盖该多个锂离子电池电芯的该正端子。
19.根据权利要求17所述的电池组，还包括围绕该多个电芯模块中的每个电芯模块的外侧的耐火材料层。
20.根据权利要求19所述的电池组，其中，该隔板和该多个电芯模块布置成限定了在该电芯模块与该隔板之间的气隙。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009021223A (ja) * 2007-06-11 2009-01-29 Panasonic Corp 電池パックおよび電池搭載機器
FR2962261B1 (fr) * 2010-07-02 2013-08-02 Saft Groupe Sa Batterie de generateurs electrochimiques comprenant une mousse comme materiau de remplissage entre generateurs
JP5699576B2 (ja) * 2010-12-08 2015-04-15 ソニー株式会社 積層型微多孔膜、電池用セパレータおよび非水電解質電池
KR20170031087A (ko) * 2014-05-21 2017-03-20 터말세라믹스인크. 수동형 단열소재
US10211443B2 (en) * 2014-09-10 2019-02-19 Cellink Corporation Battery interconnects
KR20200093334A (ko) * 2019-01-28 2020-08-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩

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