JP6309435B2 - リチウム含有電池および関連付けられた容器を不活性化する方法 - Google Patents

リチウム含有電池および関連付けられた容器を不活性化する方法 Download PDF

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Description

本発明は、概して、六フッ化硫黄（ＳＦ６）単独でまたは他の不活性ガスとの混合物中で不活性化されたリチウム含有電池およびリチウムイオン電池を収容する容器に関する。本発明はまた、ＳＦ６単独でまたは他の不活性ガスとの混合物中で、リチウム含有電池およびリチウム含有電池を収容する容器を不活性化する方法に関する。
リチウムイオン電池はリチウムイオンが放電中にアノードからカソードに移動し充電時に戻る充電式電池タイプのグループの要素である。リチウムイオン電池は、携帯電子機器用充電式電池の最も人気のある種類の１つなので、多くの家庭用電化製品によく見られる。
リチウムイオン電池を広範囲の製品に内蔵することに人気が高まりつつあるのは、少なくとも一部には、リチウムイオン電池が、最高エネルギー密度の１つを有し、メモリ効果がなく（または最小であり）、使用されない場合には電荷損失が緩やかに過ぎないという事実に基づくようである。比重が小さく電気化学的反応性が高いリチウムを用いることにより、リチウムイオン電池は、ニッケルカドミウムまたはニッケル水素電池などの他の充電式電池の２〜３倍のエネルギーを蓄えることができる。家庭用電化製品に加え、リチウムイオン電池は、自動車産業および航空宇宙の用途でも人気が高まっているが、その理由は、比較的軽量のリチウムイオン電池が、鉛蓄電池と関連付けられた「余分な」重量なく、従来の鉛蓄電池と同一または類似の電圧を提供することができるからである。
リチウムイオン電池の有益な属性にもかかわらず、それらの使用に関連する問題もある。リチウムイオン電池に起因する望ましくない加熱および発火は、「熱暴走」と呼ばれている。このような場合、例えば、個々のセルの損傷したセパレータは、内部短絡を引き起こし、損傷したセルが高温ガスおよび内部（可燃性）セル材料を排出するまで、セルの激しい内部加熱を起こす可能性がある。残念ながら、損傷したセルからの激しい加熱および／または材料の排出は、多くの場合、隣接するセルもまた高温ガスおよび内部（可燃性）セル材料を排出し始めるのに十分な熱を提供する可能性がある。
熱暴走のいくつかの原因は、（先ほど参照されたような）内部短絡、電池の過充電、またはその両方の組み合わせを含む。過充電は、セルのカソード側の加熱につながる。リチウムイオン電池の充電中に、リチウムイオンは、カソード材料から引き出され、アノード材料に挿入される。しかしながら、このプロセスでは、リチウムイオンが抽出されるカソード材料は、結晶構造の点で不安定になる。通常の状況では、リチウムイオン電池は、カソードから抽出されたリチウムイオンの量が一定のレベルを超えないように、制御される。しかしながら、過充電の場合、過剰なレベルのリチウムイオンがカソード材料から引き出され、発熱反応を引き起こすカソード材料の結晶構造の崩壊につながる。そのような反応から生じる熱は、隣接するセルの連続排出（例えば、熱暴走）を開始する可能性がある。
熱暴走に対処するための現在の手法は、概して、相変化材料を含むゲルパックの使用に依存する。このような手法は、１つ以上のリチウム含有電池セルのグループ間の物理インタフェースでのゲルパックの挿入に依存する。例えば、相変化材料を含むゲルパックを、故障した電池セルから発生した熱を吸収するために、各電池セルの周囲に巻き付けることができる。概して、ゲルパックは、ヒドロゲルに蓄えられた水が、電池セルが過熱するとすぐに気化を起こす相変化材料として、水和ヒドロゲルを利用する。つまり、過熱するセルから大量の熱を吸収できるようにして、リチウム含有電池の熱暴走の可能性を軽減するために、ヒドロゲル中の水が蒸発する。しかしながら、ゲルパックの相変化材料の使用は、多くの欠点を有する。例えば、１つの電池セルの故障により、リチウム金属を露出するセルから周囲の空気中の水分に、リチウム含有電解質ガスが放出され、これにより可燃性の水素ガスが生成される。さらに、熱暴走は、ゲルパックがセルの表面を十分に覆わない場合に、なおも発生する可能性がある。すなわち、ゲルパックが個々のセルの表面を直接覆うことができるのは部分的にすぎず、電池セルの温度の急激な上昇を解決するそのようなシステムの能力を大幅に制限する可能性がある。ゲルパックの使用に関する表面領域を覆うことの欠点により、このような手法の有効性が熱暴走に対処することに制限される。
少なくともこれらの理由のために、リチウム含有電池、およびリチウム含有電池を収容する容器での熱暴走を防止するならびに／もしくは抑制する方法が必要とされる。
本発明の態様によれば、リチウムイオン電池を不活性化するおよび／またはリチウム含有デバイスの熱暴走を抑制するための方法が提供される。有利には、本発明の実施形態は、リチウム含有デバイスからの電解質放出を不活性ガス（または不活性ガスの混合物）と接触させること、および前記電解質放出の周囲温度を分散させることを含む。有利には、本発明は、リチウム含有電池を包囲するケーシングの内部区画に、前記ケーシングの少なくとも１つの開口部を通して、六フッ化硫黄を加える工程、および前記内部区画から酸素を除去する工程を含む、リチウム含有電池の熱暴走を抑制する方法を提供する。例えば、リチウム含有電池は、外部ケーシング（例えば、金属エンクロージャ）内部に配置または設置することができる。前記外部ケーシングは、１つ以上の密閉されたリチウム含有電池セルが収容される内部区画を画定することができる。前記外部ケーシングはまた、好ましくは、少なくとも１つの開口部（例えば、弁または弁付ポート（ｖａｌｖｅ ｏｒ ｃａｐａｂｌｅ ｐｏｒｔ））を含むことができる。好ましくは、前記開口部は、材料（例えば、ガス）を前記内部区画に加えることまたは前記内部区画から引き出すことができるように、必要に応じて開けることおよび閉じることができる。ある態様では、方法は、例えば、内部区画（好ましくは、不活性化される前記リチウムイオン電池を既に含む）に、前記少なくとも１つの開口部を通して、不活性ガス（例えば、六フッ化硫黄）を加える工程を含む。ある態様では、前記リチウム含有電池は、単一のリチウムイオン電池セル、電池パックの内側に収容される複数の個々のリチウムイオン電池セルを備える電池パック、またはその両方の組み合わせを備える。ある態様では、前記外部ケーシングは、内部に１つ以上の個々のリチウム含有電池を包囲する電池パックケーシングを備えることができる。この点で、個々の電池パックは、不活性化することができ、リチウム含有電池に適した多様な用途（例えば、航空機、自動車、家庭用電子機器、動力医療機器など）で使用することができる。
本発明のさらなる態様によれば、リチウム材料を含む容器（例えば、輸送容器または貯蔵容器）を不活性化する方法が提供される。有利には、そのような態様により、容器を不活性化する方法は、密閉可能な容器の内側に少なくとも１つのリチウム材料（例えば、リチウム含有電池）を配置すること、および前記リチウム材料が、六フッ化硫黄（ＳＦ６）により直接または間接的に囲まれるように、前記密閉可能な容器の内部区画に六フッ化硫黄を加えることを含むことができる。ある実施形態において、前記密閉可能な容器内部に含まれる前記リチウム材料は、１つ以上のリチウムイオン電池（例えば、単一のセルまたは電池パック）を備える。前記密閉可能な容器は、好ましくは、前記内部区画内からの空気を排出できる、および／またＳＦ６を前記内部区画に加えるための少なくとも１つの開口部（例えば、弁）を含む。
本発明のさらなる態様によれば、前記リチウム含有デバイスからのリチウム含有電解質ガス放出を六フッ化硫黄と反応させ、不揮発性硫化リチウムおよびフッ化リチウムの固体を生成する工程を含むリチウム含有デバイスにおける熱暴走を抑制するための方法が提供される。
本発明のさらなる態様によれば、不活性化された物品が提供される。本開示のある態様による物品は、外側の密閉可能なケーシングまたは外部ケーシング、前記外側の密閉可能なケーシング内部に収容されるリチウム材料（例えば、リチウム含有電池）、および前記外側の密閉可能なケーシング内部に提供されるＳＦ６を含むことができる。好ましくは、前記リチウム材料は、１つ以上のリチウムイオン電池（例えば、１つ以上の個々のリチウムイオン電池セル、１つ以上のリチウムイオン電池パックなど）を備える。ある態様では、前記物品は、輸送容器、貯蔵容器、個々の内部に入れられた電池セル、または電池パックを備える。例えば、本発明の態様によるある物品は、ＳＦ６で充填された容器（例えば、貯蔵／輸送容器または電池パック筐体）内部でさらに密閉される１つ以上の閉じられたリチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池セル）を備える。
本発明のさらなる態様によれば、被搬送（例えば、ポンプで注入される、吹きつけられる、など）ループ型冷却装置およびシステムが提供される。ある態様では、装置および／またはシステムは、概して、熱交換器（例えば、放熱器）および好ましくはガス搬送デバイス（例えば、ポンプ、送風機など）に動作可能に接続された、本明細書中で説明されるような物品を含む。例えば、前記物品は、外側ケーシング（例えば、電池パック筐体／ケーシング、輸送容器、貯蔵容器など）によって収容または設置される１つ以上のリチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池を備えることができる。前記外側ケーシングは、少なくとも入口開口部および出口開口部を備えることができる。前記外側ケーシングは、概して、前記物品の内部区画を画定することができ、前記１つ以上のリチウムイオン電池は、その中に配置することができる。さらに、前記外側ケーシングおよび前記１つ以上のリチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池）は、それらの間に空きスペースを確定する。この空きスペースは、好ましくは、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填される。前記熱交換器は、前記物品の前記外側ケーシングの前記出口開口部と流体連通する少なくとも１つの熱交換器入口、および前記外側ケーシングの前記入口開口部と流体連通する少なくとも１つの熱交換器出口を備える。好ましくは、前記装置および／またはシステムはまた、前記熱交換器および前記物品の両方と流体連通するガス搬送デバイスを含む。この点で、前記装置および／またはシステムは、内部に（好ましくは、陽圧下で）含まれるまたは密閉される不活性ガス（例えば、ＳＦ６）を含むことができる。そのため、前記装置および／またはシステムは、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填することができ、前記外側ケーシングおよび前記１つ以上のリチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池）により画定される前記空きスペースは、前記不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填される。ゆえに、そのような態様によって、前記１つ以上のリチウム含有電池（例えば、個々のリチウムイオン電池セルまたはリチウムイオン電池パック）の前記外側と直接接触する（例えば）ＳＦ６が提供される。
本発明の別の態様によれば、火災を抑えるおよび消火のための物品が提供される。有利には、前記物品は、六フッ化硫黄ガスが供給される密閉可能な容器（例えば、堅い箱形構造、柔らかい袋状の構造）を備えることができる。前記密閉可能な容器は、要望に応じて開くことおよび閉じることができる。好ましくは、前記物品の開口は、ＳＦ６が前記密閉可能な容器から逃げずに、前記容器が周囲外気に開放されるように配置される。前記特定の態様による物品は、様々な一般的に使用される携帯用消費者製品（例えば、携帯電話、ノートパソコン、工具など）を収納または収容するように構成することができる。消費者デバイスまたは製品が熱暴走を経験する（例えば、リチウム含有電池が熱暴走を起こす）場合には、前記消費者デバイスまたは製品を、前記熱暴走を抑制しおよび／または消火するためにＳＦ６含有物品の内部に置くことができる。従って、このような物品を、例えば、自動車、航空機、宇宙船、および船舶を含む様々な移動体に構造的に組み込むことができる。しかしながら、ある他の実施形態において、前記物品は、個人により搬送することができる。
本発明を一般用語で説明したので、ここで添付の図面を参照するが、図面は必ずしも一定の縮尺比で描かれているわけではない。
図１は、本発明による、六フッ化硫黄を加える前に内部区画を排気する任意の工程を含むある態様を示すフローチャートである。 図２は、六フッ化硫黄によって不活性化される単一のリチウムイオン電池セルを備える電池を示す。 図３は、電池パック内部に収容された複数の個々のリチウムイオン電池セルを備える電池パックを備える電池を示す。 図４は、内部に複数のリチウムイオン電池を収容する容器（例えば、輸送または貯蔵容器）を示す。 図５は、本発明のある態様による装置を示す。 図６は、本発明のある態様による密閉可能な容器を含む物品を示す。 図７は、本発明のある態様による袋を備える密閉可能な容器を含む物品を示す。
すべてとは限らないがいくつかの態様が示される添付の図面を参照して、本発明が以下でより詳しく説明される。実際に、本開示は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載の態様に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、本開示が適用可能な法的要件を満たすように、これらの態様が提供される。類似の番号は、全体を通して類似の要素を指す。明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（ａ）、（ａｎ）、（ｔｈｅ）」は、文脈が明確に指示しない限り、複数の指示対象を含む。
１つの態様では、本発明は、ＳＦ６などの不活性ガスを用いることにより、リチウム含有電池、およびリチウム材料（例えば、リチウム含有電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池など）を収容する容器の熱暴走を不活性化および／または抑制する方法を提供する。ここで使用されるように、「リチウム含有電池」という用語は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などを含むが必ずしもこれらに限定されない、リチウムの任意の形態を内部に含む任意の電池を含むことができる。
ある態様では、不活性ガスは、ＳＦ６のみから構成され（すなわち、１００％のＳＦ６）、その一方で他の態様では、ＳＦ６は、不活性ガスがＳＦ６を含むように、他の不活性ガス（例えば、窒素またはアルゴン）と様々な度合いで混合することができる。例えば、不活性ガスの混合物は、約１％から約９９％のＳＦ６を含み、残りは別の不活性ガス（単数または複数）とすることができ；約３０％から約９０％のＳＦ６を含み、残りは別の不活性ガス（単数または複数）とすることができ；もしくは約４５％から約８０％のＳＦ６を含み、残りは別の不活性ガス（単数または複数）とすることができる。本発明の態様による方法は、空気（酸素を含む）を除去し、ＳＦ６などの非可燃性ガスで置換することによって、不活性環境を提供するために、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）または不活性ガスの混合物を使用する。好ましくは、非可燃性ガスは、ＳＦ６を含むまたはＳＦ６から構成される。ＳＦ６は、非可燃性ガスであり、非毒性ガスであり、電気的なアーク放電を抑制する能力を有する電気陰性ガスであり、高い誘電率を有する電気絶縁性ガスであり、非常に高い熱容量および熱伝達能力、ならびに他の不活性ガス（例えば、窒素）よりも低い漏れ速度をもたらす重質ガスであり、さらに他の不活性ガスよりも加熱下で特に低い熱膨張をもたらす特に低い断熱係数を有するガスであるため、ＳＦ６を使用することが、本発明によるいくつかの方法には特に望ましい。さらに、ＳＦ６はまた、高温での優れた熱安定性を示す。
不活性媒体としてのＳＦ６の使用を含む本発明のある態様による方法のさらなる利点は、気相で材料を使用できることを含む。例えば、気相の不活性媒体を使用すれば、表面積の制限に直面しない。すなわち、本発明の態様による不活性ガス（例えば、ＳＦ６）を使用することにより、効率的に、最小限の努力で表面領域を完全に覆うことができる。
また、リチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池）、およびリチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池）を収容する容器を不活性化する際にＳＦ６を具体的に使用することは、他の不活性ガスを使用することによって実現されない利点を提供する。つまり、ＳＦ６は、望ましくは、不揮発性硫化リチウムＬｉ２Ｓ（固体）、およびシステムの圧力を低下させるフッ化リチウムＬｉＦ（固体）を生成するために、リチウム含有電解質ガスと反応することができる。例えば、ＳＦ６のリチウムと反応では、有利には、ガス生成物は生成されないが、代わりに無害な固体生成物Ｌｉ２Ｓ（固体）およびフッ化リチウムＬｉＦ（固体）が形成される。追加のガス生成物の代わりに固体が形成されると、最終的に外部環境への破裂を引き起こす可能性があるシステム（例えば、外側ケーシング、電池パックケーシングなど）内部の追加の圧力上昇防止が促進される。さらに、無害の固体が形成されると、発火性水素ガスを生成する可能性がある空気を含む水分との反応が防止される。リチウム含有電解質に存在するリチウムの、空気を含む水分との反応を防止する硫化リチウムおよびフッ化リチウムの固体を形成するための、リチウム含有デバイス（例えば、リチウム含有電池）から放出されたリチウム含有電解質ガスの、六フッ化硫黄との反応は、以下の式で表すことができる：
８Ｌｉ＋ＳＦ６→Ｌｉ２Ｓ＋６ＬｉＦ（密閉型反応における）
リチウム含有電池（例えば、リチウムイオン電池）をＳＦ６で不活性化することに関して、電池用途で用いられるリチウムは、液体ではなく、固相のままであるので、その結果、リチウムイオン電池セルの通気または破裂に起因するリチウム材料のいかなる放電もが、リチウムの比較的ゆっくりとした放出（一度とは限らない）を含むことになるだろう。セルが破裂した場合、無害な固体生成物Ｌｉ２Ｓ（固体）およびフッ化リチウムＬｉＦ（固体）を形成するために、ゆっくりと放出される任意の遊離するリチウム金属がＳＦ６と反応する。密閉されたセルケーシングが破裂するとすぐに放出される、浮遊するリチウム金属に加え、損傷したセルはまた、有機電解質（例えば、エチレン）の揮発性ガスおよび可燃性ガスを放出するだろう。これらの材料が燃焼および火災の影響を受けやすくなる引火点および自然発火温度を有するので、この有機電解質の放出は、以前から火災または燃焼につながる可能性がある。表１は、いくつかの典型的なリチウムイオン電池の有機電解質の概要を提供する。
Figure 0006309435
しかしながら、本発明のある態様は、燃焼プロセスと関連した高熱を防ぐ初期の燃焼プロセスを抑制する。したがって、この初期の燃焼プロセスを抑制することによって、任意の放電されたリチウムは、その燃焼温度に達することが防止される。したがって、熱暴走を防止することができる。
それゆえ、ある態様では、本発明は、先ほど述べられたように、リチウム含有デバイスからのリチウム含有電解質ガス放出を六フッ化硫黄と反応させること、および不揮発性硫化リチウムおよびフッ化リチウムの固体を生成することを含むリチウム含有デバイス（例えば、１つ以上のリチウム含有電池を含むデバイス）における熱暴走を抑制する方法を提供する。
この点において、本発明はまた、ＳＦ６を使用することにより、リチウム含有電池（例えばリチウムイオン電池）の熱暴走を抑制する方法を提供する。例えば、本発明のある態様では、個々のリチウムイオン電池または電池セルを包囲するＳＦ６を使用することにより、少なくとも過熱されたまたは破裂したセルからの熱を分散することにより、リチウムイオン電池の過熱されたまたは破裂したセル間の熱暴走が防止される。すなわち、ＳＦ６ガスは、個々のリチウム電池セルのケーシングの外側であって、ＳＦ６およびリチウムイオン電池セルの両方を収容する外側ケーシング内部に配置することができる。この点において、ＳＦ６は、実質的に、個々のリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）のケーシング、ならびにＳＦ６およびリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）の両方を収容する外側ケーシングにより画定される空間体積の間に「挟まれる」またはその空間体積を「充填する」。
本発明のある態様によれば、不活性ガスは、ＳＦ６を含む、またはＳＦ６から構成される。ＳＦ６は、約６．１２ｇ／Ｌの密度を有し、空気（１．２２５ｇ／ Ｌ）よりも約６倍重い、無機、無色、無毒性、不燃性、および無臭のガスである。ＳＦ６は、最も重い既知のガスの１つである。
ＳＦ６は、優れた電気絶縁体である。ＳＦ６の電気絶縁性は、概して、分子の強い電子親和力（電気陰性度）に起因する。例えば、ＳＦ６は、２０°Ｃ、１．０１３３バールおよび２３．３４０Ｍｈｚで１．００２１の誘電率を有し、２０バールへの圧力上昇は、この値で約６％の増加をもたらす。
優れた電気絶縁体として作用することに加えて、ＳＦ６はまた、過熱されたまたは破裂したリチウムイオン電池セルからの熱を分配するための所望の熱容量を実証する。例えば、ＳＦ６は、４．０ｋＪ／Ｋ／ｍ３を上回る熱質量（１．０１３バールおよび２１℃で）を有し、これは窒素よりおよそ４倍大きい係数（ｆａｃｔｏｒ）である。結果として、ＳＦ６の温度上昇は、単位体積当たり、同一エネルギー吸収について、窒素の温度上昇の２５％にすぎない。
さきほど簡単に言及したように、ＳＦ６はまた、特に低い断熱係数を有する。その低い断熱係数のために、絶縁破壊に続く熱膨張（例えば、ＳＦ６は、温度上昇を開始するのに十分な熱をそれ自体で吸収する）の結果としての圧力上昇は、他の不活性ガスによる圧力上昇よりも小さく、および液体誘電体よりも著しく小さい。ＳＦ６のこの有益な特性は、外側ケーシングまたは密閉可能な容器（本発明のある態様による）の、不活性媒体の上昇した熱および膨張の両方から関連付けられる増加した内圧に起因する破裂に伴うリスクを軽減するのに役立つ。
本発明のある態様によるＳＦ６の使用に対するさらなる利点は、その熱特性および低いイオン化温度のためのＳＦ６の顕著なアーク消去能である。つまり、ＳＦ６は、電気アークの消火のための優れた特性を示す。例えば、ＳＦ６を使用するアーク消去時間は、等しい条件で与えられた空気を使用するアーク消去時間よりも約１００倍少ない。アークを消去するために、流体は、電子を捕え、電子エネルギーを吸収し、アーク温度を低下させなければならない。ＳＦ６分子の非常に高い断面積およびフッ素原子の高い電子親和力は、ＳＦ６がそのような有効なアーク消去ガスである基本的な理由であると考えられる。
したがって、本発明の１つの態様は、１つ以上のリチウム含有電池（例えば、単一のセルまたは電池パック）を不活性化し、および／またはリチウム含有デバイスの熱暴走を抑制するための方法を提供する。外部ケーシングは、１つ以上の密閉されたリチウム含有電池セルが収容される内部区画を画定することができる。外部ケーシングはまた、好ましくは、少なくとも１つの開口部（例えば、弁または弁付ポート）を含むことができる。好ましくは、開口部は、材料（例えば、ガス）を内部区画に加えることまたは内部区画から引き出すことができるように、必要に応じて開けることおよび閉じることができる。ある態様では、方法は、例えば、内部区画（好ましくは、不活性化されるリチウムイオン電池を既に含む）に、少なくとも１つの開口部を通して、不活性ガス（例えば、六フッ化硫黄）を加える工程を含む。ある態様では、リチウム含有電池は、単一のリチウムイオン電池セル、電池パックの内側に収容される複数の個々のリチウムイオン電池セルを備える電池パック、またはその両方の組み合わせを備える。ある態様では、外部ケーシングは、内部に１つ以上の個々のリチウム含有電池を包囲する電池パックケーシングを備えることができる。この点で、個々の電池パックは、不活性化することができ、リチウム含有電池に適した多様な用途（例えば、航空機、自動車、家庭用電子機器、動力医療機器など）で使用することができる。
ある好ましい態様によれば、外部または外側ケーシングによって画定される内部区画は、リチウムイオン電池の追加前または後に（好ましくは追加後に）、および不活性ガス（例えば、ＳＦ６）の追加前に、排気することができる。例えば、ある態様では、リチウムイオン電池を不活性化する方法は、不活性ガスの追加に先立って内部区画を排気する工程を含む。内部区画を排気する工程は、内部区画がわずかな真空下にある状態で、内部区画に含まれる空気が引き出される、真空ポンプなどの使用により、実行することができる。排気後、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）を、内部区画に充填することができる。そのため、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）は、実質的に、個々のリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）のケーシング、ならびにＳＦ６およびリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）の両方を収容する外側ケーシングにより画定される空間体積の間に「挟まれる」またはその空間体積を「充填する」。
排気（実行される場合）およびＳＦ６の追加は同一の開口部を通して実行することができるが、好ましい態様は、内部区画から空気を除去するための第１の開口部（例えば、外部／外側ケーシングに結合された出口弁）、およびＳＦ６追加のための第２の開口部（例えば、外部／外側ケーシングに結合された入口弁）を用いる。ある態様によれば、例えば、内部区画内側の空気を、出口開口部を通して真空ポンプで、まずは排気することができる。好ましくは、内部区画が排気された後に、および内部区画が入口開口部を通してＳＦ６で充填される前に、出口開口部は閉じられるまたは密閉される。ＳＦ６が十分に追加されると、入口開口部はまた、密閉されるまたは閉じられる。
好ましくは、出口開口部は、外部ケーシングの上部分に配置され、入口開口部は、外部ケーシングの底部分に配置される。外部ケーシングがそのような構成を有するとき、外部ケーシングの底部分に設置される入口開口部を通してのＳＦ６の追加は、内部区画からの、および外部ケーシングの上部分に設置された出口開口部から空気（酸素を含む）を有効に除去する（ｄｉｓｐｌａｃｅ）ことができる。
本発明のある態様によれば、外部ケーシングはまた、外部負荷に電力を供給するために、その中に入れられた当該リチウムイオン電池との電気的接続を形成するように配置された１つ以上の導線を備える。適切な電気的接続の形成は、当業者には規定のものである。この点で、中に入れられ不活性化されたリチウムイオン電池は、不活性化された大気中に入れられた状態で、実行可能な電源として利用することができる。セルは、セルの移動防止のために、ＳＦ６で充填された外部容器に装着することができ、好ましくは外部容器にしっかりと装着することができる。例えば、ある態様では、セルの装着は、セルの電気端子を通して密閉された経路（ｐａｓｓ）によって達成することができる。
図１は、本発明によるある態様を示すフローチャートを提供する。図１に示される１つの態様は、外部ケーシング内部にリチウム含有デバイス（例えば、リチウム含有電池）を挿入することを含む初期工程１０を含み、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）追加の工程３０が後に続く。不活性ガス（例えば、ＳＦ６）追加の工程３０では、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）は、少なくとも１つの開口部を通して外部ケーシングにより画定される内部区画内に追加される。破線で示されるように、本発明のある実施形態には、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）追加の工程３０に先立って、任意の排気工程２０を含むことができる。任意の排気工程２０は、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）の追加に先立って、ケーシングの内部から空気を排気することを含むことができる。
別の態様では、本発明は、不活性化された物品（例えば、リチウムイオン電池または電池パック）を提供する。本発明のある態様による物品は、外部または外側の密閉可能なケーシング（例えば、金属ケーシング）、外側の密閉可能なケーシング内部に収容されるリチウム材料（例えば、リチウムイオン電池または電池パック）、ならびに当該外側の密閉可能なケーシング内部に提供される六フッ化硫黄を含むことができる。この点で、密閉されたリチウムイオン電池を、外部ケーシングによりさらに包囲することができ、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）は、実質的に、個々のリチウムイオン電池（例えば、個々のセルまたは電池パック）のケーシング、ならびにＳＦ６およびリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）の両方を収容する外側／外部ケーシングにより画定される空間体積の間に「挟まれる」またはその空間体積を「充填する」。複数の個々のリチウムイオン電池セルを収容するリチウムイオン電池パックの場合、外部ケーシングは、既存の電池パックエンクロージャを備えることができ、または追加のエンクロージャを、既存の電池パック筐体周囲に提供することができる。つまり、電池パック筐体それ自体は、電池パック全体の周囲に「余分な」ケーシングを必要としない（が、必要に応じて追加することができる）外部ケーシングを備えることができる。好ましくは、ＳＦ６は、個々のリチウムイオン電池セルの外部と直接接触するように設けられる。
ある態様では、密閉されたリチウムイオン電池パックを外部ケーシング内部に収容することができ、他方で他の態様では、外部ケーシングは、密閉された電池パックエンクロージャ自体を備えることができる。外部ケーシングが電池パックエンクロージャを備える態様では、複数の個々のリチウムイオン電池セルを、電池パックエンクロージャの内部に収容することができる。ある好ましい態様では、電池パックは、外部ケーシング（個々の電池パックエンクロージャを除く）内部に収容することができ、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）は、電池パックのエンクロージャにより画定される電池パック内部に充填される／追加される。不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填される（例えば、不活性化される）個々の電池パックに加え、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）はまた、電池パックが任意で内部に収容できる外部／外側ケーシングにより画定される内部区画に追加（または提供）することができる。このような態様は、ＳＦ６保護の冗長性を提供する（例えば、個々の電池パック内部、およびさらには電池パックの外側と外部ケーシングとの間のＳＦ６）。
本発明のある態様によれば、外部ケーシングはまた、外部負荷に電力を供給するために、その中に入れられた当該リチウムイオン電池との電気的接続を形成するように配置された１つ以上の導線を備える。適切な電気的接続の形成は、当業者には規定のものである。例えば、電池パックは、外側デバイスで、その中に収容される個々のリチウムイオン電池セル間の電気的接続を形成するように規定通りに構成される。この点で、中に入れられ不活性化されたリチウムイオン電池は、不活性化された大気中に入れられた状態で、実行可能な電源として利用することができる。
図２は、本発明のある態様による物品を示す。図示された態様では、物品１５０は、外部ケーシングに入れられたリチウムイオン電池を備える。具体的には、物品１５０は、外部ケーシング１２０に入れられた単一のリチウムイオン電池セル１００を備えるリチウムイオン電池を含み、ここでは、ＳＦ６ガス１１０が不活性ガスとして利用される。即ち、ＳＦ６ガス１１０は、外部ケーシング１２０内に包囲され、単一のリチウムイオン電池セル１００の外部表面と直接接触する。
図３は、本発明の別の態様による物品を示し、ここでは、物品２５５はリチウムイオン電池パックを備える。図３に示されるように、物品は、外部ケーシング２２０内に入れられた複数の個々のリチウムイオン電池セル２００を含む。この具体的な態様では、外部ケーシング２２０は、電池パックケーシングを備える。即ち、電池パック筐体を画定するケーシングは、外部ケーシングとしての機能を果たす。図３にも示されるように、ＳＦ６ガス２１０は、外部ケーシング２２０内に包囲され、個々のリチウムイオン電池セル２００の外部表面と直接接触する。図３には示されていないが、個々のリチウムイオン電池セル２００は、好ましくは、所望の電圧を提供するのが通例であるように、互に電気的に接続される。
別の態様では、本発明は、リチウム材料を含む容器（例えば、輸送容器または貯蔵容器）を不活性化する方法を提供する。そのような態様によれば、容器を不活性化する方法は、密閉可能な容器の内側に少なくとも１つのリチウム材料（例えば、リチウム含有電池）を配置すること、およびリチウム材料が、六フッ化硫黄（ＳＦ６）により直接または間接的に囲まれるように、密閉可能な容器の内部区画に六フッ化硫黄を加えることを含むことができる。ある実施形態において、密閉可能な容器内部に含まれるリチウム材料は、１つ以上のリチウムイオン電池（例えば、単一のセルまたは電池パック）を備える。密閉可能な容器は、好ましくは、内部区画内からの空気を排出できる、および／またＳＦ６を内部区画に加えるための少なくとも１つの開口部（例えば、弁）を含む。
ある態様では、少なくとも１つの開口部は、材料（例えば、ガス）を容器の内部区画に加えることまたは内部区画から引き出すことができるように、必要に応じて開けることおよび閉じることができる。ある態様では、方法は、例えば、内部区画（好ましくは、リチウムイオン電池を既に含む）に、少なくとも１つの開口部を通して、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）を加える工程を含む。ある態様では、リチウムイオン電池は、単一のリチウムイオン電池セル、電池パックの内側に収容される複数の個々のリチウムイオン電池セルを備える電池パック、またはその両方の組み合わせを備えることができる。
ある好ましい態様によれば、リチウム材料を包囲する密閉可能な容器により画定される内部区画は、リチウム材料（例えばリチウムイオン電池）の追加前または後に（好ましくは後に）、および不活性ガス（例えば、ＳＦ６）の追加前に、排気することができる。例えば、ある態様では、リチウムイオン電池を含む容器を不活性化する方法は、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）の追加に先立って内部区画を排気する工程を含む。内部区画を排気する工程は、密閉可能な容器の内部区画がわずかな真空下にある状態で、内部区画に含まれる空気が引き出される、真空ポンプなどの使用により、実行することができる。排気後、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）を、内部区画に充填することができる。そのため、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）は、実質的に、個々のリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）のケーシング、ならびにＳＦ６およびリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）の両方を収容する外側ケーシングにより画定される空間体積の間に「挟まれる」またはその空間体積を「充填する」。
排気（実行される場合）およびＳＦ６の追加は同一の開口部を通して実行することができるが、好ましい態様は、内部区画から空気を除去するための第１の開口部（例えば、密閉可能な容器に結合された出口弁）、およびＳＦ６追加のための第２の開口部（例えば、密閉可能な容器に結合された入口弁）を用いる。ある態様によれば、例えば、密閉可能な容器の内部区画内側の空気を、出口開口部を通して真空ポンプで、まずは排気することができる。好ましくは、ＳＦ６が逃げるのを防止するために、内部区画が排気された後に、および内部区画が入口開口部を通してＳＦ６で充填される前に、出口開口部は閉じられるまたは密閉される。ＳＦ６が十分に追加されると、入口開口部はまた、密閉されるまたは閉じられる。
好ましくは、出口開口部は、密閉可能な容器の上部分に配置され、入口開口部は、密閉可能な容器の底部分に配置される。密閉可能な容器がそのような構成を有するとき、密閉可能な容器の底部分に設置される入口開口部を通してのＳＦ６の追加は、内部区画からの、および外部ケーシングの上部分に設置された出口開口部から空気（酸素を含む）を有効に除去することができる。
ある態様では、密封可能な容器は、まず排気され、次に圧力をかけてＳＦ６で充填される。ＳＦ６の充填または追加の工程で、ＳＦ６を含むガスシリンダからの供給ラインは、開口部を介して密封可能な容器に結合される。好ましくは、開口部および／または供給ラインは、遮断弁を含む。ＳＦ６は、密閉可能な容器に関連付けられた供給ラインおよび開口部を介して密封可能な容器の内部コンパートメントに追加することができる。充填工程中の圧力計の使用が有用であり、密封可能な容器内部の終圧は温度次第で決まるだろう。ＳＦ６は供給シリンダーを離れるとすぐに冷却処理を受けることができるので、充填工程完了に直ちに続く圧力測定値は、ＳＦ６ガスの温度が周囲温度まで上昇した後に示される測定値よりも小さいだろう。密封可能な容器の内部区画を充填する場合に、圧力のその後の上昇が考慮されるべきである。ＳＦ６で充填されたユニット（例えば、容器）の終圧は変化する可能性がある。しかしながら、ある好ましい態様では、ＳＦ６で充填されたユニット（例えば、容器）の終圧は、空気が容器内に漏れることを防止するために、周囲圧力（例えば、大気圧、もしくは環境または周囲領域の圧力）を上回る圧力を含む。ほんの一例として、ＳＦ６が充填されたユニット（例えば、容器）の終圧は、０．０２インチから０．５インチの水柱（Ｈ２０）の圧力範囲のように周囲圧力をわずかに上回る圧力を含むことができ、ここで、周囲圧力には、ゼロ（０）インチの水柱（Ｈ２０）の基準値が与えられる。
したがって、本発明はまた、その内側でリチウムイオン電池を包囲するＳＦ６で不活性化された容器を輸送するおよび／または貯蔵する方法を提供する。１つ以上のリチウムイオン電池の輸送および／または貯蔵のためのＳＦ６で不活性化された容器を使用することにより、複数のリチウムイオン電池を貯蔵および／または輸送する安全な方法に対する長年の切実な需要が、少なくとも部分的に満たされる。先ほど説明されたように、ＳＦ６が不活性ガスとして利用される本発明の態様による方法は、損傷したリチウムイオン電池と関連付けられた火災および／または爆発の危険性を著しく軽減する。損傷したリチウムイオン電池のたった１つが、貯蔵されまたは輸送される電池の１つ１つが発火する連鎖反応を引き起こす可能性があるので、リチウムイオン電池のたった１つが熱暴走を経験する場合、輸送容器および貯蔵容器は、しばしば、潜在的な危険性を深刻にする多数のリチウムイオン電池を含む可能性がある。したがって、本発明の態様は、潜在的に危険を伴う、長年の切実な需要へのより必要とされる解決策を提供する。
さらに、本発明はまた、その内側に包囲されたリチウム材料（例えば、個々のリチウムイオン電池セルおよび／またはリチウム電池パック）を含む外側の密封可能なケーシング（例えば、輸送または貯蔵容器）を含む物品を提供する。物品はまた、外側に密閉可能な容器（例えば、輸送または貯蔵容器）によって画定された内部区画内にＳＦ６を含むまたはＳＦ６から構成される不活性ガスを含むことができる。 すなわち、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）は、実質的に、個々のリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）のケーシング、ならびにＳＦ６およびリチウムイオン電池（例えば、セルまたは電池パック）の両方を収容する外側ケーシング（例えば、輸送容器または貯蔵容器）により画定される空間体積の間に「挟まれる」またはその空間体積を「充填する」。
図４は、内部に複数のリチウムイオン電池を収容する容器（例えば、輸送または貯蔵容器）を含む物品を示す。図４に示されるように、物品は、複数のリチウムイオン電池（例えば、個々のセルおよび／または個々のセルを各々が収容する電池パック）３００が含まれる、外側の密閉可能なケーシング３３０を備える。ＳＦ６を含むまたはＳＦ６から構成される不活性ガス３１０は、外側の密閉可能なケーシング３３０内に包囲され、複数のリチウムイオン電池（例えば、個々のセルおよび／または個々のセルを各々が収容する電池パック）３００と直接接触している。図４はまた、出口開口部（例えば、弁のある出口、弁付ポートなど）３４０、および入口開口部（例えば、弁のある出口、弁付ポートなど）３２０を含む特定の態様を示す。先ほど説明したように、外側の密閉可能なケーシング３３０の内部は、入口開口部３２０を通しての不活性ガスの追加に先立って、出口開口部３４０を通して真空で排気され、密閉する／閉じることができる。図４はまた、外側の密閉可能なケーシング３３０の上面側に配置される蓋３５０を含む態様を示す。蓋３５０は、必要に応じて、リチウムイオン電池を含む物品を積むおよびおろすために、開くことおよび閉じる／密閉することができる。
実際、さらなる輸送または貯蔵のためにいくつかの電池を容器に残して、貯蔵される／輸送されるリチウムイオン電池の一部だけを初期の時点でおろすことが望ましいこともある。ＳＦ６で不活性化された容器から電池の選択部分にアクセスし、それらを除去するための１つの選択肢は、容器を開けて電池の一部を回収する前に、ＳＦ６ガスを密閉可能な容器から吸い出し、貯蔵タンクに注ぎ込むことを含む。しかしながら、蓋（または同種のもの）が容器の上部分にまたはその付近に配置される態様では、ＳＦ６ガスが空気よりも著しく濃密なので、ＳＦ６ガスを容器から吸い出さずに（排気せずに）、蓋を簡単に開けることができるだろう。つまり、ＳＦ６と空気との間の著しい密度デファレンス（ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｅｆｅｒｅｎｃｅ）のために、電池の一部を除去する間、かなりの量のＳＦ６ガスが容器から漏れることはないだろう。
さらなる態様では、本発明は、被搬送（例えば、ポンプで注入される、吹きつけられる、など）ループ型冷却装置およびシステムを提供する。ある態様では、装置および／またはシステムは、概して、熱交換器（例えば、放熱器）および好ましくはガス搬送デバイス（例えば、ポンプ、送風機など）に動作可能に接続された、本明細書中で説明されるような物品を含む。ここで使用されるように、「熱交換器」という用語は、概して、１つの媒体（例えば、ＳＦ６などの不活性ガス）から別の媒体への熱伝達のために構成される１つの機器を指すことができる。媒体は、混合を防ぐために固体壁により分離することができ、またはある用途において直接接触するとしてもよい。
本発明のある態様による物品は、例えば、外側ケーシング（例えば、電池パック筐体／ケーシング、輸送容器、貯蔵容器、それらの組み合わせなど）で収容または設置される１つ以上のリチウムイオン電池を備えることができる。外側ケーシングは、少なくとも入口開口部および出口開口部を備えることができる。外側ケーシングは、概して、物品の内部区画を画定することができ、１つ以上のリチウムイオン電池は、その中に配置することができる。さらに、外側ケーシングおよび１つ以上のリチウムイオン電池は、それらの間に空きスペースを確定する。この空きスペースは、好ましくは、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填される。熱交換器は、物品の外側ケーシングの出口開口部と流体連通する少なくとも１つの熱交換器入口、および外側ケーシングの入口開口部と流体連通する少なくとも１つの熱交換器出口を備える。好ましくは、装置および／またはシステムはまた、熱交換器および物品の両方と流体連通するガス搬送デバイスを含む。この点で、前記装置および／またはシステムは、内部に（好ましくは、陽圧下で）含まれるまたは密閉される不活性ガス（例えば、ＳＦ６）を含むことができる。そのため、装置および／またはシステムは、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填することができ、外側ケーシングおよび１つ以上のリチウムイオン電池により画定される空きスペースは、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填される。ゆえに、そのような態様によって、１つ以上のリチウムイオン電池（例えば、個々のリチウムイオン電池セルまたはリチウムイオン電池パック）の外側と直接接触する（例えば）ＳＦ６が提供される。
図５は、本発明のある態様による装置を示す。図５に示されるように、本発明のある態様による装置５００は、入口開口部６３２および出口開口部６３４だけではなく外側ケーシング６３０も備える物品６００を含むことができる。外側ケーシング６３０は、内部区画６４０を画定する。物品は、物品の内部区画６４０内部に収容されるまたは設置される１つ以上のリチウムイオン電池６１０を含む。この点で、外側ケーシング６３０および１つ以上のリチウムイオン電池（例えば、個々のリチウムイオン電池セルまたはリチウムイオン電池パック）６１０は、それらの間に空きスペース６５０を画定する。この空きスペースは、好ましくは、不活性ガス（例えば、ＳＦ６）で充填される。装置５００はまた、物品６００と直接または間接的に流体連通する熱交換器（例えば、放熱器）を含む。図５に示されるように、熱交換器７００は、物品６００の外側ケーシング６３０の出口開口部６３４と流体連通する少なくとも１つの熱交換器入口７１０、および外側ケーシング６３０の入口開口部６３２と流体連通する少なくとも１つの熱交換器出口７２０を備える。
図５に例示される装置はまた、熱交換器７００および物品６００の両方と流体連通するガス搬送デバイス８００を備える。図５に示すように、熱交換器７００は、当該熱交換器入口７１０を当該外側ケーシング６３０の当該出口開口部６３４と結合する第１の導管８５０、および当該熱交換器出口７２０を当該外側ケーシング６３０の当該入口開口部６３２と結合する第２の導管８６０を介して、物品６００と流体連通するように提供することができる。図５により示される態様は、第２の導管８６０に直列に配置されるガス搬送デバイス８００を含む。この点で、外側ケーシング６３０および１つ以上のリチウム電池６１０により画定される空きスペース６５０を充填するＳＦ６は、１つ以上のリチウムイオン電池の外面と直接接触する。好ましくは、装置５００全体は、本明細書中で説明された方法のいずれかによりＳＦ６で充填され、密閉された装置の終圧は、先ほど説明されたように周囲圧力より少なくともわずかに大きいはずである。
１つ以上のリチウムイオン電池６１０と接触するＳＦ６は、当該１つ以上のリチウムイオン電池から熱を吸収し、導管８５０を通して熱交換器７００に搬送され、熱交換器で冷却され、次に直列のガス搬送デバイス８００を介して物品６００に再び搬送される。ゆえに、装置５００は、１つ以上のリチウムイオン電池６１０から放出されるように生成された熱を継続的に分散するために、ＳＦ６を継続的に循環させる。図５には示されていないが、装置は、ＳＦ６の流れが装置を通して一方向だけ（例えば、図５により示される態様では、反時計回り）に発生することを確実にするために、１つ以上のチェック弁を含むことができる。この点で、本発明はまた、本明細書中で説明された態様によるＳＦ６で充填された装置を提供する工程、およびＳＦ６を装置を通して搬送する工程を含む方法を提供する。
さらに別の態様では、本発明は、火災を抑え、および／または消火する、リチウム含有デバイスの熱暴走を抑制するための方法及び物品を提供する。ある実施形態において、物品は、六フッ化硫黄ガス（単独で、または先ほど述べられたように他の不活性ガスと混合されて）が提供される、密閉可能な容器（例えば、一般的に堅い箱形構造、一般的に柔らかい袋状の構造など）を備えることができる。密閉可能な容器は、必要に応じて少なくとも１つの密閉可能な開口を介して開けることおよび閉じることができる。好ましくは、物品の開口は、ＳＦ６が密閉可能な容器から逃げずに、容器が周囲外気に開放されるように配置される。特定の態様による物品は、様々な一般的に使用される携帯用消費者製品（例えば、携帯電話、ノートパソコン、工具など）を収納または収容するように構成することができる。消費者デバイスまたは製品が熱暴走を経験する（例えば、リチウム含有電池が熱暴走を起こす）場合には、消費者デバイスまたは製品を、熱暴走を抑制しおよび／または消火するためにＳＦ６含有物品の内部に置くことができる。従って、このような物品を、例えば、自動車、航空機、宇宙船、および船舶を含む様々な移動体に構造的に組み込むことができる。しかしながら、ある他の実施形態において、物品は、個人により搬送することができる。そのような実施形態において、例えば、ＳＦ６は先ほど述べられたようにリチウムに直接作用することができるので、リチウム含有電池からの火災を抑制するだけではなく、消火も行うための手段を提供するために、個人がＳＦ６で充填されたそのような物品をフライトに持ち込むことができるだろう。
したがって、リチウム含有電池を利用する多くの携帯用消費財は、マグネシウムフレームまたはケースを含む。マグネシウムは、反応性の高い金属である。燃焼または溶融マグネシウム金属は、水と激しく反応する。そのようなデバイスからの火災を抑制し消火を行うことは、本発明のある態様によるＳＦ６の使用がなければ、特に難しいだろう。ＳＦ６は、その上に薄い保護膜を形成し、それによりリチウム含有電池による熱暴走に対する結果として始まる任意のマグネシウム火災の開始または拡大を軽減することにより、マグネシウムの蒸発を防止する。
本発明のある態様によれば、物品は、対弾道弾材料、即ち、弾丸または他の類似の高速発射体、例えば破片など、を止めることができる材料から構成できる密閉可能な容器を備える。対弾道弾材料の適切な例としては、アラミドまたはパラ − アラミド繊維（例えば、デュポンから市販されているＤＵＰＯＮＴＴＭ ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）アラミド繊維）；ポリカーボネート（例えば、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスから市販されているＬＥＸＡＮ（登録商標）ポリカーボネート）；炭素繊維強化複合材料；および／または鋼、チタンなどの金属、もしくは類似の対弾道弾材料が含まれることを当業者は理解するだろう。密封可能な容器はまた、あるいは代替的に、例えば、火災および／または炎を遮断する、もしくは火災および／または炎に耐性がある材料などの耐火材料から構成されてもよい。耐火性および／または耐炎性材料の適切な例としては、アラミドまたはメタ − アラミド繊維（例えば、ＤｕＰｏｎｔから市販されているＤＵＰＯＮＴＴＭ ＮＯＭＥＸ（登録商標）繊維）；ガラス繊維、セラミック繊維、ストーンウールを含む鉱物繊維および人造鉱物繊維、または類似の耐火性および／または耐炎性材料が含まれることを当業者は理解するだろう。
図６は、本発明のある態様による密閉可能な容器を含む物品を示す。図６に示される特定の実施形態は、密閉可能な開口９１０、および密閉可能な開口を閉じるように構成される蓋構造９１１を含む一般的に堅い箱形構造の形態をとる密閉可能な容器９００を備える。これらの実施形態はまた、必要な場合に（例えば、発煙または発火しているリチウム含有デバイスが容器９００の中に置かれていた後に）、蓋構造９１１を閉じられた位置に保持するロッキング要素９１５（例えば、ラッチ）を含む。図６に示されるように、一般的に堅い箱形構造は、ＳＦ６（単独で、または他の不活性ガスと混合されて）で充填される内部領域９２０を画定する。
図７は、本発明のある態様による袋、例えば柔らかい袋などを備える密閉可能な容器を含む物品を示す。図７に示される特定の実施形態は、密閉可能な開口９１０、および密閉可能な開口を閉じるように構成される開閉構造９１２（例えば、ジッパーなど）を含む、一般的に柔らかい袋構造などの袋の形態をとる密閉可能な容器９００を備える。開閉構造９１２は、必要に応じて容器を開閉するために、図７の両矢印により示されるように、スライド可能に移動させることができる。例えば、容器は、熱暴走（例えば、過熱、発煙または発火など）を経験し始めるまで閉じた状態を維持することができ、熱暴走時には、開閉構造９１２は、容器を開くようにスライド可能に移動させることができ、熱暴走を経験するリチウム含有デバイス９２４は、容器９００の内部領域９２０に置くことができる。内部領域９２０は、ＳＦ６（単独で、または他の不活性ガスと混合されて）で充填される。必要であれば、開閉構造９１２は、容器を再び閉じ、リチウム含有デバイスをその中で完全に包囲するように、スライド可能に移動させることができる。
この点において、本発明の態様はまた、リチウム含有デバイスの熱暴走を抑制し、リチウム含有デバイスからの電解質放出を、不活性ガスＳＦ６（単独で、または他の不活性ガスと混合されて）と接触させること、および電解質放出の周囲温度を分散させることを含む、火災を抑え、および／または消火するための方法を提供する。いくつか実施形態では、リチウム含有デバイスは、リチウム含有電池、リチウム含有電池を収容する容器（例えば、密封可能な容器）を含む。本発明のある態様によれば、物品は、対弾道弾材料から構成することができる密封可能な容器を備える。対弾道弾材料の適切な例としては、アラミドまたはパラ−アラミド繊維（例えば、デュポンから市販されているＤＵＰＯＮＴＴＭ ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）アラミド繊維）；ポリカーボネート（例えば、ＳＡＢＩＣイノベーティブプラスチックスから市販されているＬＥＸＡＮ（登録商標）ポリカーボネート）；炭素繊維強化複合材料；および／または鋼、チタンなどの金属、もしくは類似の対弾道弾材料が含まれることを当業者は理解するだろう。密封可能な容器はまた、あるいは代替的に、例えば、火災および／または炎を遮断する、もしくは火災および／または炎に耐性がある材料などの耐火材料から構成されてもよい。そのような耐火性および／または耐炎性材料の適切な例としては、アラミドまたはメタ − アラミド繊維（例えば、ＤｕＰｏｎｔから市販されているＤＵＰＯＮＴＴＭ ＮＯＭＥＸ（登録商標）繊維）；ガラス繊維、セラミック繊維、ストーンウールを含む鉱物繊維および人造鉱物繊維、または類似の耐火性および／または耐炎性材料がさらに含まれてもよいことを当業者は理解するだろう。
これらの開示内容に関連して、上述の説明及び添付図面に提示された教示の恩恵を有する本発明の多数の修正例及び他の態様が、当業者には想起されるであろう。
条項１
リチウム含有デバイスの熱暴走を抑制するための方法であって、前記方法は、
ａ．前記リチウム含有デバイスからの電解質放出を、不活性ガスと接触させること、および
ｂ．前記電解質放出の周囲温度を分散させること
を含む、方法。
条項２
前記リチウム含有デバイスは、リチウム含有電池を備える、またはリチウム含有電池を収容する容器を備える、条項１に記載の方法。
条項３
前記容器は密閉可能な容器を含む、条項１または２に記載の方法。
条項４
前記不活性ガスは六フッ化硫黄を含む、条項１に記載の方法。
条項５
リチウム含有電池の熱暴走を抑制するための方法であって、前記方法は、
ａ．リチウム含有電池を包囲するケーシングの内部区画に、前記ケーシングの少なくとも１つの開口部を通して、六フッ化硫黄を加えること、および
ｂ．前記内部区画から酸素を除去すること
を含む、方法。
条項６
前記リチウム含有電池は、単一のリチウムイオン電池セルを備える、または電池パックの内側に収容される複数の個々のリチウムイオン電池セルを備える電池パックを備えるリチウムイオン電池を備える、条項５に記載の方法。
条項７
前記少なくとも１つの開口部は、入口開口部および出口開口部を備える、条項５に記載の方法。
条項８
前記内部区画に六フッ化硫黄を加える前に、前記内部区画を排気することをさらに含む、条項５から７のいずれか一項に記載の方法。
条項９
前記内部区画に六フッ化硫黄を加えた後に、前記少なくとも１つの開口部を密閉することをさらに含む、条項５から８のいずれか一項に記載の方法。
条項１０
前記ケーシングは、外部負荷に電力を供給するために、前記リチウム含有電池との電気的接続を形成するように配置された１つ以上の導線をさらに備える、条項５に記載の方法。
条項１１
ａ．密閉可能な容器の内側に少なくとも１つのリチウム材料を配置すること、および
ｂ．前記密閉可能な容器の内部区画に六フッ化硫黄を加えること
を含む、リチウム材料を含む容器を不活性化する方法。
条項１２
前記リチウム材料は、少なくとも１つのリチウムイオン電池を含む、条項１１に記載の方法。
条項１３
前記密閉可能な容器は、少なくとも１つの開口部を備える、条項１１に記載の方法。
条項１４
前記少なくとも１つの開口部は、弁または弁付ポートを備える、条項１１に記載の方法。
条項１５
前記内部区画に六フッ化硫黄を加える前に、前記内部区画を排気することをさらに含む、条項１１に記載の方法。
条項１６
前記内部区画は、出口開口部を通して真空を引くことにより排気され、六フッ化硫黄は、入口開口部を通して内部表面に加えられる、条項１５に記載の方法。
条項１７
前記密封可能な容器は、上側部分および下側部分を備え、前記出口開口部は前記上側部分に設置され、前記入口開口部は前記下側部分に配置される、条項１１に記載の方法。
条項１８
前記密閉可能な容器は、輸送容器、貯蔵容器、または電池パック筐体を含む、条項１１に記載の方法。
１００ リチウムイオン電池セル
１１０ ＳＦ６ガス
１２０ 外部ケーシング
１５０ 物品
２００ リチウムイオン電池セル
２１０ ＳＦ６ガス
２２０ 外部ケーシング
２５５ 物品
３００ リチウムイオン電池
３１０ 不活性ガス
３２０ 入口開口部
３３０ 外側の密閉可能なケーシング
３４０ 出口開口部
３５０ 蓋
５００ 装置
６００ 物品
６１０ １つ以上のリチウムイオン電池
６３０ 外側ケーシング
６３２ 入口開口部
６３４ 出口開口部
６５０ 空きスペース
７００ 熱交換器
７１０ 熱交換器入口
７２０ 熱交換器出口
８００ ガス搬送デバイス
８５０ 第１の導管
８６０ 第２の導管
９００ 容器
９１０ 密閉可能な開口
９１１ 蓋構造
９１２ 開閉構造
９１５ ロッキング要素
９２０ 内部領域
９２４ リチウム含有デバイス

Claims (15)

  1. リチウム含有電池の熱暴走を抑制するための方法であって、前記方法は、
    第１の開口部を通して、リチウム含有電池の内部区画から空気を除去すること、
    第２の開口部を通して、六フッ化硫黄を含む不活性ガスを前記内部区画内に導入すること、
    前記リチウム含有電池から放出された電解質を、不活性ガスと接触させること、
    前記六フッ化硫黄を前記電解質と反応させて不揮発性硫化リチウムを生成すること、および
    前記放出された電解質の周囲温度を分散させること
    を含む、方法。
  2. 前記不揮発性硫化リチウムは、硫化リチウム、フッ化リチウム、またはその組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記リチウム含有電池は、リチウム含有電池を収容する容器を備える、請求項１に記載の方法。
  4. 前記容器は、密封可能な容器である、請求項３に記載の方法。
  5. リチウム含有電池の熱暴走を抑制するための方法であって、前記方法は、
    ａ．リチウム含有電池を包囲するケーシングの内部区画に、第１の開口部を通して、六フッ化硫黄を加えること、
    ｂ．第２の開口部を通して、前記内部区画から酸素を除去すること、および
    ｃ．前記六フッ化硫黄を、前記リチウム含有電池から放出された電解質を含むリチウムと反応させて不揮発性リチウム含有固体を生成すること、
    を含む、方法。
  6. 前記リチウム含有電池は、単一のリチウムイオン電池セル、または電池パックの内側に収容される複数の個々のリチウムイオン電池セルを備える電池パックを備えるリチウムイオン電池を備える、請求項５に記載の方法。
  7. 前記第１の開口部は入口開口部を備え、および前記第２の開口部は出口開口部を備える、請求項５に記載の方法。
  8. 前記内部区画に六フッ化硫黄を加える前に、前記内部区画を排気することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  9. 前記内部区画に六フッ化硫黄を加えた後に、前記第１の開口部を密閉することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
  10. 前記ケーシングは、外部負荷に電力を供給するために、前記リチウム含有電池との電気的接続を形成するように配置された１つ以上の導線をさらに備える、請求項５に記載の方法。
  11. リチウム材料を含む容器を不活性化する方法であって、
    ａ．密閉可能な容器の内側に、少なくとも１つのリチウムイオン電池を含む少なくとも１つのリチウム材料を配置すること、
    ｂ．第１の開口部を通して、前記密閉可能な容器の内部区画に六フッ化硫黄を加えること、
    ｃ．第２の開口部を通して、前記内部区画から空気を除去すること、
    ｄ．前記六フッ化硫黄を前記少なくとも１つのリチウム材料と反応させて不揮発性リチウム含有固体を生成すること
    を含む、方法。
  12. 前記密閉可能な容器は、前記内部区画と連通する熱交換器を備える、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記少なくとも１つの開口部は、弁または弁付ポートを備える、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記内部区画に六フッ化硫黄を加える前に、前記内部区画を排気することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記内部区画は、出口開口部を通して真空を引くことにより排気され、六フッ化硫黄は、入口開口部を通して内部表面に加えられる、請求項１４に記載の方法。
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