惰化含锂电池和相关容器的方法与流程

本公开一般地涉及含锂电池和容纳锂离子电池的容器，所述锂离子电池已经被单独的六氟化硫(sf6)或六氟化硫(sf6)与其他惰性气体的混合物惰化。本公开也涉及用单独的sf6或sf6与其他惰性气体的混合物惰化含锂电池和容纳含锂电池的容器的方法。

背景技术：

锂离子电池是可再充电电池类型的家族的成员，在锂离子电池中，锂离子在放电期间从阳极移动到阴极，并且在充电时从阴极移动回到阳极。锂离子电池在许多消费电子产品中是常用的，因为它们是用于便携式电子产品的可再充电电池中最流行的类型之一。

将锂离子电池并入增加范围的产品的增长的普及可能至少部分基于下列事实：锂离子电池具有最好的能量密度之一、没有(或最小的)记忆效应和未使用时电荷仅缓慢损失。通过利用锂，锂离子电池具有小的比重和高的电化学反应性，其可存储其他可再充电电池例如ni-cd或ni-mh电池的能量的二到三倍。除了消费性产品，锂离子电池在汽车工业和航空航天应用中的普及也在增长，因为相对轻量的锂离子电池可提供与传统铅酸蓄电池相同或相似的电压而没有铅酸蓄电池相关的“额外的”重量。

尽管锂离子电池有积极的特性，但是已经有与它们的用途相关的担忧。锂离子电池引起的不期望的加热和着火已经被称为“热失控”。在这种情况下，例如，单个电池中的受损的隔板(compromisedseparator)可导致内部短路，其引起电池的严重的内部加热直到受损的电池(compromisedcell)放出热气和内部(易燃的)电池材料。不幸地，严重的加热和/或从受损的电池排放材料可经常提供足够的热到邻近的电池，引起邻近的电池也开始排放热气和内部(易燃的)电池材料。

热失控的一些原因包括内部短路(如之前提到的)、电池的过度充电，或二者的结合。过度充电导致电池的阴极一侧的加热。在向锂离子电池充电时，锂离子被从阴极材料中拉出并插入阳极材料。然而，在此过程中，锂离子被从中提取的阴极材料在晶体结构方面变得不稳定。在通常情况下，控制锂离子电池以便从阴极提取的锂离子的量不超过一定的水平。然而如果发生过度充电，过度水平的锂离子从阴极材料被拉出并且导致阴极材料的晶体结构倒塌，导致放热反应的发展。从此反应产生的热可启动邻近电池的相继排放(例如，热失控)。

用于处理热失控的目前的方法通常依赖于使用包含相变材料的凝胶包(gelpacks)。这种方法依赖于在一个或多个含锂蓄电池组电池的组间的物理界面插入凝胶包。例如，包含相变材料的凝胶包可包裹在每一个蓄电池组电池周围以吸收从有故障的蓄电池组电池产生的热。通常，凝胶包利用含水的水凝胶作为相变材料，其中储存在水凝胶中的水一经蓄电池组电池的过热进行蒸发。也就是说，水凝胶中的水蒸发以能够从过热电池吸收大量的热以减小含锂电池的热失控的可能性。然而使用凝胶包中的相变材料遭受很多缺点。尽管如此，例如，一个蓄电池组电池的故障从电池释放含锂电解质气体，暴露锂金属到周围空气中的湿气，其产生易燃的氢气。此外，如果凝胶包覆盖电池的表面不充分，热失控仍可发生。也就是说，凝胶包只能提供单个电池的局部直接表面覆盖，这可能严重地限制这种系统解决蓄电池组电池中温度峰值的能力。与凝胶包的使用相关的表面区域覆盖缺点限制了这种处理热失控的方法的有效性。

至少因为这些原因，仍然需要防止和/或抑制含锂电池和容纳含锂电池的容器中的热失控的方法。

简述

根据本公开的一个方面，提供了惰化锂离子电池和/或抑制含锂器件中的热失控的方法。有利地，公开的实施包括将来自含锂器件中的电解质释放与惰性气体(或惰性气体的混合物)接触，并且驱散电解质释放的环境温度。有利地，本公开提供了抑制含锂电池中的热失控的方法，包括通过壳中的至少一个孔将六氟化硫加入封闭含锂电池的该壳的内部隔间，并且从内部隔间置换氧气。例如，含锂电池可被放置在或位于外壳(例如金属外壳)内。外壳可限定其中容纳一个或多个不透气地密封的含锂蓄电池组电池的内部隔间。外壳也可优选地包括至少一个孔(例如，阀或活动口(capableport))。优选地，孔可根据需要打开或关闭以能够添加或提取材料(例如，气体)进出内部隔间。在某些方面，例如，通过所述至少一个孔添加惰性气体(例如，六氟化硫)到内部隔间(其优选已经含有待惰化的锂离子电池)的步骤。在某些方面，含锂电池包括单个锂离子蓄电池组电池、电池组——其包括多个单独的容纳在电池组内部的锂离子蓄电池组电池，或其结合。在某些方面，外壳可包括在其中封闭一个或多个单独的含锂电池的电池组壳。在这方面，单独的电池组可被惰化并用在适合含锂电池的种类繁多的应用中(例如，飞机、汽车、电子消费品、有动力装置的医疗器械，等等)。

根据本公开的进一步方面，提供了惰化包括锂材料的容器(例如，装运容器或存储容器)的方法。有利地根据这些方面，惰化容器的方法包括放置至少一种锂材料(例如，含锂电池)到可密封容器内部，并加入六氟化硫到所述可密封容器的内部隔间，使得锂材料直接或间接地被六氟化硫(sf6)包围。在一些实施中，包含在可密封容器内的锂材料包括一个或多个锂离子电池(例如，单个电池(一个或多个)或电池组(一个或多个))。可密封容器优选地包括至少一个孔(例如，阀)，通过所述孔，来自内部隔间中的空气可以被排出和/或加入sf6到内部隔间。

根据本公开的进一步方面，提供了用于抑制含锂器件内的热失控的方法，包括使来自含锂器件的含锂电解质气体释放与六氟化硫反应并产生不挥发的硫化锂和氟化锂固体的步骤。

根据本公开的进一步方面，提供了惰化的物品。根据本公开的某些方面，物品可包括外部可密封壳或外壳、容纳在外部可密封壳内的锂材料(例如，含锂电池)和位于所述外部可密封壳内的sf6。优选地，锂材料包括一个或多个锂离子电池(例如，一个或多个单独的锂离子蓄电池组电池、一个或多个锂离子电池组，等等)。在某些方面，物品包括装运容器、存储容器、单独包装的蓄电池组电池，或电池组。例如，根据本公开的方面，一些物品包括一个或多个被进一步密封在充满sf6的容器(例如，存储/装运容器或电池组外壳)内的封闭的含锂电池(例如，锂离子蓄电池组电池)。

根据本公开的进一步方面，提供了输送式(例如，泵送、吹送等等)环形冷却装置和系统。在某些方面，该装置和/或系统一般地包括本文描述的物品，其操作性地连接到热交换器(例如，散热器)，并且优选连接到气体输送设备(例如，泵、鼓风机等等)。例如，物品可包括一个或多个容纳在或位于外部壳(例如，电池组外壳/壳、装运容器、存储容器等等)的含锂电池(例如，锂离子电池)。外部壳可至少包括进入孔和排出孔。外部壳可一般地限定物品的内部隔间，并且一个或多个锂离子电池可放置在其中。此外，外部壳和一个或多个含锂电池(例如，锂离子电池)限定其间的自由空间。此自由空间优选地充满惰性气体(例如，sf6)。热交换器包括至少一个热交换器入口，其与物品的外部壳的排出孔流体连通，和至少一个热交换器出口，其与外部壳的进入孔流体连通。优选地，装置和/或系统还包括气体输送设备，其与热交换器和物品二者都流体连通。在这方面，装置和/或系统可包括包含或密封(优选在正压下)在其中的惰性气体(例如，sf6)。因此，装置和/或系统可被充满惰性气体(例如，sf6)，并且被外部壳和一个或多个含锂电池(例如，锂离子电池)限定的自由空间被充满惰性气体(例如，sf6)。因此，这些方面提供与一个或多个含锂电池(例如，单独的锂离子蓄电池组电池或锂离子电池组)的外部直接接触的sf6(例如)。

根据本公开的另一方面，提供了用于遏制和熄灭火的物品。有利地物品可包括六氟化硫气体所处的可密封容器(例如，刚性盒结构(rigidboxstructure)、柔性袋结构(flexiblebagstructure)等等)。可密封容器可根据需要打开或关闭。优选地，放置物品的开口使得sf6不从可密封容器泄露，然后使容器对周围空气开放。根据一些方面，物品可配置以容纳或装有多个常用的便携式消费产品(例如，电话、笔记本电脑、工具等等)。如果消费设备或产品经历热失控(例如，含锂电池经历热失控)，可以将消费设备或产品放置在含有sf6的物品内部以抑制热失控和/或熄灭火。因此，这种物品可在结构上并入多种交通工具中，包括例如，汽车、飞机、航天器和船舶。然而在一些其他实施中，物品可被个体携带。

附图简述

在如此已经概括地描述了本公开后，现在参看附图，附图不必按比例绘制，并且其中：

图1是图解了根据本公开的一些方面的流程图，其包括在加入六氟化硫之前对内部隔间排气的任选步骤；

图2图解了包含被六氟化硫惰化的单个锂离子蓄电池组电池的蓄电池；

图3图解了包含容纳在电池组内部的多个单独的锂离子蓄电池组电池的电池组的电池；

图4图解了在其中容纳多个锂离子电池的容器(例如，装运或存储容器)；

图5图解了根据本公开的一些方面的装置；

图6图解了包括根据本公开的一些方面的可密封容器的物品；和

图7图解了包括包含根据本公开的一些方面的袋的可密封容器的物品。

详述

现在将在下文中参看附图更充分地描述本公开，在附图中，示出了本公开的一些方面，但不是所有方面。的确，本公开可以以很多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文列出的方面；而是提供这些方面以便本公开将满足可应用的法律要求。贯穿全文，相同的数字指的是相同的元件。如在说明书和所附权利要求中所用，单数形式“一个”(“a”)、一个(“an”)、所述(“the”)包括复数指代，除非上下文清楚地另外指示。

在一方面，本公开提供了通过利用惰性气体例如sf6惰化和/或抑制含锂电池和容纳锂材料(例如，含锂电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池，等等)的容器中的热失控的方法。如本文使用，术语“含锂电池”可包括在其中包括任何形式的锂的任何电池，包括但不必限于锂离子电池、锂聚合物电池等等。

在某些方面，惰性气体只由sf6组成(即，100％sf6)，然而在其他方面，sf6可与其他惰化气体(例如，氮气或氩气)不同程度地混合，使得惰性气体包含sf6。例如，惰性气体的混合物可包括从大约1％到大约99％的sf6，剩余的是另一种或多种惰性气体；从大约30％到大约90％sf6，剩余的是另一种或多种惰性气体；或从大约45％到大约80％sf6，剩余的是另一种或多种惰性气体。根据本公开的方面的方法使用惰性气体(例如，sf6)或惰性气体的混合物通过排出空气(其包括氧气)并用非易燃气体例如sf6代替以提供惰性环境。优选地，非易燃气体包含或由sf6组成。对于根据本公开的一些方法，sf6的使用是特别令人满意的，因为sf6是非易燃气体、无毒气体、具有抑制电弧能力的负电性气体、具有高介电常数的电绝缘气体、重气体，其导致非常高热容和热传递能力和比任何其他惰性气体(例如，氮气)低的漏率，和具有特别低的绝热系数的气体，其导致在加热下比其他惰化气体低得多的热膨胀。此外，sf6在高温下也显示卓越的热稳定性。

根据本公开的一些方面包括使用sf6作为惰化介质的方法的额外的益处包括以其气相使用材料的能力。例如，气相惰化介质的使用不面临表面区域限制。也就是说，根据本公开的方面惰性气体(例如，sf6)的使用能够用最小的努力有效地提供完全的表面区域覆盖。

另外，sf6在惰化含锂电池(例如，锂离子电池)和容纳含锂电池(例如，锂离子电池)的容器中的特别的用途提供了使用其他惰化气体不能实现的益处。也就是说，sf6可令人满意地与含锂电解质气体反应以产生不挥发的硫化锂li2s(固体)和氟化锂lif(固体)固体，其降低了系统的压力。例如，sf6与锂的反应有益地不产生气态产物，但是反而形成了无毒的固体产物li2s(固体)和氟化锂lif(固体)。形成固体而不是额外的气态产物帮助防止系统(例如，外部壳、电池组壳等等)内额外的压力增大，其可最终引起到外部环境的破裂。此外，形成无毒的固体防止与含水空气反应，该反应产生可燃氢气。从含锂器件(例如，含锂电池)释放的含锂电解质气体与六氟化硫反应而形成硫化锂和氟化锂固体，防止存在于含锂电解质中的锂与含水空气反应，该反应可用以下方程式表示：

8li+sf6→li2s+6lif(在封闭反应中)

关于用sf6惰化含锂电池(例如，锂离子电池)，电池应用中利用的锂保持在固相，不是液相，所以由于锂离子蓄电池组电池的排出或破裂，锂材料的任何排放将包含锂的相对慢的释放(不突然)。如果电池会破裂，缓慢释放的任何游离锂金属与sf6反应而形成无毒的固体产物li2s(固体)和氟化锂lif(固体)。除了经由不透气地密封的电池壳的破裂释放的游离锂金属，受损的电池也将释放有机电解质(例如，乙烯)的挥发性的和易燃的气体。此有机电解质的释放通常可引起火灾或燃烧，因为这些材料具有闪点和自燃温度，其增加燃烧和火灾的敏感度。表1提供了一些典型的锂离子电池有机电解质的概述。

表1

然而，本公开的一些方面抑制此最初的燃烧过程，其防止与燃烧过程相关的高热。因此，通过抑制此最初的燃烧过程，任何排出的锂被防止达到它的燃烧温度。因此，热失控可被防止。

因此，在某些方面，本公开提供了抑制含锂器件(例如，包括一个或多个含锂电池的器件)中的热失控的方法，如上所述，包括将来自含锂器件的含锂电解质气体释放与六氟化硫反应，并产生不挥发的硫化锂和氟化锂固体。

在这方面，本公开也提供了通过使用sf6抑制含锂电池(例如，锂离子电池)中的热失控的方法。例如，本公开的一些方面至少通过使用围绕单独的锂离子电池或蓄电池组电池(一个或多个)的sf6气体驱散来自过热的或破裂的电池(一个或多个)的热，防止锂离子电池中过热的或破裂的电池(一个或多个)之间的热失控。也就是说，sf6气体可以放置在单独的锂蓄电池组电池的外壳外部和容纳sf6和锂离子蓄电池组电池(一个或多个)二者的外壳内。在这方面，sf6实质上被“夹在”或“填充”了被单独的锂离子电池(例如，电池或电池组)的外壳(一个或多个)和容纳sf6和锂离子电池(例如，电池或电池组)二者的外壳限定的空间的体积。

根据本公开的一些方面，惰性气体包含或由sf6组成。sf6是一种无机、无色、无毒、不易燃和无味的气体，其具有大约6.12g/l的密度，使得sf6比空气(1.225g/l)重大约6倍。sf6是最重的已知气体之一。

sf6是极好的电绝缘体。sf6的电绝缘性能一般地归因于分子的强电子亲和性(电负性)。例如，sf6在20℃、1.0133巴和23.340mhz具有1.0021的介电常数；压力升高到20巴导致此值大约6％的增加。

除了充当极好的电绝缘体，sf6也显示了令人满意的热容，用于分散来自过热的或破裂的锂离子蓄电池组电池的热。例如，sf6具有超过4.0kj/k/m³的热质(在1.013巴和21℃)，其大致比氮气高4倍。结果，对于相同的能量吸收，每体积sf6中升高的温度仅仅是氮气中升高的温度的25％。

如以上简略所述，sf6也具有特别低的绝热系数。由于它的低绝热系数，作为介电击穿(例如，sf6吸收足够的热以开始增加其自身温度)后的热膨胀的结果，压力升高小于使用其他惰化气体的压力升高并且显著地小于使用液体电介质的压力升高。sf6的此有益性能帮助减轻外壳或可密封容器(根据本公开的一些方面)由于来自惰化介质的增加的热和膨胀二者的相关的内压增加引起破裂的风险。

根据本公开的一些方面使用sf6的额外的优点是由于它的热学性能和低离子化温度，sf6的显著的电弧淬火能力。也就是说，sf6显示熄灭电弧的杰出的特性。例如，使用sf6的电弧淬火时间比给予同等条件下使用空气的电弧淬火时间少大约100倍。为了熄灭电弧，流体必须捕获电子，吸收电子能量，并降低电弧温度。sf6分子的非常高的横截面积和氟原子的高电子亲和性被认为是sf6是如此有效的电弧淬火气体的根本原因。

因此，本公开的一方面提供了用于惰化一个或多个含锂电池(例如，单个电池(一个或多个)或电池组)和/或抑制含锂器件中的热失控的方法。外壳可限定内部隔间，其中封装了一个或多个不透气地密封的含锂蓄电池组电池。外壳也可优选地包括至少一个孔(例如，阀或活动口)。优选地，孔可根据需要打开和关闭以能够添加或提取材料(例如，气体)进出内部隔间。在某些方面，例如，通过至少一个孔添加惰性气体(例如，六氟化硫)到内部隔间(其优选已经含有待惰化的锂离子电池)的步骤。在某些方面，含锂电池包括单个锂离子蓄电池组电池、包括容纳在电池组内部的多个单独的锂离子蓄电池组电池的电池组，或其结合。在某些方面，外壳可包括在其中封闭一个或多个单独的含锂电池的电池组壳。在这方面，单独的电池组可被惰化，并用于非常多种适合于含锂电池的应用(例如，飞机、汽车、电子消费品、有动力装置的医疗器械，等等)。

根据一些优选的方面，被外或外部壳限定的内部隔间可在加入锂离子电池或蓄电池组之前或之后(优选之后)并且在加入惰性气体(例如，sf6)之前被排空。例如，在一些方面，惰化锂离子电池的方法包括在加入惰性气体之前排空内部隔间的步骤。排空内部隔间的步骤可通过使用真空泵等等进行，其中包含在内部隔间中的空气被排出，使内部隔间处于微真空状态。排空后，惰性气体(例如sf6)可被填充到内部隔间。因此，惰性气体(例如，sf6)实质上被“夹在”或“填充”了被单独的锂离子电池(例如，电池或电池组)的外壳(一个或多个)和容纳sf6和锂离子电池(例如，电池或电池组)二者的外壳限定的空间的容积。

尽管排空(如果实施)和添加sf6可通过同一个孔实施，但优选的方面利用第一孔(例如，连接到外/外部壳的出口阀)用于从内部隔间除去空气和利用第二孔(例如，连接到外/外部壳的进口阀)用于添加sf6。根据一些方面，例如，内部隔间内部的空气可首先经由真空泵通过排出孔被排出。优选地，在内部隔间已经被排空并且在通过进入孔用sf6填充内部隔间之前关闭或密封排出孔。充分添加sf6后，也密封或关闭进入孔。

优选地，排出孔位于外壳顶部并且进入孔位于外壳底部。当外壳具有这样的配置时，通过位于外壳底部的进入孔添加sf6可有效地将空气(包括氧气)置换出内部隔间并置换出位于外壳顶部的排出孔。

根据本公开的一些方面，外壳也包括一个或多个电引线，其被放置以与装入其中的所述锂离子电池或蓄电池组电连接以提供动力到外部负载(externalload)。形成合适的电连接对本领域技术人员来说是常规的。在这方面，在保持装在惰化气氛中时，可利用装入的和惰化的锂离子电池作为可行的电源。电池可被安装，优选刚性安装到sf6填充的外部容器，以防止电池活动。在某些方面，例如，电池的安装可通过密封穿过电池的电接线端完成。

图1提供了图解了根据本公开的一些方面的流程图。图1图解的一方面包括初始步骤10，其包括插入含锂器件(例如，含锂电池)在外壳内，然后是惰性气体(例如，sf6)添加步骤30。在惰性气体(例如，sf6)添加步骤30中，惰性气体(例如，sf6)通过至少一个孔被添加到外壳限定的内部隔间中。如短划线说明的，本公开的一些实施可包括在惰性气体(例如，sf6)添加步骤30之前任选的排空步骤20。任选的排空步骤20可包括在加入惰性气体(例如，sf6)之前，从壳的内部排空空气。

在另一方面，本公开提供了惰化的物品(例如，锂离子电池或电池组)。根据本公开的一些方面，物品可包括外或外部可密封壳(例如，金属壳)、容纳在外部可密封壳内的锂材料(例如，锂离子电池或电池组)、和位于所述外部可密封壳内部的六氟化硫。在这方面，密封的锂离子电池可进一步被外壳封闭，并且惰性气体(例如，sf6)实质上被“夹在”或“填充”了被单独的锂离子电池(例如，单独的电池或电池组)的外壳和容纳sf6和锂离子电池(例如，单独的电池或电池组)二者的外部/外壳限定的空间的容积。在锂离子电池组容纳多个单独的锂离子蓄电池组电池的情况下，外壳可包括已存在的电池组外壳或可围绕存在的电池组外壳提供额外的外壳。也就是说，电池组外壳本身可包括外壳，在这种情况下，不需要围绕全部电池组的“额外的”外壳(但是如果需要可添加)。优选地，提供sf6与单独的锂离子蓄电池组电池的外部之间接触。

在某些方面，密封的锂离子电池组可容纳在外壳内，而在其他方面，外壳可包括密封的电池组外壳本身。在其中外壳包括电池组外壳的方面，多个单独的锂离子蓄电池组电池可被容纳在电池组外壳内部。在一些优选的方面，电池组可被容纳在外壳(不同于单独的电池组外壳)内，并且惰性气体(例如，sf6)被填充/添加到电池组的外壳限定的电池组内。除了单独的电池组被惰性气体(例如，sf6)填充(例如，惰化)，惰性气体(例如，sf6)也可被添加到(或位于)外/外部壳限定的内部隔间中，电池组可被任选地容纳在所述外/外部壳中。这些方面提供了sf6保护的冗余(例如，sf6在单独的电池组内部并且也在电池组外部和外壳之间)。

根据本公开的一些方面，外壳也包括一个或多个电引线，其被放置以与装在其中的所述锂离子电池或蓄电池组电连接以提供电源到外部负载。形成合适的电连接对本领域技术人员来说是常规的。例如，电池组通常配置以形成容纳在其中的单独的锂离子蓄电池组电池与外部设备之间的电连接。在这方面，在保持装在惰化的气氛中时，可利用装入的和惰化的锂离子电池作为可行的电源。

图2图解了根据本公开的一方面的物品。在图解的方面，物品150包括装入外壳内的锂离子电池。特别地，物品150包括锂离子电池，其包含装在外壳120内的单个锂离子蓄电池组电池100，其中利用sf6气体110作为惰性气体。也就是说，sf6气体110被封闭在外壳120内，并且与单个锂离子蓄电池组电池100的外表面直接接触。

图3图解了根据本公开的另一方面的物品，其中物品255包括锂离子电池组。如图3中所示，所述物品包括装在外壳220内的多个单独的锂离子蓄电池组电池200。在此具体的方面，外壳220包括电池组壳。也就是说，限定电池组外壳的壳充当外壳。如图3中所示，sf6气体210封闭在外壳220内，并且与单个锂离子蓄电池组电池200的外表面直接接触。虽然没有在图3中图解，但是单独的锂离子蓄电池组电池200优选彼此电连接，这是习惯的以提供需要的电压。

在另一方面，本公开提供了惰化包括锂材料的容器(例如，装运容器或存储容器)的方法。根据此方面，惰化容器的方法可包括放置至少一种锂材料(例如，含锂电池)到可密封容器的内部，和加入六氟化硫到所述可密封容器的内部隔间中，使得锂材料直接或间接地被六氟化硫(sf6)围绕。在一些实施中，包含在可密封容器内的锂材料包括一个或多个锂离子电池(例如，单个电池(一个或多个)或电池组(一个或多个))。可密封容器，优选地，包括至少一个孔(例如，阀)，通过所述孔来自内部隔间内的空气可被排出和/或用于添加sf6到内部隔间中。

在某些方面，至少一个孔可根据需要打开和关闭以能够添加或提取材料(例如，气体)进出容器的内部隔间。在某些方面，例如，通过至少一个孔添加惰性气体(例如，sf6)到内部隔间(其优选已经含有锂离子电池)的步骤。在某些方面，锂离子电池或蓄电池组可包括单个锂离子蓄电池组电池，包括容纳在其中的多个单独的锂离子蓄电池组电池的电池组，或其结合。

根据一些优选的方面，封闭锂材料的可密封容器限定的内部隔间可在加入锂材料(例如，锂离子电池或蓄电池组)之前或之后(优选之后)并且在加入惰性气体(例如，sf6)之前被排空。例如，在一些方面，惰化包括锂离子电池的容器的方法包括在加入惰性气体(例如，sf6)之前排空内部隔间的步骤。排空内部隔间的步骤可通过使用真空泵等等进行，其中包含在内部隔间中的空气被排出，使得可密封容器的内部隔间处于微真空状态。排空后，惰性气体(例如sf6)实质上被“夹在”或“填充”了被单独的锂离子电池(例如，电池或电池组)的外壳(一个或多个)以及容纳sf6和锂离子电池(例如，电池或电池组)二者的外壳限定的空间的容积。

尽管排空(如果实施)和添加sf6可通过同一个孔实施，但优选的方面利用第一孔(例如，连接到可密封容器的出口阀)用于从内部隔间除去空气和利用第二孔(例如，连接到可密封容器的进口阀)用于添加sf6。根据一些方面，例如，可密封容器的内部隔间内部的空气可首先经由真空泵通过排出孔被排出。优选地，在内部隔间已经被排空并且在通过进入孔用sf6填充内部隔间之前关闭或密封排出孔。充分添加sf6后，也密封或关闭进入孔。

优选地，排出孔位于可密封容器的顶部并且进入孔位于可密封容器的底部。当可密封容器具有这样的配置时，通过位于可密封容器的底部的进入孔添加sf6可有效地将空气(包括氧气)置换出内部隔间并置换出位于外壳顶部的排出孔。

在某些方面，可密封容器首先被排空，并且然后在压力下充满sf6。在填充或添加sf6步骤中，来自包含sf6的气瓶的原料输送管经由孔与可密封容器连接。优选地，孔和/或原料输送管包括切断阀。sf6可经由与可密封容器相连的原料输送管和孔被添加到可密封容器的内部隔间中。在填充步骤期间使用压力表是有帮助的，并且可密封容器内部的最终压力取决于温度。由于sf6在离开供给气瓶时可经受冷却过程，所以刚完成填充步骤后的压力读数将小于sf6气体温度已经升高到室温后显示的压力读数。在填充可密封容器的内部隔间时应当考虑此随后的压力升高。充满sf6的设备(例如，容器)的最终压力可改变。然而，在一些优选的方面，充满sf6的设备(例如，容器)的最终压力包括高于环境压力(例如，大气压力，或环境或周围区域的压力)的压力以防止空气泄露进容器。仅仅举例来说，充满sf6的设备(例如，容器)的最终压力可包括稍微高于环境压力的压力，例如0.02英寸到0.5英寸水柱(h2o)的压力范围，其中环境压力给出零(0)英寸水柱(h2o)的参考值。

因此，本公开也提供了装运和/或存储在其中封闭了锂离子电池的sf6-惰化的容器的方法。使用sf6-惰化的容器用于装运和/或存储一个或多个锂离子电池至少部分满足存储和/或装运多个锂离子电池的安全方法的长期切身需要。如前讨论的，根据本公开方面的其中利用sf6作为惰性气体的方法大大减轻了与受损锂离子电池相关的火灾和/或爆炸的风险。装运和存储容器可经常包括许多锂离子电池，如果仅仅一个锂离子电池经受了热失控，加剧了潜在危险，因为仅仅一个受损锂离子电池可能引发连锁反应，其中存储或装运的每一个电池都着火。因此，本公开的方面为潜在危险的长期切身需要提供了非常需要的方案。

此外，本公开也提供了包括外部可密封壳(例如，装运或存储容器)的物品，其包括封闭在其中的锂材料(例如，单独的锂离子蓄电池组电池和/或锂电池组)。物品也可包括在由外部可密封壳(例如，装运或存储容器)限定的内部隔间内包含sf6或由sf6组成的惰性气体。也就是说，惰性气体(例如，sf6)实质上被“夹在”或“填充”了被单独的锂离子电池(例如，电池或电池组)的壳(一个或多个)和容纳sf6和锂离子电池(例如，电池或电池组)二者的外部壳(例如，装运或存储容器)限定的空间的容积。

图4图解了包括在其中容纳了多个锂离子电池的容器(例如，装运或存储容器)的物品。如图4中所示，物品包括外部可密封壳330，其中包含多个锂离子电池(例如，单独的电池和/或每一个容纳单独的电池的电池组)300。包括sf6或由sf6组成的惰性气体310被封闭在外部可密封壳200内，并与多个锂离子电池(例如，单独的电池和/或每一个容纳单独的电池的电池组)300直接接触。图4也图解了一个具体方面，包括排出孔(例如，装有阀的出口、活动口等等)340和进入孔(例如，装有阀的出口、活动口等等)。如以前讨论的，外部可密封壳330的内部可通过排出孔340被真空抽空，并在通过进入孔320添加惰性气体之前被密封/关闭。图4也图解了一个方面，包括位于外部可密封壳330顶部的盖子350。盖子350可被打开和关闭/密封以根据需要装入和卸出具有锂离子电池的物品。

在实践中，可能期望在初始时间只卸出一部分的存储/装运的锂离子电池，同时留下一些蓄电池组在容器中用于进一步装运或存储。从sf6惰化的容器获得并移除选出部分的蓄电池组的一种选择包括在打开容器并取回一部分蓄电池组之前从可密封容器泵出sf6气体并且到存储容器中。然而，在其中盖子(或类似物)位于或邻近容器的顶部的方面中，盖子可以仅仅打开而不从容器泵出(排空)sf6气体，因为sf6气体比空气显著更稠密。也就是说，大量的sf6气体在移除一部分蓄电池组期间不会泄露出容器，这是由于sf6和空气之间显著的密度差异。

在额外的方面，本公开提供了输送式(例如，泵送、吹送等等)环形冷却装置和系统。在某些方面，该装置和/或系统一般地包括本文描述的物品，其操作性地连接至热交换器(例如，散热器)，并且优选地连接到气体输送设备(例如，泵、鼓风机等等)。如本文使用，术语“热交换器”一般地可指配置用于从一种介质(例如，惰性气体例如sf6)热传递到另一种介质的一件设备。介质可通过固体壁分开以防止混合，或者在一些应用中它们可以直接接触。

根据本公开的一些方面，例如，物品可包括一个或多个装在或位于外壳(例如，电池组外壳/壳、装运容器、存储容器、其结合等等)内的锂离子电池。外壳可至少包括进入孔和排出孔。一般地外壳可限定物品的内部隔间，并且一个或多个锂离子电池可放置在其中。此外，外壳和一个或多个含锂电池限定其间的自由空间。此自由空间优选地充满惰性气体(例如，sf6)。热交换器包括至少一个热交换器入口，其与物品的外壳的排出孔流体连通，和至少一个热交换器出口，其与外壳的进入孔流体连通。优选地，该装置和/或系统还包括气体输送设备，其与热交换器和物品二者都流体连通。在这方面，该装置和/或系统可包括包含或密封(优选在正压下)在其中的惰性气体(例如，sf6)。因此，该装置和/或系统可被充满惰性气体(例如，sf6)，并且被外壳和一个或多个锂离子电池限定的自由空间被充满惰性气体(例如，sf6)。因此，这些方面提供了(例如)与一个或多个锂离子电池(例如，单独的锂离子蓄电池组电池或锂离子电池组)的外部直接接触的sf6。

图5图解了根据本公开的一些方面的装置。如图5中所示，根据本公开的一些方面，装置500可包括物品600，物品600包括外部壳630以及分别的进入孔和排出孔632、634。外部壳630限定内部隔间640。物品包括装在或位于物品的内部隔间640内的一个或多个锂离子电池610。在这方面，外部壳630和一个或多个锂离子电池(例如，单独的锂离子蓄电池组电池或锂离子电池组)610在其间限定自由空间650。此自由空间优选地充满惰性气体(例如，sf6)。装置500还包括热交换器(例如，散热器)700，其直接或间接与物品600流体连通。如图5中所示，热交换器700包括至少一个热交换器入口710，其与物品600的外部壳630的排出孔634流体连通，和至少一个热交换器出口720，其与外部壳630的进入孔632流体连通。

图5示例的装置还包括气体输送设备800，其与热交换器700和物品600二者都流体连通。如图5中所示，可提供热交换器700经由第一导管850和第二导管860与物品600流体连通，所述第一导管850将所述热交换器入口710与所述外部壳630的所述排出孔634连接，所述第二导管860将所述热交换器出口720与所述外部壳630的所述进入孔632连接。图5阐述的方面包括线内位于第二导管860上的气体输送设备800。在这方面，充满被外部壳630和一个或多个锂离子电池610限定的自由空间650的sf6与一个或多个锂离子电池的外表面直接接触。优选地，根据本文描述的任何方式将整个装置500充满sf6，密封的装置的最终压力应当至少比以上讨论的环境压力稍高。

与一个或多个锂离子电池610接触的sf6从所述一个或多个锂离子电池吸收热，并通过导管850被运送到热交换器700，在热交换器内被冷却，并且然后经由线内气体输送设备800被运送回物品600。因此，装置500连续地循环sf6以连续地驱散从一个或多个锂离子电池610释放产生的热。虽然在图5中没有示出，但是装置可包括一个或多个止回阀以保证sf6的流动只沿通过装置的一个方向发生(例如，图5图解的方面中的逆时针方向)。在这方面，本公开也提供了包括提供根据本文讨论的方面的充满sf6的装置的步骤和通过装置运送sf6的步骤的方法。

在也另一个方面，本公开提供了用于抑制含锂器件中的热失控、遏制火和/或熄灭火的方法和物品。在一些实施中，物品可包括可密封容器(例如，刚性盒结构、大致柔性袋结构等等)，其中六氟化硫气体(如以上讨论单独或与其他惰性气体混合)位于其中。可密封容器可经由至少一个可密封的开口根据需要打开和关闭。优选地，放置物品的开口使得sf6不从可密封容器泄露，然后使容器对周围空气开放。根据一些方面，物品可配置以容纳或装入多个常用的便携式消费性产品(例如，电话、笔记本电脑、工具等等)。如果消费设备或产品经历热失控(例如，含锂电池经历热失控)，可以将消费设备或产品放置在含有sf6的物品内部以抑制热失控和/或熄灭火。因此，这种物品可在结构上并入多种交通工具中，包括例如汽车、飞机、航天器和船舶。然而在一些其他实施中，物品可被个体携带。在一些这种实施中，例如，个体可将这种充满sf6的物品携带到飞机上以提供不仅遏制来自含锂电池的火而且熄灭火的手段，因为如之前讨论的，sf6可对锂直接起作用。

因此，许多利用含锂电池的便携式消费品包括镁框架(frame)或箱(case)。镁是高反应性金属。燃烧或熔化镁金属与水激烈反应。因此，根据本公开的一些方面，不使用sf6遏制和熄灭来自这种设备的火是特别困难的。sf6通过在镁上形成薄膜而防止其蒸发，从而减轻作为含锂电池热失控的结果引起的镁火的开始或蔓延。

根据本公开的一些方面，物品包括可由反弹道材料组成的可密封容器，也就是说，能够停止子弹或其他类似的高速抛射体例如榴弹的材料。本领域技术人员将领会反弹道材料的合适的实例包括：芳族聚酰胺或对位芳族聚酰胺纤维(例如，从dupont商业可得的dupont^tm芳族聚酰胺纤维)；聚碳酸酯(例如，从sabicinnovativeplastics商业可得的聚碳酸酯)；碳纤维增强复合材料；和/或金属例如钢、钛或类似的反弹道材料。可密封容器也可或可选地由耐火材料构成，例如火和/或火焰不能渗透或耐火和/或火焰的材料。本领域技术人员将领会耐火和/或火焰材料的合适的实例包括芳族聚酰胺或间位芳族聚酰胺纤维(例如，从dupont商业可得的dupont^tm)；矿物纤维和人造矿物纤维，包括玻璃纤维、陶瓷纤维、岩棉(stonewool)，或类似的耐火和/或耐火焰材料。

图6图解了包括根据本公开的一些方面的可密封容器的物品。图6中图解的具体实施包括大体刚性盒结构形式的可密封容器900，其包括可密封开口910和配置以关闭可密封开口的盖结构911。这些实施也包括需要时(例如，冒着烟的或着火的含锂器件已经被放置在容器900中后)保持盖结构911处于关闭位置的闭锁部件915(例如，插销)。如图6中所示，大体刚性盒结构限定充满sf6(单独或与其他惰性气体混合)的内部区域920。

图7图解了包括包含袋的可密封容器的物品，例如根据本公开的一些方面的柔性袋。图7中图解的具体实施包括袋形式的可密封容器900，例如大体柔性袋结构，包括可密封开口910和配置以关闭可密封开口的开/关结构912(例如，拉链等等)。如图7上的双向箭头指示的，开/关结构912可滑动地移动以根据需要打开或关闭容器。例如，容器可保持关闭直到含锂器件开始经历热失控(例如，过热、发出烟或着火等等)，此时开/关结构912可滑动地移动以打开容器，并且经历热失控的含锂器件924可被放置在容器900的内部区域920中。内部区域920被充满sf6(单独或与其他惰性气体混合)。如果需要，开/关结构912可滑动地移动以重新关闭容器并且完全封闭其中的含锂器件。

在这方面，本发明的方面也提供了用于抑制含锂器件中的热失控、遏制火和/或熄灭火的方法，包括使来自含锂器件的电解质释放与惰性气体sf6(单独或与其他惰性气体混合)接触并驱散电解质释放的环境温度。在一些实施中，含锂器件包括含锂电池、容纳含锂电池的容器(例如，可密封容器)。根据本公开的一些方面，物品包括可由反弹道材料构造的可密封容器。本领域技术人员将领会反弹道材料的合适的实例包括：芳族聚酰胺或对位芳族聚酰胺纤维(例如，从dupont商业可得的dupont^tm芳族聚酰胺纤维)；聚碳酸酯(例如，从sabicinnovativeplastics商业可得的聚碳酸酯)；碳纤维增强复合材料；和/或金属例如钢、钛或类似的反弹道材料。可密封容器也可或可选地由耐火材料构成，例如火和/或火焰不能渗透或耐火和/或火焰的材料。本领域技术人员将领会这种耐火和/或火焰材料的实例包括芳族聚酰胺或间位芳族聚酰胺纤维(例如，从dupont商业可得的dupont^tm纤维)；矿物纤维和人造矿物纤维，包括玻璃纤维、陶瓷纤维、岩棉或类似的耐火和/或耐火焰材料。

具有上文说明书和相关附图呈现的教导益处的本公开相关领域技术人员将想到本文陈述的公开的许多改变和其他方面。

条款1.用于抑制含锂器件中的热失控的方法，所述方法包括：

a.使来自含锂器件的电解质释放与惰性气体接触；和

b.驱散电解质释放的环境温度。

条款2.根据条款1所述的方法，其中所述含锂器件包括含锂电池或包括容纳含锂电池的容器。

条款3.根据条款1或2所述的方法，其中所述容器包括可密封容器。

条款4.根据条款1所述的方法，其中惰性气体包括六氟化硫。

条款5.用于抑制含锂电池中的热失控的方法，所述方法包括：

a.通过封闭含锂电池的壳中的至少一个孔将六氟化硫加入到所述壳的内部隔间中；和

b.从所述内部隔间置换氧气。

条款6.根据条款5所述的方法，其中所述含锂电池包括锂离子电池，所述锂离子电池包括单个锂离子蓄电池组电池或包括电池组，所述电池组包含容纳在电池组内部的多个单独的锂离子蓄电池组电池。

条款7.根据条款5所述的方法，其中所述至少一个孔包括进入孔和排出孔。

条款8.根据条款5-7中任一项所述的方法，进一步包括在加入六氟化硫到内部隔间中之前排空内部隔间。

条款9.根据条款5-8中任一项所述的方法，进一步包括在加入六氟化硫到内部隔间中后密封至少一个孔。

条款10.根据条款5所述的方法，其中所述壳进一步包括一个或多个电引线，所述电引线被放置以与所述含锂电池形成电连接以提供电源到外部负载。

条款11.惰化包括锂材料的容器的方法，包括：

a.放置至少一种锂材料到可密封的容器内部；和

b.加入六氟化硫到所述可密封容器的内部隔间中。

条款12.根据条款11所述的方法，其中所述锂材料包括至少一个锂离子电池。

条款13.根据条款11所述的方法，其中所述可密封容器包括至少一个孔。

条款14.根据条款11所述的方法，其中所述至少一个孔包括阀或活动口。

条款15.根据条款11所述的方法，进一步包括在加入六氟化硫到内部隔间中之前排空内部隔间。

条款16.根据条款15所述的方法，其中所述内部隔间通过抽真空通过排出孔被排空，并且六氟化硫通过进入孔被添加到所述内部表面。

条款17.根据条款11所述的方法，其中可密封容器包括上部和下部，所述排出孔位于上部并且进入孔位于下部。

条款18.根据条款11所述的方法，其中可密封容器包括装运容器、存储容器或电池组外壳。