CN220763764U - 用于电能存储系统的绝缘阻隔件、包括其的电池模块、包括其的电力系统、以及包括其的设备或车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于电能存储系统的绝缘阻隔件、包括其的电池模块、包括其的电力系统、以及包括其的设备或车辆。示例性实施方案包括被封装以形成绝缘阻隔件的绝缘层。封装层由层压膜所制成，所述层压膜包括位于外聚合物层和内聚合物层之间的可延展层。

Description

用于电能存储系统的绝缘阻隔件、包括其的电池模块、包括其 的电力系统、以及包括其的设备或车辆

技术领域

本公开一般涉及用于封装材料(encapsulating materials)的材料、系统和方法。特别地，本公开涉及使用于封装在能量存储系统中的电池单元或电池模块之间的热阻隔件的材料、系统和方法。本公开还涉及气凝胶热阻隔件的封装。本公开还涉及具有一个或多个包括封装的热阻隔件材料的电池单元的电池模块或电池组，以及包括那些电池模块或电池组的系统。

背景技术

诸如锂离子电池的可再充电电池已被发现在动力驱动和能量存储系统中广泛应用。锂离子电池(LIB)广泛用于为诸如移动电话、平板电脑、笔记本电脑、动力工具的便携式电子设备和诸如电动车辆的其他高电流设备供电，因为与传统电池相比，LIB具有高工作电压、低记忆效应和高能量密度。然而，安全性是一个问题，因为在诸如当可再充电电池被过度充电(被充电到超过设计电压)、过度放电、在高温和高压下工作或暴露于高温和高压时的“滥用条件(abuse conditions)”下，LIB容易发生灾难性故障。因此，窄工作温度范围和充电/放电速率对LIB的使用提出了限制，因为在经受其设计窗口之外的条件时，LIB可能因为快速自加热或热失控(thermal runaway)事件而失效。

当内部反应速率增大到产生的热量超过可提取的热量的点时，发生热失控可能，从而导致反应速率和生热的进一步增加。在热失控期间，高温触发电池中的放热反应链，导致电池温度迅速升高。在许多情况下，当热失控发生在一个电池单元中时，生成的热量使靠近经历热失控的单元的单元快速加热。添加到热失控反应中的每个单元含有额外能量以继续反应，导致电池组内的热失控传播，最终导致火灾或爆炸灾难。迅速散热和有效阻断传热路径可以作为减少由热失控传播引起的危险的有效对策。

基于对导致电池热失控的机制的理解，研究了许多方法，目的是通过合理设计电池组件来减少安全隐患。为了防止此类级联热失控事件发生，LIB通常被设计成保持储存足够低的能量，或者在电池模块或电池组内的单元之间采用足够的隔热材料，以使它们与可能在相邻单元中发生的热事件隔离，或这些措施的组合。前者严重限制了可存储在这种设备中的能量的量。后者限制了可如何放置单元，从而限制了有效能量密度。

当前有许多不同的方法用于使能量密度最大化，同时防止级联热失控。一种方法是在单元(cells)或单元簇(clusters of cells)之间结合足够量的隔热体。通常认为这种方法从安全角度来说是期望的；然而，在这种方法中，隔热材料容纳热量的能力与所需的隔热体积组合决定了可实现的能量密度的上限。

另一种方法是使用相变材料。这些材料在达到一定高温时经历吸热相变。吸热相变吸收所产生的热量的一部分，从而使局部区域冷却。通常，对于电存储设备，这些相变材料依赖于例如蜡和脂肪酸等烃材料。这些体系在冷却方面是有效的，但它们本身是可燃的，因此一旦存储设备内确实发生点燃时无助于防止热失控。

结合膨胀性材料是防止级联热失控的另一种策略。这些材料在超过指定温度时膨胀，产生设计为轻质并在需要时提供隔热的焦炭。这些材料可有效提供隔热益处，但是必须在存储设备的设计中考虑材料的膨胀。

气凝胶材料(aerogel materials)也已被用作热阻隔件材料(thermal barriermaterials)。与其他热阻隔件材料相比，气凝胶热阻隔件具有许多优势。部分该等优势包括对热传播和火势传播具有有利的耐受性，同时使所用材料的厚度和重量最小化。气凝胶绝缘阻隔件还具有可压缩性、压缩弹性和柔顺性方面的有利特性。一些基于气凝胶的热阻隔件由于重量轻且刚度低而难以安装在电池单元之间，尤其是在大规模生产环境中。此外，气凝胶绝缘阻隔件往往会产生对电存储系统有害的颗粒物质(灰尘)，从而产生制造问题。

由于有许多不同的材料可供使用，每种材料都具有许多不同的特性，无论是有利的还是其它的，封装热阻隔件材料为电池单元和热阻隔件提供额外保护，同时简化制造工艺将是有利的。

实用新型内容

本公开的一目的为避免或减轻上述先前方法和材料的至少一个缺点。本文所提供的支撑构件旨在改进电池模块或电池组中所使用的热阻隔件的封装(encapsulation)和处理。

在本公开的一方面，一种用于电能存储系统的绝缘阻隔件包括：至少一层绝缘层；和至少部分包围所述绝缘层的所述封装层。所述封装层包括层压膜，所述层压膜包括外聚合物层、可延展层和内聚合物层。所述内聚合物层与所述绝缘层接触且所述可延展层设置在所述外聚合物层和所述内聚合物层之间。

所述外聚合物层包括对所述电能存储系统中的介电传热流体具有耐受性的聚合物。举例而言，外聚合物层包括对选自由烃流体、酯流体、硅橡胶流体、氟醚流体及其组合所组成群组的传热流体具有耐受性的聚合物。在本公开的一个方面，所述外聚合物层是由选自由聚甲醛、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺-酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚砜、聚酰亚胺和对苯二甲酸酯所组成群组的聚合物所制成。

所述内聚合物层包括可热焊接到其自身的聚合物。举例而言，所述内聚合物层包括聚烯烃聚合物。在一些方面，所述内聚合物是由与所述外聚合物层中的聚合物不同的聚合物所组成。

在一些方面，所述可延展层包括金属箔。在一些方面，所述可延展层包括可延展聚合物。

在本公开的一方面，所述封装层还包括粘合剂，所述粘合剂设置在所述外聚合物层和所述可延展层之间和/或所述内聚合物层和所述可延展层之间。

在本公开的一方面，所述外聚合物层具有约10μm至约100μm的厚度。在本公开的一方面，所述可延展层具有约10μm至约100μm的厚度。在本公开的一方面，所述内聚合物具有约10μm至约100μm的厚度。在本公开的一方面，所述封装层具有约30μm至约300μm的总厚度。

在本公开的一方面，所述绝缘层具有在25℃小于约50mW/m-K且在600℃小于约60mW/m-K的通过所述绝缘层的厚度维度的导热率。在本公开的一方面，所述绝缘层包括气凝胶(aerogel)。

在本公开的一方面，所述封装层完全包围所述绝缘层。在本公开的一方面，所述封装层是由热焊接在一起的两个层压膜所组成。在本公开的一方面，所述封装层包围所述绝缘层。热焊接所述封装层到自身，以形成至少部分包围所述绝缘层的罩壳。

在本公开的一方面，将使用于电能存储系统中的电池单元之间的绝缘层封装的方法，所述方法包括：用包括外聚合物层、包含可延展材料的可延展层和内聚合物层的层压膜，包围所述绝缘层的至少一部分，其中，所述内聚合物层与所述绝缘层接触，且其中，所述可延展层设置在所述外聚合物层和所述内聚合物层之间；以及热焊接所述层压膜以形成封装层，其中，所述封装层至少部分地包围所述绝缘层。

在本公开的一方面，将绝缘层封装的方法包括：用第一层压膜覆盖所述绝缘层的至少一部分；用第二层压膜覆盖所述绝缘层的至少一部分；以及将部分所述第一层压膜热焊接到所述第二层压膜以形成封装层。

在本发明的一方面，在将绝缘层封装的方法中，第一凹陷形成在第一层压膜中，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补；第二凹陷形成在第二层压膜中，所述第二凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补。封装层的形成包括：将所述绝缘层放置在所述第一层压膜的第一凹陷中；将所述第二层压膜放置在所述第一层压膜上，使所述第二凹陷与所述第一凹陷基本上对齐；以及将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜的一部分。

在本公开的一方面，在将绝缘层封装的方法中，第一凹陷形成在所述第一层压膜中，所述第一凹陷在形状和尺寸上与绝缘层互补。第二凹陷形成在所述第二层压膜中，所述第二凹陷在形状和尺寸上与所述第一凹陷互补。封装层的形成包括：将所述绝缘层放置在所述第一层压膜的第一凹陷内；将所述第二层压膜放置在所述第一层压膜上，所述第二凹陷与所述第一凹陷基本上对齐，使得所述第二凹陷的一部分被设置在所述第一凹陷内；以及将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜的一部分。

在本公开的一方面，在将绝缘层封装的方法中，第一凹陷形成在第一层压膜中，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补。第二凹陷形成在第二层压膜中，所述第二凹陷在形状和尺寸上与所述第一凹陷互补。封装层的形成包括：将所述绝缘层放置在所述第一层压膜的第一凹陷内；将所述第二层压膜放置在所述第一层压膜上，所述第二凹陷与所述第一凹陷基本上对齐，使得所述第二凹陷的一部分设置在所述第一凹陷内；以及将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜的一部分。

在本公开的一方面，在将绝缘层封装的方法中，第一凹陷形成在第一层压膜中，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补。第二凹陷形成在层压膜中，所述第二凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补。此时，所述封装层的形成包括：将所述绝缘层放置在所述层压膜的第一凹陷中；折叠所述层压膜，使得所述层压膜的第二凹陷与所述第一凹陷基本上对齐；以及将所述层压膜的一部分热焊接到自身。

在本公开的一方面，把延伸的层压膜的热焊接部分折叠抵靠在绝缘层的一个或多个侧面。

在本公开的另一方面，电池模块包括多个电池单元和一个或多个绝缘阻隔件，如本文所述，绝缘阻隔件设置在相邻的电池单元之间。

在另一方面，本文提供了一种包括根据上述方面中任一项的电池模块或电池组的设备或车辆。在一些实施方案中，所述设备是膝上型计算机、PDA、移动电话、标签扫描仪、音频设备、视频设备、显示面板、摄像机、数字摄像机、台式计算机、军用便携式计算机、军用电话、激光测距仪、数字通信设备、智能收集传感器、电子集成服装、夜视装备、动力工具、计算器、无线电、遥控器、GPS设备、手持式和便携式电视、汽车起动器、手电筒、声学设备、便携式加热设备、便携式真空吸尘器或便携式医疗工具。在一些实施方案中，该车辆是电动车辆。

本文所述的绝缘阻隔件可提供优于现有热失控缓解策略的一个或多个优点。本文所述的阻隔件可使单元热失控传播最小化或消除，而不会显着影响电池模块或电池组的能量密度和组装成本。本公开的绝缘阻隔件可提供可压缩性、压缩弹性和柔顺性方面的有利特性以适应单元的在单元寿命期间持续的膨胀，同时在正常操作条件下以及在热失控条件下具有有利的热特性。本文所述的绝缘阻隔件耐用且易于处理，对热传播和火势传播具有有利的耐受性，同时使所用材料的厚度和重量最小化，并且还具有可压缩性、压缩弹性和柔顺性方面的有利特性。

附图说明

用一般术语对本公开进行描述后，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，且其中：

图1A是用层压膜封装绝缘层的剖面图。

图1B是层压膜的侧视图。

图1C是具有两个外聚合物层的层压膜的侧视图。

图2A是使用两片层压膜在绝缘层周围形成封装层的工艺的示意图。

图2B描绘了在图2A所描绘的工艺中由所形成的封装层所封装的绝缘层的示意图。

图2C描绘了使用单片层压膜在绝缘层周围形成封装层的替代工艺的示意图。

图3A描绘了使用两片层压膜在绝缘层周围形成封装层的工艺的示意图，其中，两片层压膜都具有凹陷以接收所述绝缘层。

图3B描绘了在图3A所描绘的工艺中由所形成的封装层所封装的绝缘层的俯视图。

图3C描绘了使用具有两个凹陷的单片层压膜在绝缘层周围形成封装层的替代工艺的示意图。

图4A描绘了使用两片经压印的层压膜在绝缘层周围形成封装层的替代工艺的示意图。

图4B描绘了在图4A所描绘的工艺中由所形成的封装层所封装的绝缘层的俯视图。

图4C描绘了使用具有两个凹陷的单片层压膜在绝缘层周围形成封装层的替代工艺的示意图。

图5A描绘了使用两片层压膜在绝缘层周围形成封装层的替代工艺的示意图，在两片层压膜中，一片是经压印的，而另一片是未经压印的。

图5B描绘了在图5A所描绘的工艺中由所形成的封装层所封装的绝缘层的俯视图。

图5C描绘了使用单片层压膜在绝缘层周围形成封装层的替代工艺的示意图，所述单片层压膜在一个区块中具有单个凹陷，而在另一个区块中没有凹陷；

图6A描绘了将封装层折叠的方法的示意图。

图6B描绘了将在转角具有切口的封装层折叠的方法的示意图。

图6C描绘了将封装层边缘进行双重折叠方法的示意图。

图7描绘了在层压膜中所形成的凹陷的示意图。

图8A描绘了使用单个层压膜封装绝缘阻隔件的组装工艺的流程图。

图8B描绘了用两个层压膜封装绝缘阻隔件的组装工艺的流程图。

图9描绘了在电池单元之间具有绝缘阻隔件的电池模块的示意图。

尽管本发明易于进行各种修改和替代形式，其具体实施方案在附图中以实施例的方式示出且将在本文中详细描述。附图可能未按比例绘制。然而，应当理解，附图及其详细描述并不旨在将本发明限制为所公开的特定形式，反之，其意图是涵盖落入如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

主要组件符号说明

100绝缘阻隔件

110,210,310,410,510绝缘层

120,220,350,620封装层

122外聚合物层

122a,122b聚合物层

124 可延展层

126 内聚合物层

225,450,470,550,700层压膜

320,420,520,220a第一层压膜

325,330,354,425,465,525,565第一凹陷

330,430,530,220b第二层压膜

335,358,435,475第二凹陷

625 延伸部分

630 切口

710 凹陷

225a,460第一区块

225b,575第二区块

D 深度

L 长度

θC 凹陷转角的角度

θE 凹陷边缘半径的角度。

具体实施方式

参见附图，在对以下优选实施方案的详细描述中，附图构成其部分，且在附图中是以绘示的方式示出可实施本公开的具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可利用其他实施方案，且可进行结构改变。

本公开涉及一种绝缘阻隔件和包括绝缘阻隔件的系统，以管理能量存储系统中的热失控问题。示例性实施方案包括绝缘阻隔件，所述绝缘阻隔件包括至少一个绝缘层和至少部分地包围所述绝缘层的封装层。

绝缘层可包括通常使用来分离电池单元或电池模块的任何种类的绝缘层。示例性绝缘层包括但不限于基于聚合物的热阻隔件(例如，聚丙烯、聚酯、聚酰亚胺和聚芳酰胺(芳酰胺))、相变材料、膨胀性材料、气凝胶材料、基于矿物的阻隔件(例如，云母)和无机热阻隔件(例如，含有玻璃纤维的阻隔件)。

在优选的实施方案中，绝缘层包括气凝胶材料。在美国专利申请公开第2021/0167438号和美国临时专利申请第63/218,205号中都描述有对气凝胶绝缘层的描述，两者都通过引用并入本文。

在至多约5MPa的负载下绝缘层可在25℃具有约50mW/m-K或更低、约40mW/m-K或更低、约30mW/m-K或更低、约25mW/m-K或更低、约20mW/m-K或更低、约18mW/m-K或更低、约16mW/m-K或更低、约14mW/m-K或更低、约12mW/m-K或更低、约10mW/m-K或更低、约5mW/m-K或更低，或在这些数值中的任两者之间的范围内的通过所述绝缘层的厚度维度的导热率。

绝缘层可具有许多不同的物理特性，这使得绝缘层难以结合到电池模块或电池组中。举例而言，一些绝缘层具有非常低的弯曲模量(例如，小于10MPa)，使得材料难以处理和定位在电池单元之间。此外，低弯曲模量材料可能难以操作，特别是在使用自动封装工艺的情况下难以操作。一些绝缘层往往会产生对电存储系统有害的颗粒物质(灰尘)，从而产生制造问题。

本公开通过使用包括层压膜的封装层来帮助缓解这些问题。封装层包围绝缘层的至少一部分。在一个实施方案中，层压膜包括外聚合物层、包含可延展材料的可延展层和内聚合物层。内聚合物层与绝缘层接触。可延展层设置在外聚合物层和内聚合物层之间。把内聚合物和外聚合物层用作阻隔件，以防止周围大气和能量存储系统中存在的流体损坏绝缘层。可延展层也为绝缘层提供保护，然而，对绝缘层而言，可延展层也作为刚性但可延展的支撑，来为绝缘层提供额外的支撑。

在图1A中描绘了绝缘阻隔件的实施方案，所述绝缘阻隔件包括由封装层所封装的绝缘层。绝缘阻隔件100包括绝缘层110。绝缘层110被封装层120包围。在一个实施方案中，封装层是包括外聚合物层122、可延展层124和内聚合物层126的层压膜。层压膜的放大侧视图显示在图1B中。当内聚合物层126用于封装绝缘层时，内聚合物层126与绝缘层110接触。可延展层124设置在外聚合物层122和内聚合物层126之间。

在一些电能存储系统中，流体传输系统耦合到电能存储系统。在使用过程中，流体传输系统将传热流体传递到电能存储系统中，并在流体通过电能存储系统后收集传热流体。流体传输系统将介电液体流体或介电气体传递到电能存储系统中。在一些方面，流体被加热或冷却，使得流体分别加热或冷却电能存储系统中的组件。

示例性介电传热流体包括但不限于烃流体、酯流体、硅橡胶流体和氟醚流体。可用于冷却电能存储系统的组件的烃流体包括但不限于芳香烃(例如，二乙苯和二苄基甲苯)和脂肪烃(例如，石蜡基油、异石蜡基油和聚α烯烃)。可用于冷却电能存储系统的组件的酯流体包括但不限于二酯和多元醇酯(polyolester)传热流体。可用于冷却电能存储系统的组件的硅橡胶流体包括但不限于二甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷、二苯基聚硅氧烷和卤代聚硅氧烷。可用于冷却电能存储的组件的氟醚流体包括但不限于全氟聚醚和氢氟醚。

在本公开的一个方面，外聚合物层包括对电能存储系统中的介电传热流体具有耐受性的聚合物。在本公开的具体方面，外聚合物层包括对电能存储系统中常用的一种或多种传热流体具有耐受性的聚合物。举例而言，外聚合物层包括抗烃流体、酯流体、硅橡胶流体、氟醚流体或这些流体的任何组合的聚合物。可用于聚合物外层的示例性聚合物包括但不限于聚甲醛、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺-酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚砜、聚酰亚胺、对苯二甲酸酯或其组合。

外聚合物层也可为绝缘层提供磨损保护。在使用过程中，外部应力会导致绝缘层损坏。绝缘层的损坏会损害绝缘层的隔热性能。可能发生在未受保护的绝缘层的外部应力包括但不限于由电池单体膨胀、环境温度变化、外部冲击、外部破裂和绝缘层的外部划伤所导致的应力。在本公开的一些方面，外聚合物层选自保护绝缘层免受外部应力的材料。可用作外聚合物层的示例性聚合物包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)和定向尼龙(“ONy”)。

应当理解，虽然上文描述了单个外聚合物层，但是外聚合物层也可由两个或更多个聚合物层所组成。图1C以由两个不同的聚合物层122a和122b所组成的外聚合物层，描绘了本公开的一个方面。当使用多个外聚合物层时，额外的外聚合物层可由相同的聚合物或不同的聚合物所形成。在本发明的一方面，外聚合物层是由具有覆盖PET聚合物层的ONy聚合物层所组成。

如图1A所示，内聚合物层126与绝缘层110接触。内聚合物层110至少部分地包围绝缘层，保护绝缘层免受外部化学和机械损坏。绝缘层也用作阻挡颗粒物质的阻隔件，使颗粒物质远离包含在封装层内的绝缘层，来抑制或防止损坏性颗粒散布在电能存储系统中。

如本文所讨论的，封装层120可由两个单独的层压膜(例如，顶部膜120a和底部膜120b)所组成，这两个层压膜彼此连接，以形成绝缘层110上的密封。在一替代方面，封装层可由折叠并密封到自身以封装绝缘层的单个层压膜所形成。

在一个方面，内聚合物层126包括可热焊接到自身的材料。如图1A所示，在封装绝缘层110之后，封装层120远离绝缘层延伸出去。设置在例如绝缘层的顶部面上的内聚合物层，可被热焊接到设置在绝缘层的底部面上的内聚合物层，以形成绝缘层上的密封。可通过将经加热的物体施加到顶部层压膜和/或底部层压膜来形成的热密封，是在绝缘层外部的位置。来自经加热的物体的热量，会将聚合物的温度提高到顶层和底层中所使用的聚合物可熔合在一起的温度。可用作层压膜内层的示例性聚合物是聚烯烃聚合物。可用作内聚合物层的聚烯烃聚合物的实施例包括但不限于聚乙烯和聚丙烯。

内聚合物层也可为绝缘层提供耐化学性和/或抗热性。在使用过程中，由于电池模块的电力需求，电池单元的温度会升高。同样地，随着对电池组的电力需求增加，电池模块的温度也会升高。由绝缘层隔开的组件的温度升高，会对绝缘层造成压力。此外，电池单元的化学泄漏会化学损坏绝缘层，从而损害绝缘层的热性能。在本发明的一些方面，内聚合物层选自保护绝缘层免受化学和热损伤的材料。聚烯烃聚合物为绝缘层提供良好的耐化学性和抗热性。

在一个方面，可延展层124设置在内聚合物层126和外聚合物层122之间。在某些方面，可延展层是使用于提供绝缘阻隔件的支撑和保护。举例而言，绝缘层包括织造纤维增强支撑或非织造纤维增强支撑。这种基于支撑的绝缘层，由于其重量轻和刚度低，可能难以安装在电能存储系统之间，尤其是电池单元之间。这些困难在大规模生产环境中更加复杂。在封装层中放置可延展层可作为支撑，使绝缘阻隔件在制造工艺中更容易操作。

当用于电池模块时，可延展层也可提供额外的热和机械保护。在本公开的一些方面，绝缘阻隔件被放置在电池模块中的电池单元之间。在热失控事件期间，电池单元可能会爆炸性破裂，导致热颗粒和气体喷出整个模块。这些喷出的材料会导致相邻的电池单元外壳受损，有时会导致相邻的电池单元进入失控状态。包括可延展层的绝缘阻隔件可以抑制或防止颗粒碎屑和气体损坏相邻的电池单元。可延展层也可保护绝缘层免受水分和空气的影响。

在一个方面，可延展层包括可延展聚合物或可延展金属箔。铝是层压封装层中最常用的金属，但也能使用其他可延展的金属箔，诸如不锈钢箔和铜箔。

使用金属箔也可增加绝缘阻隔件的传热性能。当电池单元发生热失控时，电池单元会被加热到非常高的温度。这种热量会辐射到相邻的电池单元，导致相邻的电池单元进入失控状态的机会增加。使用金属箔，能通过在绝缘层中提供导热金属箔，来改善绝缘阻隔件的热性能。相邻的失控电池单元所产生的热量可传递到金属箔层。金属箔层可连接到外壳的一部分(例如，冷却板)，以允许热量通过金属箔从电池单元传递出去。

如本文所讨论的，封装层由层压结构所组成，所述层压结构包括外聚合物层、内聚合物层和设置在聚合物层之间的可延展层。在一些方面，内聚合物层是由不同于外聚合物层的聚合物层的聚合物材料所组成。举例而言，内聚合物层可由易于熔合在一起的材料所组成，而外聚合物层可由电能存储系统中所使用的抗冷却剂流体的材料所组成。

如本文所述，用作封装层的层压膜可由多层所组成的单体膜所组成。在一方面，通过将可延展层放置在两个聚合物层之间并使用热和/或压力将内聚合物层和外聚合物层熔合在一起，可形成层压膜。在另一方面，可使用胶粘合剂或胶带将多个层固定在一起。举例而言，粘合剂可设置在外聚合物层和可延展层之间和/或内聚合物层和可延展层之间。

在一方面，封装层的厚度为约30μm至约300μm。封装层可具有至多约30μm、至多约40μm、至多约50μm、至多约60μm、至多约70μm、至多约80μm、至多约90μm、至多约100μm、至多约120μm、至多约150μm、至多约200μm、至多约250μm或至多约300μm的厚度。当封装层为层压膜时，内聚合物层可具有约10μm至约100μm的厚度；可延展层可具有约10μm至约100μm的厚度；外聚合物层可具有约10μm至约100μm的厚度。

本公开的绝缘层，例如，包括气凝胶的绝缘层，在至多约5MPa的负载下，可保留或增加少量的热导率(通常以mW/m-K测量)。在某些实施方案中，在至多约5MPa的负载下，本公开的绝缘层在25℃具有约50mW/m-K或更低、约40mW/m-K或更低、约30mW/m-K或更低、约25mW/m-K或更低、约20mW/m-K或更低、约18mW/m-K或更低、约16mW/m-K或更低、约14mW/m-K或更低、约12mW/m-K或更低、约10mW/m-K或、约5mW/m-K或更低，或介于这些数值中的任两者之间的范围内的通过所述绝缘层的厚度维度的热导率。气凝胶绝缘层的厚度可由于气凝胶绝缘层所承受的负载而减小。举例而言，在约0.50MPa至5MPa范围内的负载下，气凝胶绝缘层的厚度可减少50％或更低、40％或更低、30％或更低、25％或更低、20％或更低、15％或更低、10％或更低、5％或更低，或在这些数值中的任两者之间的范围内。尽管包括气凝胶的绝缘层的抗热性可随着厚度的减小而降低，但导热性可保持或少量增加。

在一方面，封装层完全包围绝缘层。绝缘层的完全封装能通过将两个层压膜热焊接在一起来实现。如本文所用，术语“热焊接”是指通过使用热熔合来连接两块聚合物材料的工艺。在热焊接工艺中，聚合物块中的一者或两者被加热到用于形成聚合物块中的一者或两者的材料的玻璃化转变温度以上。将聚合物块加热到玻璃化转变温度以上，导致块中的一者或两者的材料变软并与其他块熔合(fuse)。

在一方面，封装绝缘层的方法包括：如本文所述，用层压膜包围绝缘层的至少一部分，且热焊接层压膜以形成封装层，其中，封装层至少部分地包围绝缘层。图2A示出封装绝缘层的方法的一个方面。在此方面，两个单独的层压膜220a和220b各自覆盖绝缘层210的至少一部分。举例而言，第一层压膜220a可覆盖绝缘层的顶部面且第二层压膜220b可覆盖绝缘层的下部面。第一层压膜和第二层压膜都放置成使得内聚合物层彼此接触。通过将第一层压膜的一部分热焊接到第二层压膜，可形成封装层。例如，具有一般形状的绝缘层的加热元件，可与第一层压膜接触并被压到第一层压膜上。加热元件使第一层压膜的内聚合物层与第二层压膜的内聚合物层熔合。图2B示出完全封装的绝缘层的示意图。

在另一方面，如本文所述，通过用层压膜包围绝缘层的至少一部分，并将层压膜热焊接以形成至少部分地包围绝缘层的封装层，来封装绝缘层。图2C示出封装绝缘层的方法的一个方面。在此方面，单个层压膜225被折叠到自身上，使得单个层压膜的各区块覆盖绝缘层210的至少一部分。例如，层压膜的第一区块225a可覆盖绝缘层的顶部面，层压膜的第二区块225b可覆盖绝缘层的下部面。层压膜的第一区块和第二区块都放置成使得内聚合物层彼此接触。通过将第一层压膜的一部分热焊接到第二层压膜，可形成封装层。例如，具有一般形状的绝缘层的加热元件，可与第一层压膜接触并被压到第一层压膜上。加热元件使第一层压膜的内聚合物层与第二层压膜的内聚合物层熔合。

如图3A所示，封装绝缘层310的方法包括在第一层压膜320中形成第一凹陷325。第一凹陷330是通过将层压膜弯曲成在形状和尺寸上与绝缘层互补的形状所形成。层压膜中可延展层的存在，允许第一凹陷被形成并保持所需的形状和尺寸。第二凹陷335被形成在第二层压膜330中。第一层压膜和第二层压膜都被放置成使得绝缘层定位在凹陷中。举例而言，在一个方面，绝缘层310最初被放置到第二凹陷335中。接着，第一层压膜320被放置在第二层压膜的顶部，使得绝缘层定位在第一凹陷325中。通过将第一层压膜的一部分热焊接到第二层压膜，可完成封装层。图3B显示完全封装的绝缘层的俯视图。

在替代实施方案中，封装层被密封到自身。在此替代实施方案中，单个封装层足够长，以折叠到自身上并包围绝缘层。一旦折叠上来，热焊接封装层到自身，以封装绝缘层。图3C描绘了用包括单个层压膜的封装层350封装绝缘层310的方法的示意图。第一凹陷354和第二凹陷358形成在层压膜350中。两个凹陷的尺寸和形状都与绝缘层的尺寸和形状互补。在本实施方案中，封装层是通过将绝缘层310放置在第一凹陷354中所形成的。层压膜被折叠到自身上，使得第二凹陷358与第一凹陷354基本上对齐。通过将第一层压膜的一部分热焊接到第二层压膜，可完成封装层。

封装绝缘层的替代方法如图4A所示。在此替代方面，封装绝缘层410的方法包括在第一层压膜420中形成第一凹陷425。第一凹陷425是通过将层压膜弯曲成在形状和尺寸上与绝缘层互补的形状所形成。第二凹陷435被形成在第二层压膜430中。第二凹陷435具有在形状和尺寸上与第一凹陷互补的形状和尺寸。具体地，第二凹陷435的形状和尺寸允许第二层压膜的经凹陷的部分适合放到第一凹陷中。第一层压膜和第二层压膜都被放置成使得绝缘层定位在第一凹陷425中和第二凹陷435上，如图4A所示。举例而言，在一个方面，绝缘层410最初被放置到第一凹陷425中。接着，第二层压膜430被放置为与第一层压膜接触，使得绝缘层定位在第一凹陷425中和第二凹陷435上。通过将第一层压膜的一部分热焊接到第二层压膜，可完成封装层。图4B示出完全封装的绝缘层的俯视图。

在另一方面，单个层压膜是用于形成封装的绝缘层。图4C描绘了一个实施方案，其中，单个层压膜450被折叠到自身上，使得单个层压膜的各区块覆盖绝缘层410的至少一部分。在一个实施方案中，第一凹陷465是形成在层压膜的第一区块460中。第一凹陷465是通过将层压膜弯曲成在形状和尺寸上与绝缘层互补的形状所形成。第二凹陷475形成在层压膜470的第二区块中。第二凹陷475具有在形状和尺寸上与第一凹陷互补的形状和尺寸。具体地，第二凹陷475的形状和尺寸允许第二层压膜的凹陷部分适合放到第一凹陷中。层压膜的第一区块和层压膜的第二区块被定位成使得绝缘层定位在第一凹陷465中和第二凹陷475上，如图4C所示。举例而言，在一个方面，绝缘层410最初被放置到第一凹陷465中。层压膜450的第二区块被折叠并放置成与第一层压膜接触，使得绝缘层定位在第一凹陷465中并与第二凹陷475接触。通过将层压膜的第一区块的一部分热焊接到层压膜的第二区块的一部分来形成经封装的绝缘层，可完成封装层。

封装绝缘层的替代方法显示于图5A中。如图5A所示，封装绝缘层510的方法包括在第一层压膜520中形成第一凹陷525。绝缘层510定位在第一凹陷525中。接着，将第二层压膜530放置为与第一层压膜接触，使得绝缘层被第二层压膜覆盖。通过将第一层压膜的一部分热焊接到第二层压膜，可完成封装层。图5B示出完全封装的绝缘层的俯视图。

图5C描绘了一个实施方案，其中，单个层压膜550被折叠到自身上，使得单个层压膜的各区块覆盖绝缘层510的至少一部分。如图5C所示，在层压膜550的第一区块中形成第一凹陷565。绝缘层510定位在第一凹陷565中。接着，将层压膜550的第二区块575被放置成与层压膜的第一区块接触，使得绝缘层被层压膜的第二区块覆盖。通过将层压膜的第一区块的一部分热焊接到层压膜的第二区块的一部分，可完成封装层。

在封装层已形成后，例如，通过热焊接层压膜，可有一些额外的材料包围绝缘层，一般而言，是封装层被热焊接在一起的部分。如图6A所示，绝缘层是由封装层620所封装。封装层被热焊接的部分，625，远离绝缘层延伸出去。这在一些能量存储系统中是有问题的，其中，这些能量存储系统几乎没有(如果有的话)额外空间来容纳这些延伸的部分。在本方面，延伸部分625可朝向绝缘层折回以减小绝缘阻隔件的尺寸。在一替代方面，如图6B所示，延伸部分625中可形成切口630。切口允许延伸部分更容易折叠，而不会在转角处产生凸起的材料，若封装的各边缘都朝向绝缘层折叠，可能会使材料变为双倍。在一些方面，可使用双重折叠。

图6C描绘边缘折叠两次的实施方案。如图6C所示，绝缘层(未绘示)被封装层620封装。封装层经热焊接的部分625，远离绝缘层延伸出去。第一次折叠是把边缘材料折叠在自身上，进行180度折叠。为了进一步减少延伸的边缘，以90度对边缘材料进行第二次折叠，使得边缘材料折叠到软包装的侧面。

当使用凹陷在绝缘阻隔件周围形成软包装时，可优化凹陷的物理参数，以改善绝缘层的封装。图7描绘了在层压膜700中所形成的凹陷710的示意图。为了改善绝缘层的封装，可改变的凹陷参数包括深度(D)；长度(L)、凹陷转角的角度θC和凹陷边缘半径的角度θE。考虑到可延展层材料及其厚度，这些因素可以被优化。

图8A示出使用单个层压膜封装绝缘层的一般组装工艺。在一般组装工艺中，层压膜和绝缘层材料皆作为卷料供应到组装工艺中。首先，层压膜和绝缘层材料皆由卷筒上展开以进行处理。将层压膜切割成封装所需的预定长度，并在层压膜中形成加工所需的任何凹陷。绝缘层(在本实施例中为气凝胶绝缘层)也被切割成用作电池单元或电池模块之间的热阻隔件所需的预定长度。把切割后的材料从切割机中取出，并准备组装。在此实施例中，通过将层压板折叠到自身上，来使用单个层压板来封装绝缘层。通过在层压膜中形成折叠线或褶痕，来制备层压膜。接着，把绝缘层(气凝胶)放置在层压膜的适当部分，并准备膜以用于热密封。把层压膜的两侧彼此热焊接，以部分封闭绝缘层，形成具有开口端的袋状罩壳。在一些方面，热焊接袋的开口端，以完成绝缘层的罩壳。在一替代方面，把经部分封装的绝缘层放置在真空腔室中。一旦在腔室中抽真空，封装层的开口端就被密封，从而在真空下完成绝缘层的完整罩壳。所述工艺是通过对封装层的热焊接端进行可选的侧面折叠所完成。

图8B示出使用两个层压膜封装绝缘层的一般组装工艺。如上所述，层压膜和绝缘层材料皆作为卷料供应到组装工艺中。首先，层压膜和绝缘层材料皆由卷筒上展开以进行处理。以封装所需的预定长度，将层压膜切割成单独两块，并在层压膜中形成加工所需的任何凹陷。绝缘层(在本实施例中为气凝胶绝缘层)也被切割成用作电池单元或模块之间的热阻隔件所需的预定长度。把切割后的材料从切割机中取出，并准备组装。在此实施例中，使用两个层压板来封装绝缘层。把绝缘层(气凝胶)放置在层压膜的适当部分，并准备膜以用于热密封。把层压膜的两侧和一端彼此热焊接，以部分包围绝缘层，形成具有开口端的袋状罩壳。在一些方面，把袋的开口端简单地热焊接，以完成绝缘层的罩壳。在一替代方面，把经部分封装的绝缘层放置在真空腔室中。一旦在腔室中抽真空，封装层的开口端就被密封，从而在真空下完成绝缘层的完整罩壳。所述工艺是通过对封装层的热焊接端进行可选的侧面折叠来完成。

已开发一种测试协议，来确定本文所描述的绝缘阻隔件的有效性。由测试协议来测试绝缘阻隔件的耐高温的能力和加热颗粒的影响。这模拟了电池单元在热失控期间会发生的破裂情况。在这两个测试中，绝缘阻隔件耦合到金属支撑板(例如，不锈钢板)。把热传感器连接到支撑板，以监测使用期间金属支撑板的温度。

为了测试绝缘阻隔件的抗热性，把绝缘阻隔件耦合到支撑板并进行耐火测试。使用丙烷火炬(Benzomatic)在绝缘层上产生约1000℃的温度。在测试期间，可监测支撑板的热量，以确定绝缘层的抗热性。耐火测试完成后，观察绝缘层有无损坏。在示例性的耐火测试协议中，把绝缘阻隔件耦合到支架上，并使用丙烷火炬在1000℃加热绝缘层两分钟。接着观察绝缘层是否损坏。

测试协议还包括加热粒子测试。在加热颗粒测试中，使用相同的耐火测试系统，但经修改以包括加热颗粒。在一示例性实验中，把安装在支架上的绝缘阻隔件加热到约1000℃。把对工作温度(约1000℃)呈惰性的颗粒流引导至绝缘阻隔件，使颗粒在撞击绝缘阻隔件之前被火炬加热。经加热的颗粒被引导到绝缘阻隔件10秒。停止加热颗粒后，在无颗粒的情况下，在1000℃加热绝缘阻隔件2分钟。

在这两项测试中，绝缘阻隔件保持了其完整性和隔热性。在测试条件下，尽管聚合物层被烧掉，但可延展层(不锈钢)和绝缘层(气凝胶)只是变色而已。封装构件可减少或消除从绝缘层脱落的灰尘或颗粒材料的产生。此外，封装层可由允许在绝缘阻隔件上制作标记或印刷文字的材料所形成。绝缘层的标记并不总是可行。

如本说明书和所附权利要求中所用，除非内容另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”、“一种”和“所述”包括单个和多个指代物。如本说明书和所附权利要求中所用，除非上下文另有明确规定，术语“或”在其意义上的使用通常包括“和/或”。

如本文所用，“约”意指大约或几乎，且在所示的数值或范围的上下文中意指数值的±5％。在一个实施方案中，术语“约”可包括根据数值的有效数字的传统四舍五入。此外，短语“约“x”至“y””包括“约“x”至约“y””。

在本公开的上下文中，术语“气凝胶(aerogel)”、“气凝胶材料(aerogelmaterial)”或“气凝胶基质(aerogel matrix)”是指包括互连结构框架并且含有气体诸如空气作为分散的间隙介质的凝胶，其中，互连的孔的对应网络集成在该框架内；且其特征在于以下可归因于气凝胶的物理特性和结构特性(根据氮气孔隙度测试)：(a)范围从约2nm至约100nm的平均孔径，(b)至少80％或更高的孔隙率，和(c)约100m²/g或更大的表面积。

本公开的气凝胶材料因此包括满足先前段落中阐述的定义元件的任何气凝胶或其他开孔材料；包括可以其他方式分类为干凝胶、冷冻凝胶、双凝胶、微孔材料等的材料。

在本公开的上下文中，对“热失控(thermal runaway)”的提及通常是指由于各种操作因素而引起的单元温度和压力的突然快速增加，并且继而可导致过高温度在整个相关模块中传播。此类系统中热失控的潜在原因可例如包括：单元缺陷和/或短路(内部短路和外部短路两者)、过度充电、诸如在事故情况下的单元刺破或破裂，以及过高环境温度(例如，通常高于55℃的温度)。在正常使用中，单元因为内电阻而变热。在正常功率/电流负载和环境工作条件下，大多数锂离子电池内的温度可相对容易地控制为保持在20℃至55℃的范围内。然而，诸如在高单元/环境温度下的高功率汲取以及个别单元中的缺陷等压力条件可能急剧增加局部生热。特别地，当高于临界温度时，单元内的放热化学反应被激活。此外，化学生热通常与温度成指数关系。因此，热的生成比可用热耗散大得多。热失控可能导致单元排气和内部温度超过200℃。

术语“柔性的(flexible)”和“柔韧性(flexibility)”是指材料或组合物在没有宏观结构故障的情况下弯曲或挠曲的能力。本公开的绝缘层能够能够在没有宏观故障的情况下弯曲至少5°、至少25°、至少45°、至少65°或至少85°；和/或在没有宏观故障的情况下小于4英尺、小于2英尺、小于1英尺、小于6英寸、小于3英寸、小于2英寸、小于1英寸或小于U英寸的弯曲半径。同样地，术语“高度柔性”或“高度柔韧性”是指在没有宏观故障的情况下能够弯曲到至少90°和/或具有小于U英寸的弯曲半径的材料。此外，术语“分类为柔性”和“分类为柔性”是指可根据ASTM Cl 101(美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTM International)分类为柔性的材料或组合物。

本公开的绝缘层可以是柔性的、高度柔性的和/或分类为柔性的。本公开的气凝胶组合物也可以是能够悬垂的。在本公开的上下文中，术语“能够悬垂的”和“悬垂性”是指材料在没有宏观故障的情况下以约4英寸或更小的曲率半径弯曲或挠曲到90°或更大的能力。根据本公开的某些实施方案的绝缘层是柔性的，使得组合物是非刚性的并且可以被施加并适形到三维表面或物体，或者预成形为多种形状和构型以简化安装或应用。

在本公开的上下文中，术语“热导率(thermal conductivity)”和“TC”是指材料或组合物在材料或组合物任一侧上的两个表面之间传递热的能力的度量，这两个表面之间存在温差。热导率被特别测量为每单位时间和每单位表面积传递的热能除以所述温差。其通常以SI单位记录为mW/m*K(毫瓦/米*开尔文)。材料的热导率可通过本领域已知的测试方法确定，包括但不限于：用热流量计装置测定稳态热传输特性的测试方法(ASTM C518，美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTM International)；用防护热板装置进行稳态热通量测量和热传输特性的测试方法(ASTM C177，美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTM International)；管道绝热层稳态热传递特性的测试方法(ASTM C335，美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTMInternational)；薄加热器热导率测试(ASTM Cl114，美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTMInternational)；导热电气隔热材料的热传输特性的标准测试方法(ASTM D5470，美国宾夕法尼亚州西康舍霍肯ASTM International)；利用防护热板和热流量计法测定热阻(EN12667，英国标准协会，英国)；或稳态热阻和相关特性的测定—防护热板装置(ISO 8203，国际标准化组织，瑞士)。由于不同的方法可能导致不同的结果，应当理解，在本公开的上下文中，除非另外明确说明，否则热导率测量值根据ASTM C518标准(用热流量计装置测定稳态热传输特性的测试方法)在环境环境中在大气压下约37.5℃的温度并且在约2psi的压缩负载下获取。根据ASTM C518报告的测量通常与在对压缩负载进行任何相关调整的情况下按照EN 12667进行的任何测量结果良好地相关。

热导率测量还可在压缩下的大气压下在约10℃的温度下获取。在10℃下的热导率测量值通常比在37.5℃的对应热导率测量值低0.5mW/m-K至0.7mW/m-K。在某些实施方案中，本公开的绝缘层在10℃具有约40mW/m-K或更小、约30mW/m-K或更小、约25mW/m-K或更小、约20mW/m-K或更小、约18mW/m-K或更小、约16mW/m-K或更小、约14mW/m-K或更小、约12mW/m-K或更小、约10mW/m-K或更小、约5mW/m-K或更小，或在这些值中的任意两个之间的范围内的热导率。

在电池模块或电池组内使用绝缘阻隔件

与传统电池相比，由于锂离子电池(LIB)具有高工作电压、低记忆效应和高能量密度等优点，而被认为是最重要的能量存储技术之一。然而，安全问题是阻碍LIB大规模应用的重要障碍。在滥用条件下，放热反应可导致热量释放，而触发随后的不安全反应。由于滥用单元释放的热量会激活一系列反应，这种情况恶化，从而导致灾难性的热失控。

随着LIBs的能量密度持续改进，提高这种电池的安全性对于例如电动汽车的电气设备的开发变得越来越迫切。底层安全问题的机制因每种不同的电池化学而有所不同。本技术关注绝缘阻隔件和那些定制阻隔件的相应配置来获得有利的热特性和机械特性。本技术的绝缘阻隔件在正常条件以及热失控条件下提供有效的散热策略，同时确保LIB在正常操作模式下的稳定性(例如，承受施加的压应力)。

本文所公开的绝缘阻隔件可用于分离、隔热和保护任何构型的电池的电池单元或电池部件，例如软包装单元、圆柱形单元、棱柱形单元，以及结合和包括任何此类单元的电池组和电池模块。本文所公开的绝缘阻隔件可用于可再充电电池，例如锂离子电池、固态电池，和需要分离、隔热和保护的任何其他能量存储设备或技术。

诸如冷却系统的无源设备可与本公开的绝缘阻隔件一起在电池模块或电池组内使用。

根据本公开的各种实施方案的绝缘阻隔件，在包括多个单电池单元或电池单元模块的电池组中，用于将所述单电池单元或电池单元模块彼此热分离。电池模块由设置在单个罩壳中的多个电池单元所组成。电池组由多个电池模组所组成。图8描绘了具有多个电池单元850的电池模块800的实施方案。经封装的绝缘阻隔件825定位在电池单元850之间。当电池单元经历热失控或任何其他灾难性的电池单元故障时，经封装的绝缘阻隔件能够抑制或防止相邻电池单元的损坏。

电池模块和电池组可用于为设备或车辆提供电能。使用电池模块或电池组的设备包括但不限于膝上型计算机、PDA、移动电话、标签扫描仪、音频设备、视频设备、显示面板、摄像机、数字摄像机、台式计算机、军用便携式计算机、军用电话、激光测距仪、数字通信设备、智能收集传感器、电子集成服装、夜视装备、动力工具、计算器、无线电、遥控器、GPS设备、手持式和便携式电视、汽车起动器、手电筒、声学设备、便携式加热设备、便携式真空吸尘器或便携式医疗工具。当使用于车辆中时，电池组可使用于全电动车辆或混合动力车辆。

本公开多方面的记载，如以下经编号的条款所列：

1.一种用于电能存储系统的绝缘阻隔件，所述绝缘阻隔件包括：

至少一层绝缘层；和

封装层，所述封装层至少部分包围所述绝缘层，其中，所述封装层包括层压膜，所述层压膜包括外聚合物层、可延展层和内聚合物层，其中，所述内聚合物层与所述绝缘层接触，且其中，所述可延展层设置在所述外聚合物层和所述内聚合物层之间。

2.根据条款1所述的绝缘阻隔件，其中，所述外聚合物层包括聚合物，所述聚合物对所述电能存储系统中的介电传热流体具有耐受性。

3.根据条款2所述的绝缘阻隔件，其中，所述外聚合物层包括聚合物，所述聚合物对选自由烃流体、酯流体、硅橡胶流体、氟醚流体及其混合物所组成群组的传热流体具有耐受性。

4.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述外聚合物层是由选自由聚甲醛、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚酰胺-酰亚胺、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚砜、聚酰亚胺和对苯二甲酸酯所组成群组的聚合物所制成。

5.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述内聚合物层是由可与自身热焊接的聚合物所组成。

6.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述内聚合物层是由聚烯烃聚合物所组成。

7.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述内聚合物

层是由聚合物所组成，所述聚合物不同于外聚合物层中的聚合物。

8.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述外聚合物层是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)或定向尼龙(“ONy”)

所组成，且其中，所述内聚合物是由聚丙烯(“PP”)所组成。

9.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述外聚合物层是由第一材料所组成的第一聚合物膜和第二材料所组成的第二聚合物膜所组成，其中，所述第一材料不同于所述第二材料。

10.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述可延展层包括金属箔。

11.根据条款1至10中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述可延展层包括可延展聚合物。

12.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述封装层还包括粘合剂，所述粘合剂设置在所述外聚合物层和所述可延展层之间和/或所述内聚合物层和所述可延展层之间。

13.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述外聚合物层具有约10μm至约100μm的厚度。

14.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述可延展层具有约10μm至约100μm的厚度。

15.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述内聚合物层具有约10μm至约100μm的厚度

16.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述封装层具有约30μm至约300μm的总厚度。

17.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述绝缘层具有在25℃小于约50mW/m-K且在600℃小于约60mW/m-K的通过所述绝缘层的厚度维度的导热率。

18.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述绝缘层包括气凝胶。

19.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述封装层完全包围所述绝缘层。

20.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述封装层是由热焊接在一起的两个层压膜所组成。

21.根据前述条款中任一项所述的绝缘阻隔件，其中，所述封装层包围所述绝缘层，且其中，热焊接所述封装层到自身，以形成至少部分包围所述绝缘层的罩壳。

22.一种电池模块，包括：

多个电池单元，以及

根据条款1至21中任一项所述的一个或多个绝缘阻隔件，其中，至少一个绝缘阻隔件设置在相邻电池单元之间。

23.一种电力系统，其包括一个或多个根据条款22所述的电池模块。

24.一种设备或车辆，其包括根据条款23所述的电力系统。

25.根据条款24所述的设备，其中，所述设备是膝上型计算机、PDA、移动电话、标签扫描仪、音频设备、视频设备、显示面板、摄像机、数字摄像机、台式计算机、军用便携式计算机、军用电话、激光测距仪、数字通信设备、智能收集传感器、电子集成服装、夜视装备、动力工具、计算器、无线电、遥控器、GPS设备、手持式和便携式电视、汽车起动器、手电筒、声学设备、便携式加热设备、便携式真空吸尘器或便携式医疗工具。

26.根据条款24所述的车辆，其中，所述车辆是电动车辆。

27.一种将绝缘层封装以用于在电能存储系统中电池单元之间使用的方法，所述方法包括：

用包含外部聚合物层的层压膜、包含可延展材料的可延展层和内部聚合物层，来包围所述绝缘层的至少一部分，其中，所述内聚合物层与所述绝缘层接触，且其中，所述可延展层设置在外聚合物层和内聚合物层之间；以及

将所述层压膜热焊接，以形成所述封装层，其中，所述封装层至少部分地包围所述绝缘层。

28.根据条款27所述的方法，其中:

用第一层压膜覆盖至少一部分绝缘层；

用第二层压膜覆盖至少一部分绝缘层；以及

将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜以形成封装装层。

29.根据条款28所述的方法，其中:

在所述第一层压膜中形成第一凹陷，所述第一凹陷在形状和尺寸上与绝缘层互补；

在所述第二层压膜中形成第二凹陷，所述第二凹陷在形状和尺寸上与绝缘层互补；以及

其中，形成所述封装层，其包括：

将所述绝缘层放置在所述第一层压膜的第一凹陷中；

将所述第二层压膜放置在所述第一层压膜上，所述第二压痕与所述第一压痕基本上对齐；以及

将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜的一部分。

30.根据条款28所述的方法，其中:

在所述第一层压膜中形成第一凹陷，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补；以及

在所述第二层压膜中形成第二凹陷，所述第二凹陷在形状和大小上与所述第一凹陷互补；

其中，形成所述封装层，其包括：

将所述绝缘层放置在所述第一层压膜的第一个凹陷中；

将所述第二层压膜放置在所述第一层压膜上，所述第二凹陷与所述第一凹陷基本上对齐，使得所述第二凹陷的一部分设置在所述第一凹陷内；以及

将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜的一部分。

31.根据条款28所述的方法，其中:

在所述第一层压膜中形成第一凹陷，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补；

其中，形成所述封装层，其包括：

将所述绝缘层放置在所述第一层压膜的第一凹陷中；

将所述第二层压膜放置在所述第一层压膜上；以及

将所述第一层压膜的一部分热焊接到所述第二层压膜的一部分。

32.根据条款27所述的方法，其中:

在层压膜中形成第一凹陷，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补；

在层压膜中形成第二凹陷，所述第二凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补；

其中，形成所述封装层，其包括：

将所述绝缘层放置在所述层压膜的第一凹陷中；

折叠所述层压膜，使得所述层压膜的所述第二凹陷与所述第一凹陷基本上对齐；以及

将部分所述层压膜热焊接到自身。

33.根据条款27所述的方法，其中：

在层压膜中形成第一凹陷，所述第一凹陷在形状和尺寸上与所述绝缘层互补；

其中，形成所述封装层，其包括：

将所述绝缘层放置在所述层压膜的第一凹陷中；

折叠所述层压膜，使得所述层压膜的一部分基本上覆蓋所述绝缘层和所述層壓膜的單獨部分；以及

将部分所述层压膜热焊接到自身。

34.根据条款27至33中任一项所述的方法，其中，所述封装层完全包围所述绝缘层。

34.根据条款27至34中任一项所述的方法，其中，所述层压膜的热焊接部分是折叠抵靠在所述绝缘层的一个或多个侧面。

在本专利中，某些美国专利、美国专利申请和其他材料(例如，文章)已以引用方式并入。然而，此类美国专利、美国专利申请和其他材料的文本仅以在此类文本与本文所列的其他陈述和附图之间不存在矛盾的程度以引用方式并入。在发生矛盾的情况下，这些以引用方式并入的美国专利、美国专利申请和其他材料中的任何此类存在矛盾的文本明确地不以引用方式并入本专利。

根据本说明书，本发明的各个方面的进一步变型和更改实施方案对于本领域的技术人员将显而易见。因此，本说明书应被解释为仅例示性的并且是为了教导本领域的技术人员实施本发明的一般方式。应当理解，本文所示和所述的本发明的形式将被视为实施方案的示例。元件和材料可取代本文所举例说明和描述的那些，部件和过程可颠倒，并且本发明的某些特征可独立地利用，在受益于本发明的这种描述之后，全部这些对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在不脱离如以下权利要求中描述的本发明的实质和范围的情况下，可在本文所述的元件中进行改变。

当使用在本说明书和权利要求中时，术语“包含”和“包括”及其变体意指包括指定的特征、步骤或整数。这些术语不应被解释为排除其他特征、步骤或组件的存在。

尽管已描述本发明的某些示例性实施方案，所附权利要求的范围并不旨在仅限于该等实施方案。这些权利要求应按字面意思、目的和/或包含等同物来进行解释。

Claims (38)

1.一种用于电能存储系统的绝缘阻隔件(100)，所述绝缘阻隔件(100)包括：

至少一层绝缘层(110、210)；和

封装层(120)，所述封装层(120)至少部分包围所述绝缘层(110、210)，其中，所述封装层(120)包括层压膜且配置成用以保护所述绝缘层(110、210)免受化学、机械和/或热损坏。

2.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)配置为防止所述绝缘层(110)与传热流体接触。

3.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述层压膜包括以下中的至少一者或多者：外聚合物层(122)、可延展层(124)和/或内聚合物层(126)。

4.根据权利要求3所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述层压膜包括外聚合物层(122)、可延展层(124)和内聚合物层(126)。

5.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述内聚合物层(126)与所述绝缘层(110)接触，且其中，所述可延展层(124)设置在所述外聚合物层(122)和所述内聚合物层(126)之间。

6.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述外聚合物层(122)包括对所述电能存储系统中的介电传热流体具有耐受性的聚合物。

7.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述外聚合物层(122)是由第一材料所组成的第一聚合物膜(122a)和第二材料所组成的第二聚合物膜(122b)所组成，其中，所述第一材料不同于所述第二材料。

8.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述外聚合物层(122)具有10μm至100μm的厚度。

9.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述内聚合物层(126)是由可熔合的聚合物所组成。

10.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述内聚合物层(126)是由与所述外聚合物层(122)中的聚合物不同的聚合物所组成。

11.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述内聚合物层(126)是由聚烯烃聚合物所组成。

12.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述内聚合物层(126)具有10μm至100μm的厚度。

13.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述外聚合物层(122)是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)或定向尼龙(“ONy”)所组成，且其中，所述内聚合物层(126)是由聚丙烯(“PP”)所组成。

14.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述可延展层(124)被配置为保护所述绝缘层(110)和/或为所述绝缘层(110)提供额外的支撑。

15.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述可延展层(124)包括可延展材料，可选地选自可延展聚合物或可延展金属箔。

16.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述可延展层(124)具有10μm至100μm的厚度。

17.根据权利要求3或4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)还包括粘合剂，所述粘合剂设置在所述外聚合物层(122)和所述可延展层(124)之间和/或所述内聚合物层(126)和所述可延展层(124)之间。

18.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述绝缘层(110)具有在25℃小于50mW/m-K且在600℃小于60mW/m-K的通过所述绝缘层(110)的厚度维度的导热率。

19.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述绝缘层(110)包括适合于分隔电池单元或电池模块的材料。

20.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述绝缘层(110)包括聚合物材料，包括聚丙烯、聚酯、聚酰亚胺和聚芳酰胺；相变材料；膨胀性材料；气凝胶材料；矿物，包括云母；或无机材料，包括玻璃纤维。

21.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述绝缘层(110)包括气凝胶。

22.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)具有30μm至300μm的总厚度。

23.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)完全包围所述绝缘层(110)。

24.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)是由热焊接在一起的两个层压膜所组成。

25.根据权利要求4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)是由覆盖所述绝缘层(210)的顶部面的第一层压膜(220a)和覆盖所述绝缘层(210)的下部面的第二层压膜(220b)所组成，且所述第一层压膜(220a)和第二层压膜(220b)被定位成使得所述第一层压膜(220a)和第二层压膜(220b)的内聚合物层(126)彼此接触，以形成远离所述绝缘层(210)延伸出去的热焊接部分。

26.根据权利要求4所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)是由单个层压膜(225)所组成，所述单个层压膜(225)具有覆盖所述绝缘层(210)的顶部面的第一区块(225a)和覆盖所述绝缘层(210)的下部面的第二区块(225b)，且所述第一区块(225a)和第二区块(225b)被定位成使得所述第一区块(225a)和第二区块(225b)的内聚合物层(126)彼此接触，以形成远离所述绝缘层(210)延伸出去的热焊接部分。

27.根据权利要求25或26所述的绝缘阻隔件(100)，其中，远离所述绝缘层(110)延伸出去的所述热焊接部分，平行于所述绝缘层(110)的顶部面和/或下部面。

28.根据权利要求27所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述热焊接部分对齐于所述绝缘层(110)的顶部面或下部面的平面。

29.根据权利要求25或26所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述热焊接部分垂直于所述绝缘层(110)的顶部面和/或下部面。

30.根据权利要求25或26所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述热焊接部分朝向所述绝缘层(110)折回。

31.根据权利要求30所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述热焊接部分自身朝向所述绝缘层(110)折回。

32.根据权利要求25或26所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述热焊接部分包括被配置成便于其折叠的切口。

33.根据权利要求1所述的绝缘阻隔件(100)，其中，所述封装层(120)包围所述绝缘层(110)，且其中，所述封装层(120)热焊接到自身以形成至少部分包围所述绝缘层(110)的罩壳。

34.一种电池模块，包括：

多个电池单元，以及

根据前述权利要求中任一项所述的一个或多个绝缘阻隔件(100)，其中，至少一个绝缘阻隔件(100)设置在相邻电池单元之间。

35.一种电力系统，其包括一个或多个根据权利要求34所述的电池模块。

36.一种包括根据权利要求35所述的电力系统的设备或车辆。

37.根据权利要求36所述的设备，其中，所述设备是膝上型计算机、PDA、标签扫描仪、音频设备、视频设备、显示面板、摄像机、台式计算机、军用便携式计算机、军用电话、激光测距仪、数字通信设备、智能收集传感器、电子集成服装、夜视装备、动力工具、计算器、无线电、遥控器、GPS设备、手持式和便携式电视、汽车起动器、手电筒、声学设备、便携式加热设备、便携式真空吸尘器或便携式医疗工具。

38.根据权利要求36所述的车辆，其中，所述车辆是电动车辆。