用于高能量密度装置的围护系统及方法

用于高能量密度装置的围护系统及方法
【专利摘要】一种围护系统，包括：初级围护层，至少部分地限定初级围护体积，所述初级围护层包括热材料；次级围护层，至少部分地限定次级围护体积，所述次级围护层包括气体捕获材料，其中初级围护层定位在次级围护体积中；以及第三级围护层，至少部分地限定第三级围护体积，所述第三级围护层包括防弹材料，其中次级围护层定位在第三级围护体积中。
【专利说明】
用于高能量密度装置的围护系统及方法
技术领域
[0001 ]本申请设及高能量密度装置，如裡离子电池，并且特别地，设及用于在发生如热失 控的故障时围护(con化in,容纳，包围)运样的高能量密度装置的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 可充电电池用于各种应用中，诸如用在飞行器上和电子装置中（例如，计算机和移 动电话）。虽然在市场上可W获得各种类型的可充电电池，但裡离子电池（如裡钻氧化物 化iC〇〇2)电池）由于其相对高的能量密度W及在部分充电之后不具有电池记忆效应而通常 被使用。
[0003] 已知裡离子电池在负荷下和充电期间都会产生热量。因此，在电池应用得益于由 裡离子电池提供的高能量密度时，通常采用热管理。裡离子电池的热管理的一个实例设及 物理分离裡离子电池的各个电池单元。裡离子电池的热管理的另一个实例设及将裡离子电 池容纳在能够承受高压的容器中。热管理的又一个实例设及监测裡离子电池的每个电池单 元的溫度，W使得使历经过热(overheating)的任何电池单元可W停止工作。
[0004] 尽管已经取得了进展，但本领域的技术人员可继续努力进行裡离子电池围护领域 的研究与开发。

【发明内容】

[0005] 在一个实施例中，所公开的围护系统可W包括:初级围护层，至少部分地限定初级 围护体积，初级围护层包括热材料;次级围护层，至少部分地限定次级围护体积，次级围护 层包括气体捕获材料，其中初级围护层定位在次级围护体积中；W及第Ξ级围护层，至少部 分地限定第Ξ级围护体积，第Ξ级围护体积包括防弹材料，其中次级围护层定位在第Ξ级 围护体积中。
[0006] 在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括初级围护层和次级围护层;初级 围护层至少部分地限定初级围护体积，其包括热材料;次级围护层至少部分地限定次级围 护体积，其包括气体捕获材料，其中初级围护层定位在次级围护体积中。
[0007] 在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括初级围护层和第Ξ级围护层;初 级围护层至少部分地限定初级围护体积，其包括热材料;第Ξ级围护层至少部分地限定第 Ξ级围护体积，其包括防弹材料，其中初级围护层定位在第Ξ级围护体积中。
[000引在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括次级围护层和第Ξ级围护层;次 级围护层至少部分地限定次级围护体积，其包括气体捕获材料;第Ξ级围护层至少部分地 限定第Ξ级围护体积，其包括防弹材料，其中次级围护层定位在第Ξ级围护体积中。
[0009] 在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括初级围护层和高能量密度装置； 初级围护层至少部分地限定初级围护体积，其包括热材料，高能量密度装置至少部分地接 收在初级围护体积中。
[0010] 在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括次级围护层和高能量密度装置； 次级围护层至少部分地限定次级围护体积，其包括气体捕获材料，高能量密度装置至少部 分地接收在次级围护体积中。
[0011] 在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括第Ξ级围护层和高能量密度装 置;第Ξ级围护层至少部分地限定第Ξ级围护体积，其包括防弹材料，高能量密度装置至少 部分地接收在第Ξ级围护体积中。
[0012] 在另一个实施例中，所公开的围护系统可W包括:初级围护层，至少部分地限定初 级围护体积，其中初级围护层包括相变材料和载体，其中相变材料由载体支撑;次级围护 层，至少部分地限定次级围护体积，其中初级围护层定位在次级围护体积中，且其中次级围 护层包括透气层、不透气层W及位于透气层与不透气层之间的气体捕获材料；W及第Ξ级 围护层，至少部分地限定第Ξ级围护体积，其中次级围护层定位在第Ξ级围护体积中，且其 中第Ξ级围护层包括衬垫材料W及连接至衬垫材料的膨胀材料。
[0013] 在又一个实施例中，所公开的围护方法可W包括:步骤（1)提供高能量密度装置； 步骤(2)至少部分地将高能量密度装置封装在包括热材料的初级围护层内；步骤(3)将初级 围护层封装在包括气体捕获材料的次级围护层内；步骤(4)将次级围护层封装在包括防弹 材料的第Ξ级围护层内。
[0014] 从W下详细描述、附图W及所附权利要求中，所公开的用于高能量密度装置的围 护系统及方法的其他实施例将变得显而易见。
【附图说明】
[0015] 图1为所公开的用于高能量密度装置的围护系统的一个实施例的剖面图；
[0016] 图2为图1的围护系统的初级围护层的俯视图，其示出为应用于具有多个电池单元 的高能量密度装置；
[0017]图3为图2所示初级围护层的侧视图；
[0018] 图4为图1的围护系统的初级围护层的一个方面的剖面图；
[0019] 图5为图1的围护系统的初级围护层的另一个方面的透视图；
[0020] 图6为图5的初级围护层的特写视图；
[0021] 图7为图1的围护系统的次级围护层的剖面图；
[0022] 图8为用于将次级围护层支撑在初级围护层之上的支撑结构的示意性侧视图；
[0023] 图9为定位在图8的支撑结构之上的次级围护层的示意性侧视图；
[0024] 图10为图1的围护系统的第Ξ级围护层的一个方面的剖面图；
[0025] 图11为图1的围护系统的第Ξ级围护层的另一个方面的剖面图；
[0026] 图12为用于将第Ξ级围护层支撑在次级围护层之上的支撑结构的示意性侧视图；
[0027] 图13为定位在图12的支撑结构之上的第Ξ级围护层的示意性侧视图；
[0028] 图14为描述所公开的用于高能量密度装置的围护方法的一个实施例的流程图；
[0029] 图15为飞行器制造及保养方法的流程图；W及
[0030] 图16为飞行器的框图。
【具体实施方式】
[0031] 参照图1，公开的是用于高能量密度装置12的围护系统的一个实施例，围护系统通 常标为1 ο。高能量密度装置12可定位在围护系统10内。因此，围护系统1 ο可w至少部分地容 纳来自高能量密度装置12的热量、气体、液体和/或固体(例如，颗粒或散块）。
[0032]如本文所用的"高能量密度装置"广义上指：不论是通过存储或发电 (generation),对于装置的每单位体积(或质量)产生相对高的电能量的任何电能源。作为 一个非限制性实例，高能量密度装置12可W是电池，如裡离子电池。作为另一个非限制性实 例，高能量密度装置12可W是燃料电池，诸如质子交换膜燃料电池或固体氧化物燃料电池。 作为又一个非限制性实例，高能量密度装置12可W是超级电容器。
[0033 ]围护系统10包括初级围护层14、次级围护层16和/或第Ξ级围护层18。次级围护层 16可W定位在第Ξ级围护层18内。初级围护层14可W定位在次级围护层16内。高能量密度 装置12可W定位在初级围护层14内。
[0034] 虽然示出并描述了具有Ξ个围护层(初级围护层14、次级围护层16和第Ξ级围护 层18)的围护系统10,但在不脱离本公开内容的范围的情况下，可W将一个或多个附加围护 层并入围护系统10中。附加围护层可W具有与初级围护层14、次级围护层16或第Ξ级围护 层18相同（或相似)的功能。可替换地，附加围护层的功能可W与初级围护层14、次级围护层 16或第Ξ级围护层18的功能不同。
[0035] 此外，尽管示出并描述了具有Ξ个围护层(初级围护层14、次级围护层16和第Ξ级 围护层18)的围护系统10,但可W通过使用具有少于所公开的Ξ个围护层14、16、18的围护 层的围护系统10来获得优点。运种修改将不会导致脱离本公开内容的范围。例如，在一种变 型中，围护系统10只包括初级围护层14和次级围护层16。在另一种变型中，围护系统10只包 括初级围护层14和第Ξ级围护层18。在另一种变型中，围护系统10只包括次级围护层16和 第Ξ级围护层18。在又一种变型中，围护系统10只包括一个围护层，诸如，只包括初级围护 层14,只包括次级围护层16,或只包括第Ξ级围护层18。
[0036] 如图1所示，所公开的围护系统10可安装于基座结构2 0。例如，围护系统10的围护 层14、16、18中的一个或多个围护层可连接至基座结构20。基座结构20可W是地面(floor， 地板），例如飞行器的货物（cargo)地面，或者可W是具体指定为使用高能量密度装置12的 结构，例如安装基座、板、支架或舱板。
[0037] 在一个特定结构中，所公开的围护系统10可W通过次级围护层16和第Ξ级围护层 18安装至基座结构20。例如，次级围护层16可W固定连接至基座结构20, W使得次级围护层 16和基座结构20两者限定次级围护体积22,次级围护体积可包括初级围护层14和高能量密 度装置12。此外，第Ξ级围护层18可W固定连接至基座结构20, W使得第Ξ级围护层18和基 座结构20两者限定第Ξ级围护体积24,第Ξ级围护体积可包括次级围护层16、初级围护层 14W及高能量密度装置12。
[0038] 可W采用机械紧固件、粘合剂等来实现基座结构20与次级围护层16和第Ξ级围护 层18之间的连接。例如，可W使用支架26(如L形支架)和螺栓2則尋次级围护层16和第Ξ级围 护层18连接至基座结构20。可选地，可将诸如垫圈或密封剂的密封材料(未示出）定位于基 座结构20与次级围护层16和第Ξ级围护层18之间，W确保其间的气密连接。
[0039] 可替换地，次级围护体积22和第Ξ级围护体积24可由围护系统10来充分限定，而 非基座结构20限定围护系统10的次级围护体积22和第Ξ级围护体积24的至少一部分。例 如，次级围护体积22可W由次级围护层16来充分限定，而第Ξ级围护体积24可W由第Ξ级 围护层18来充分限定。
[0040] 仍然参照图1，高能量密度装置12可W至少部分地封装在初级围护层14内。因此， 初级围护层14可W至少部分地限定初级围护体积30,且高能量密度装置12可W至少部分地 接收在初级围护体积30内。
[0041] 高能量密度装置12与初级围护层14之间可W存在间隙G。尽管还可W考虑将其他 材料(诸如绝热或热传导材料）引入间隙G中，但可用环境空气填充间隙G。尽管图1中示出了 间隙G，但还可采取步骤使该间隙G最小化(如果不消除该间隙的话）。例如，高能量密度装置 12可W紧密地接收在初级围护层14内。
[0042] 初级围护层14可W采取各种构型。作为一个示例，初级围护层14可构造为套筒，该 套筒可W接收在高能量密度装置12的至少一部分上。作为另一个示例，初级围护层14可构 造为罩(wrap,包裹物），该罩可W包绕高能量密度装置12的至少一部分。作为又一个示例， 初级围护层14可构造为容器，例如箱子，该容器可W至少部分地接收高能量密度装置12。
[0043] 参照图2和图3,在一个特定应用中，图1中示为单个块体的高能量密度装置12可W 具有多个子单元124、128、12(：、120。子单元124、128、12(：、120可^电互连，例如串联或并联。 尽管图2和图3示出了四个子单元124、128、12(：、120，但还可^使用具有少于四个子单元或 多于四个子单元的子单元的高能量密度装置12。
[0044] 当高能量密度装置12具有多个子单元124、128、12(：、120时，初级围护层14可包括 多个初级围护单元144、148、1此、140。初级围护单元144、148、1此、140的数量可^基本上等 于子单元124、128、12(：、120的数量。因此，高能量密度装置12的每个子单元124、128、12(：、 12D可W封装在初级围护层14的相关初级围护单元144、148、14(：、140内。可替换地，初级围 护单元14A、14B、14C、14D的数量可W少于子单元124、128、12(：、120的数量。因此，高能量密 度装置12的两个或更多个子单元124、128、12(：、120可^封装在初级围护层14的相同的初级 围护单元144、148、1此、140内。
[0045] 作为一个具体的非限制性实例，高能量密度装置12可W是电池，如裡离子电池(例 如，裡钻氧化物化iCo〇2)电池）。因此，高能量密度装置12可W包括多个电互连的电化学电 池单元（子单元）12A、12B、12C、12D。电池（高能量密度装置）12的每个电池单元(子单元） 12A、12B、12C、12D均可封装（例如，包裹）在初级围护层14的相关联的初级围护单元14A、 14B、14C、14D 中。
[0046] 初级围护层14可W由热材料形成(或可包括热材料）。因此，来自高能量密度装置 12的热量可W例如通过热传导而转移至初级围护层14的热材料。可对热材料的组成加 W选 择，W使初级围护层14可W吸收来自高能量密度装置12的热量，而不易转移初级围护层14 外部的热量(例如，转移至次级围护层16及之外）。因此，初级围护层14可W起到容纳来自高 能量密度装置12的热量的作用。
[0047] 如图2和图3所示，当高能量密度装置12包括多个子单元12A、12B、12C、12D时，初级 围护层14的热材料可抑制来自高能量密度装置12的一个子单元的热量向其他子单元的转 移。因此，初级围护层14还可W起到使高能量密度装置12的各个子单元124、128、12(：、120相 互热隔离的作用。
[0048] 在第一实施方式中，初级围护层14的热材料可W是(或可W包括)聚合物，如高溫 聚合物。因此，热材料可赋予初级围护层14绝热性能，同时能够承受高溫。
[0049] 适于用作初级围护层14的热材料的高溫聚合物能够被加热到至少约为100°C的溫 度，而不经历聚合物材料的实质性软化。作为一个示例，高溫聚合物热材料能够被加热到至 少约为150°C的溫度，而不经历聚合物材料的实质性软化。作为另一个示例，高溫聚合物热 材料能够被加热到至少约为20(TC的溫度，而不经历聚合物材料的实质性软化。作为另一个 示例，高溫聚合物热材料能够被加热到至少约为300°C的溫度，而不经历聚合物材料的实质 性软化。作为另一个示例，高溫聚合物热材料可W是具有至少约l〇〇°C的玻璃转变溫度的热 塑性聚合物。作为另一个示例，高溫聚合物热材料可W是具有至少约125Γ的玻璃转变溫度 的热塑性聚合物。作为又一个示例，高溫聚合物热材料可W是具有至少约15(TC的玻璃转变 溫度的热塑性聚合物。
[0050] 在第一实施方式的第一表现形式中，初级围护层14的热材料可W是(或可W包括） 聚芳酸酬。还可W考虑改性聚芳酸酬的使用。已知聚芳酸酬是高溫下保持其强度的热塑性 聚合物。事实上，已经批准各种聚芳酸酬用在且的确用在飞行器上。
[0051] 各种聚芳酸酬及相关热塑性聚合物可W用作初级围护层14的热材料。作为一个具 体的非限制性实例，初级围护层14可W由聚酸酸酬(PEEK)形成（或可W包括聚酸酸酬）。作 为另一个具体的非限制性实例，初级围护层14可W由聚酸酬酬(PEKK)形成（或可W包括聚 酸酬酬）。作为另一个具体的非限制性实例，初级围护层14可W由聚酸酬(PEK)形成(或可W 包括聚酸酬）。作为另一个具体的非限制性实例，初级围护层14可W由聚酸酬酸酬酬 (PEKEKK)形成（或可W包括聚酸酬酸酬酬）。作为又一个具体的非限制性实例，初级围护层 14可W由聚酸酷亚胺(PEI)形成(或可W包括聚酸酷亚胺）。
[0052] 在第一实施方式的第二表现形式中，初级围护层14的热材料可W是(或可W包括） 娃酬，如高溫娃酬。高溫娃酬具有相对低的热导率，并因此能够将来自高能量密度装置12的 热量容纳在初级围护层14内。由于高溫娃酬能够承受高溫，因此由高溫娃酬形成初级围护 层14可W确保高能量密度装置12在高溫下保持封装在初级围护层14内。
[0053] 各种高溫娃酬可用作初级围护层14的热材料。作为一个具体的非限制性实例，初 级围护层14可W由室溫硫化(RTV)娃酬形成（或可W包括室溫硫化娃酬）。作为另一个具体 的非限制性实例，初级围护层14可W由高溫硫化化TV)娃酬形成（或可W包括高溫硫化娃 酬）。作为另一个具体的非限制性实例，初级围护层14可W由娃酬泡沫形成（或可W包括娃 酬泡沫）。
[0054] 初级围护层14可利用各种技术由聚合热材料形成。作为一个示例，聚合热材料可 被模制(例如，通过注射成型)为形成具有所需形状和尺寸的固体(例如，尺寸设计为紧密接 收高能量密度装置12的容器或套筒）。作为另一个示例，聚合热材料可W诱铸成相对薄的片 或膜，并且该片/膜可W用来包裹高能量密度装置12。片/膜罩(wrap,包裹物)可W形成初级 围护层14。作为又一个示例，聚合热材料最初可W是液体形式，且高能量密度的装置12可W 浸入在聚合热材料中，从而形成高能量密度装置12上的聚合覆盖物。固化后，聚合覆盖物可 形成初级围护层14。
[0055] 在第二实施方式中，初级围护层14的热材料可W是(或可W包括)相变材料。例如， 相变材料在25Γ的溫度和1个大气压下可W是固体。随着相变材料的溫度增加，相变材料达 到其烙点，其在烙点处开始烙化。进一步加热将不会增加相变材料的溫度，直到该相变材料 已经完全从固相转变为液相。从固体到液体的转变期间，所吸收的热量的量将取决于所使 用的相变材料的量及其烙化热。大多数相变材料的烙化热将介于约lOOOkJ/kg与约化J/kg 之间。
[0056] 在第二实施方式的第一表现形式中，初级围护层14的热材料可W是(或可W包括） 有机相变材料。作为一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由石蜡形成(或 可W包括石蜡）。作为另一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由脂肪酸形 成(或可W包括脂肪酸），例如具有14至34个碳原子W及在5°C至76°C的范围内的烙点的脂 肪酸。作为另一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由苯酪形成(或可W包 括苯酪）。作为另一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由蜂蜡形成(或可 W包括蜂蜡）。作为另一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由酿形成(或 可W包括酿）。作为另一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由苯甲酸形成 (或可W包括苯甲酸）。作为又一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由二 氯对二甲苯形成(或可W包括二氯对二甲苯）。
[0057] 在第二实施方式的第二表现形式中，初级围护层14的热材料可W是(或可W包括） 无机相变材料。作为一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由娃酸钢形成 (或可W包括娃酸钢）。作为另一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由裡 形成(或可W包括裡）。作为又一个非限制性实例，含有相变材料的初级围护层14可W由氯 化钢形成(或可W包括氯化钢）。
[005引各种市售的相变材料都可用作初级围护层14的热材料。一个合适的实例为 化reTemp-53，其可购自明尼苏达州普利茅斯的En化opy Solutions股份有限公司。另一个 合适的实例为化reTemp-103，其也可购自化tropy Solutions股份有限公司。另一个合适的 实例为Climsel?C 70,其可购自瑞典舍夫德的Climator Sweden AB公司。又一个合适的实 例为Plus-ICE?S89,其可购自英国剑桥郡的化ase Qiange Material Products有限公司。
[0059] 相变材料本身可W形成初级围护层14。例如，初级围护层14可W是由蜂蜡形成(例 如，模制）的容器(例如，箱子），其能够至少部分地接收高能量密度装置12。然而，由于相变 材料可经历相变(例如，固体到液体），因此相变材料可W由载体支撑(例如，位于载体上或 载体中）。各种技术可用于支撑与初级围护层14连接的相变材料。
[0060] 参照图4,在一个示例性构造中，初级围护层14可构造为片40,已将如相变材料42 的热材料并入片中。片40可W包括载体44和由载体44支撑的相变材料42。载体44可限定凹 室(pocket) 46，凹室可填充有相变材料42。
[0061] 载体44可构造为层状结构48,层状结构包括连接至第二层52的第一层50W限定其 间的凹室46。相变材料42可容纳在由载体44限定的凹室46内。作为一个常规的非限制性实 例，层状结构48的第一层50和第二层可W是已经连接在一起的聚合膜，诸如通过层压、热 封、使用粘合剂等。可使用各种聚合膜。作为具体的非限制性实例，层状结构48的第一层50 和第二层可W由聚乙締形成，并且第一聚乙締层50可热封至第二聚乙締层52, W限定凹室 46并将相变材料42容纳在凹室46内。
[0062] 参照图5和图6,在另一个示例性构造中，初级围护层14可构造为本体60,已将如相 变材料62(图6)的热材料合并至该本体上(或并入该本体中）。本体60可W包括载体64(图6) 和相变材料62。相变材料62可由载体64支撑。
[0063] 载体64可W是能够支撑相变材料62的框架，如刚性(或半刚性)框架。作为一个常 规的非限制性实例，载体64可W是网格。该网格可W由各种材料形成，诸如金属和/或金属 氧化物，从而使载体64耐热降解。作为一个具体的非限制性实例，载体64可W是由氧化侣 (A102)形成的网格。作为另一个常规的非限制性实例，载体64可W是织物。该织物可W由各 种材料形成，诸如金属氧化物和/或高溫聚合物。作为另一个具体的非限制性实例，载体64 可W是氧化侣(A102)织物。
[0064] 因此，载体64可W限定本体60的形状。如图5所示，本体60可构造为尺寸和形状设 计成在其中紧密接收高能量密度装置12的容器(例如，直线式容器）。然而，还可W考虑本体 60的其他构造(例如，抵靠高能量密度装置12放置的片或贴片(patch))。
[0065] 相变材料62可W合并至载体64上（或并入载体64中）。作为一个非限制性实例，如 图6所示，相变材料62可W涂覆在载体64上。对载体64的涂覆可利用各种技术来实现，诸如， 喷涂、浸入等。作为另一个非限制性实例，例如当载体64是由多孔或半多孔材料(例如，金属 氧化物织物)形成时，相变材料62可W浸溃到载体64中。用相变材料62浸溃载体64可利用各 种技术来实现，如浸泡。
[0066] 重新参照图1，高能量密度装置12和初级围护层14可W封装在次级围护层16内。因 此，高能量密度装置12和初级围护层14可W占据由次级围护层16限定的次级围护体积22的 一部分。然而，次级围护体积22可大于由高能量密度装置12和初级围护层14占据的空间的 体积，从而在初级围护层14与次级围护层16之间留出气隙(air space,空气空间）23。
[0067] 可选地，一个或多个传感器25可W定位成感测次级围护层16的气隙23。作为一个 实例，传感器25可W是气体传感器，诸如氨气传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器和/ 或控传感器。作为另一个实例，传感器25可W是溫度传感器。作为又一个实例，传感器25可 W是压力传感器。
[0068] 次级围护层16可W采取各种构构型。如图1所示，在一个特定构型中，次级围护层 16可W构造为支撑在基座结构20上的圆顶状物。尽管图1示出了具有弓形截面的圆顶状次 级围护层16,但是可W考虑各种可替换的截面，如圆形(例如，半球形圆顶状物）。在不限制 于任何特定理论的情况下，相比具有另一种非圆顶构型的次级围护层16,圆顶状的次级围 护层16可W具有更好的弹道(ballistic)完整性。运就是说，将次级围护层16构造成非圆顶 构造将不会导致脱离本公开内容的范围。
[0069] 次级围护层16可W由气体捕获(gas capturing)材料形成(或可W包括气体捕获 材料）。因此，来自高能量密度装置12的某些气体(如果不是全部气体)可W被次级围护层16 捕获，例如通过吸附或吸收的方式。次级围护层16可构造成使得来自高能量密度装置12的 气体可W进入次级围护层16而与气体捕获材料接触，但可W不通到次级围护层16之外（例 如，通至第Ξ级围护层18及之外）。运样，次级围护层可W起到容纳来自高能量密度装置12 的气体的作用。
[0070] 参照图7,次级围护层16可W形成为层状结构70,层状结构可W包括气体捕获材料 72、透气层74W及不透气层76。气体捕获材料72可W定位在透气层74与不透气层76之间。透 气层74可W限定次级围护层16的内侧78,而不透气层76可W限定次级围护层16的外侧80。
[0071] 气体捕获材料层72的截面厚度Tg可W是一个设计考虑并可由各种因素决定，除其 他可能的因素外，诸如，气体捕获材料层72的组成，使用的高能量密度装置12(图1)的类型， W及围护系统10的总体尺寸。例如，气体捕获材料层72的截面厚度Tg的范围可W是从约 ο. 5cm至约15cm，诸如从约1 cm至约10cm，或从约2cm至约8cm。
[0072] 在不脱离本公开内容的范围的情况下，附加层可W包括在次级围护层16的层状结 构70内。例如，在一个变型中，层状结构70可W包括多个交替的透气层74和气体捕获材料层 72。
[0073] 因此，如箭头A所示，来自高能量密度装置12(图1)的气体可W通过透气层74进入 次级围护层16的内侧78上的层状结构70中。一旦进入层状结构70内部，则气体可W与气体 捕获材料72接触。不透气层76可W抑制(如果不是绝对阻止)气体从次级围护层16的外侧80 向外穿过。
[0074] 各种材料可W用于形成次级围护层16的层状结构70的透气层74。作为一个常规的 非限制性实例，透气层74可W由织物形成(或可W包括织物），诸如机织物或非机织物。作为 一个具体的非限制性实例，透气层74可W由金属氧化物纤维的织物形成(或可W包括金属 氧化物纤维的织物）。本领域的技术人员将认识到，各种金属氧化物纤维通常都能承受高溫 而不被降解。合适的金属氧化物包括而不限于:氧化侣(Ab化)纤维、二氧化娃(Si〇2)纤维W 及二氧化铁(Ti〇2)纤维。作为一个常规的非限制性实例，透气层74可W由透气聚合膜形成 (或可W包括透气聚合膜）。
[0075] 同样地，各种材料可W用于形成次级围护层16的层状结构70的不透气层76。作为 一个常规的非限制性实例，不透气层76可W由聚合材料形成(或可W包括聚合材料）。作为 一个具体的非限制性实例，不透气层74可W由聚酸酸酬（PEEK)形成（或可W包括聚酸酸 酬）。作为另一个具体的非限制性实例，不透气层74可W由聚酸酷亚胺(PEI)形成(或可W包 括聚酸酷亚胺）。作为另一个具体的非限制性实例，不透气层74可W由聚氨醋(TPU)形成(或 可W包括聚氨醋）。作为另一个具体的非限制性实例，不透气层74可W由聚苯讽(PPSU)形成 (或可W包括聚苯讽）。作为另一个常规的非限制性实例，不透气层76可W由金属材料形成 (或可W包括金属材料）。作为另一个具体的非限制性实例，不透气层74可W由金属化膜(例 如，侣金属化聚对苯二甲酸乙二醇醋或侣金属化聚丙締)形成(或可W包括金属化膜）。
[0076] 气体捕获材料72可W是例如在高能量密度装置12的操作瞬态期间，能够捕获可来 自高能量密度装置12(图1)的一种或多种气体的任何材料。目标气体包括但不限于:氨、二 氧化碳和一氧化碳W及各种挥发性有机化合物。因此，考虑了各种方式的气体捕获。
[0077] 在第一实施方式中，气体捕获材料72可W是(或可W包括)吸附剂(或吸附剂的组 合物）。吸附气体捕获材料72的组合物可W由来自高能量密度装置12(图1)的气体决定的。 在适当的材料选择下，来自高能量密度装置12的气体可W进入次级围护层16的层状结构70 并被吸附到气体捕获材料72上。
[0078] 吸附气体捕获材料72的物理形式可W由气体捕获材料72的组合物决定。可W考虑 使用吸附颗粒、层状吸附剂、泡沫等，但在不脱离本公开内容的范围的情况下，也可W采用 各种其他形式。
[0079] 在第一实施方式的第一表现形式中，气体捕获材料72可W是(或可W包括)氨选择 性吸附剂。氨选择性吸附剂的一个常规的非限制性实例是金属-有机骨架(metal-organic framework)。金属-有机骨架类的氨选择性吸附剂的一个具体的非限制性实例是ZruO (BBC)2,其中BBC为4,4'，4"-[苯-1，3,5-Ξ基Ξ(苯-4,1-二基）]Ξ苯甲酸醋（（4,4'，4"- [benzene-1,3,5-t;ri5d-t;r is (benzene-4,1-diyl) ]t;ribenzoate))。氨选择性吸附剂的另 一个常规的非限制性实例是沸石。沸石类的氨选择性吸附剂的一个具体的非限制性实例是 丝光沸石。沸石类的氨选择性吸附剂的另一个具体的非限制性实例是八面沸石。
[0080] 在第一实施方式的第二表现形式中，气体捕获材料72可W是(或可W包括)二氧化 碳选择性吸附剂。二氧化碳选择性吸附剂的一个常规的非限制性实例是金属-有机骨架。金 属-有机骨架类的二氧化碳选择性吸附剂的一个具体的非限制性实例是Mg2(D0BDC)，其中 DO抓C为2,5-二氧化-1,4-苯二甲酸醋（2,5-dioxid〇-l,4-benzenedica;rbo巧late)。二氧化 碳选择性吸附剂的另一个常规的非限制性实例是沸石。沸石类的二氧化碳选择性吸附剂的 一个具体的非限制性实例是沸石13X。
[0081] 在第一实施方式的第Ξ表现形式中，气体捕获材料72可W是(或可W包括)控选择 性吸附剂。控选择性吸附剂的一个常规的非限制性实例是金属-有机骨架。金属-有机骨架 类的Cl至Ci3控选择性吸附剂的一个具体的非限制性实例是化-M0F-74。金属-有机骨架类的 Cl至Ci3控选择性吸附剂的另一个具体的非限制性实例是Mg-MOF-74。
[0082] 在第二实施方式中，气体捕获材料72可W是吸附剂(或吸附剂的组合）。吸收气体 捕获材料72的组合物可W由来自高能量密度装置12(图1)的气体决定。在适当的材料选择 下，来自高能量密度装置12的气体可W进入次级围护层16的层状结构70并可被气体捕获材 料72吸收。
[0083] 吸附气体捕获材料72的物理形式可W由气体捕获材料72的组合物决定。可W考虑 使用液体吸附剂，但在不脱离本公开内容的范围的情况下，也可W采用各种其他形式（例 如，固体）。
[0084] 在第二实施方式的第一表现形式中，气体捕获材料72可W是(或可W包括)液体溶 剂，例如用于吸收二氧化碳的液体溶剂。二氧化碳吸收液体溶剂的一个常规的非限制性实 例是胺。胺类二氧化碳吸收液体溶剂的一个具体的非限制性实例是单乙醇胺。二氧化碳吸 收液体溶剂的另一个常规的非限制性实例是碱性溶液。碱性二氧化碳吸收液体溶剂的一个 具体的非限制性实例是氨氧化钢。碱性二氧化碳吸收液体溶剂的另一个具体的非限制性实 例是氨氧化裡。
[0085] 尽管将层状结构70示出并描述为用于将气体捕获材料72并入次级围护层16的合 适方法，但还可W考虑各种可替代的技术。例如，气体捕获材料72可W合并(例如，分散)到 泡沫或其它多孔材料中，并且不透气层76可层压在泡沫之上W抑制气体穿过到次级围护层 16的外部。
[0086] 参照图8和图9,次级围护层16(图9)可W定位在支撑结构82之上。支撑结构82可W 构造为框架，该框架具有次级围护层16所需的构造。例如，支撑结构82可W是金属框架，该 金属框架将不会妨碍气体从高能量密度装置12向次级围护层16的转移。
[0087] 因此，当次级围护层16不具有足够的固有刚性时，次级围护层16可W覆盖在支撑 结构82上。因此，支撑结构82可W支撑次级围护层16的重量，而次级围护层16可W采取支撑 结构82的形状。
[0088] 再次参照图1，高能量密度装置12、初级围护层14W及次级围护层16可W封装在第 Ξ级围护层18内。因此，高能量密度装置12、初级围护层14W及次级围护层16可占据由第Ξ 级围护层18限定的第Ξ级围护体积24的一部分。然而，第Ξ级围护体积24可W大于由高能 量密度装置12、初级围护层14 W及次级围护层16所占据的空间的体积，从而在次级围护层 16与第Ξ级围护层18之间留出气隙27。
[0089] 可选地，一个或多个传感器29可W定位成感测第Ξ级围护层18的气隙27。作为一 个实例，传感器29可W是气体传感器，诸如氨气传感器、二氧化碳传感器、一氧化碳传感器 和/或控传感器。作为另一个实例，传感器29可W是溫度传感器。作为又一个实例，传感器29 可W是压力传感器。
[0090] 第Ξ级围护层18可W采取各种构型。如图1所示，在一个特定构型中，第Ξ级围护 层18可W构造为支撑在基座结构20上的圆顶状物。尽管图1示出了具有弓形截面的圆顶状 第Ξ级围护层18,但是可W考虑各种可替换的截面，如圆形(例如，半球形圆顶状物）。在不 限制于任何特定理论的情况下，相比具有另一种非圆顶构造的第Ξ级围护层18,圆顶状的 第Ξ级围护层18可W具有更好的弹道完整性。运就是说，将第Ξ级围护层18构造成非圆顶 构造将不会导致脱离本公开内容的范围。
[0091] 第Ξ级围护层18可W由防弹（ballistic,弹道的）材料形成（或可包括该防弹材 料）。因此，第Ξ级围护层18可W抵抗在相对高速下运动的物质的刺穿。运样，第Ξ级围护层 18可W起到容纳来自高能量密度装置12的颗粒的作用。
[0092] 在第一实施方式中，第Ξ级围护层18的防弹材料可W是(或可W包括)膨胀材料。 因此，第Ξ级围护层18可W是相对软、柔性和轻量的。然而，当受到运动颗粒的冲击时，第Ξ 级围护层18中的膨胀材料可发生剪切增稠 (shear thickening)，从而呈现出具有刚性表面 的颗粒，该颗粒能够分散来自冲击的能量。
[0093] 在不脱离本公开内容的范围的情况下，各种膨胀材料可W用作第Ξ级围护层18的 防弹材料。合适的膨胀材料的一个非限制性实例是购自英国东萨赛克斯的D30 Lab的 D30?膨胀材料。合适的膨胀材料的另一个非限制性实例是购自英国Armourgel有限公司 的ARMOURGEL?能量吸收材料。
[0094] 膨胀材料在不处于压力下时可W流动。因此，将膨胀材料并入所公开的围护系统 10的第Ξ级围护层18中可能需要将膨胀材料支撑在基底上(或基底中）。在不脱离本公开内 容的范围的情况下，可W利用各种技术来支撑膨胀材料。
[00M]参照图10,在第一实施方式的一个表现形式中，第Ξ级围护层18形成为层状结构 100,其包括膨胀材料102、第一衬垫层104并且可选地包括第二衬垫层106。膨胀材料层102 定位在第一衬垫层104与可选的第二衬垫层106之间。
[0096] 第一和第二衬垫层104、106可W由各种基底材料形成。功能性地，第一和第二衬垫 层104、106可W将膨胀材料102支撑在层状结构100内，从而抑制膨胀材料的流动并保持层 状结构100的层状构型。作为一个常规的非限制性实例，第一和第二衬垫层104、106可W是 (或可W包括)织物，如防弹织物。作为一个具体的非限制性实例，第一和第二衬垫层104、 106可W是（或可W包括)购自特拉华州威尔明顿的E.I.杜邦公司（du Pont de Nemours and company)的KEVLAR9哨位芳绝合成纤维。作为另一个具体的非限制性实例，第一和 第二衬垫层104、106可W是(或可W包括)防弹尼龙。
[0097] 膨胀材料层102的截面厚度Td可W是一个设计考虑并可由各种因素决定，除其他 可能因素外，诸如，膨胀材料层102的组成，所用高能量密度装置12(图1)的类型，W及围护 系统10的总体尺寸。例如，膨胀材料层102的截面厚度Td的范围可W是从约0.1cm至约10cm， 诸如从约0.5cm至约5cm，或从约1cm至约3cm。
[0098] 在不脱离本公开内容的范围的情况下，附加层可W包括在第Ξ级围护层18的层状 结构100内。例如，在一个变型中，层状结构100可W包括多个交替的膨胀材料和衬垫材料 层。
[0099] 可选地，第Ξ级围护层18的层状结构100可W是巧缝的（quilted)。层状结构100的 巧缝可W将膨胀材料102容纳在由第一和第二衬垫层104、106限定的多个凹室内，从而抑制 膨胀材料102的流动并保持层状结构100的总体构型。
[0100] 在第二实施方式中，第Ξ级围护层18的防弹材料可W是(或可W包括)防弹织物。 因此，第Ξ级围护层18可W是相对软、柔性和轻量的，还可W抑制运动颗粒穿过其中。
[0101] 参照图11，在第二实施方式的一个表现形式中，第Ξ级围护层18可W形成为层状 结构120，其包括多个防弹织物层122、124、126、128、130、132、134。层状结构120的各防弹织 物层122、124、126、128、130、132、134均可W具有相同的组成。可替换地，层状结构120的至 少一个层(例如，层124、128、132)可W与其他层不同（例如，层122、126、130、134)。
[0102] 因此，第Ξ级围护层18可W形成为多层结构。然而，还可W考虑使用单层第Ξ级围 护层18并且将不会导致脱离本公开内容的范围。
[0103] 各种防弹织物(或防弹织物的结合)可W用于构造第Ξ级围护层18。适用于形成层 状结构120的防弹织物的一个非限制性实例是KEV LAR'K对位芳绝合成纤维。适用于形成 层状结构120的防弹织物的另一个非限制性实例是购自卢森堡的英威达北美有限责任公司 (Invista No;rth America S.a r.l.)的CORDURA"'防弹织物。适用于形成层状结构120 的防弹织物的又一个非限制性实例是购自弗吉尼亚州科洛尼尔海茨的霍尼韦尔高级纤维 和复合材料公司化oneywell Advanced Fibers and Composites)的SPECTRA?纤维织 物。
[0104] 参照图12和图13,第Ξ级围护层18(图13)可W定位在支撑结构140之上。支撑结构 140可W构造为框架，该框架具有第Ξ级围护层18所需的构型。例如，支撑结构140可W是金 属框架，该金属框架能够支撑第Ξ级围护层18的重量。
[0105] 因此，当第Ξ级围护层18不具有足够的固有刚性时，第Ξ级围护层18可W覆盖在 支撑结构140上。因此，支撑结构140可W支撑第Ξ级围护层18的重量，而第Ξ级围护层18可 W采取支撑结构140的形状。
[0106] 因此，所公开的围护系统10可W包括多个围护层(初级围护层14、次级围护层16和 第Ξ级围护层18)。围护系统10的各个围护层14、16、18可有助于围护系统10的至少一个特 定功能。因此，当用围护系统10容纳高能量密度装置12时，来自高能量密度装置12的热量、 气体、液体和/或固体可W容纳在系统10内。围护系统10可W相对于高能量密度装置12来设 计尺寸，W使得几乎不需要或不需要排放到大气(例如，高能量密度装置12可W完全封装在 围护系统10内）。
[0107] 还公开了用于高能量密度装置的围护方法。参照图14,总体上标为200的公开方法 的一个实施例可W开始于方框202,其具有的步骤是提供高能量密度装置12(图1)。作为一 个非限制性实例，高能量密度装置12可W是电池(battery,蓄电池），如裡离子电池。作为另 一个非限制性实例，高能量密度装置12可W是燃料电池 (fuel cell)。
[0108] 在方框204处，高能量密度装置12(图1)可W至少部分地封装在初级围护层14(图 1)内。初级围护层14可包括热材料，例如相变材料42(图4)。因此，通过将高能量密度装置12 封装在初级围护层14内，来自高能量密度装置12的热量可W转移至初级围护层14的热材料 42。
[0109] 在方框206处，高能量密度装置12(图1)和初级围护层14可W至少部分地封装在次 级围护层16(图1)内。次级围护层16可包括气体捕获材料72(图7)。因此，通过将高能量密度 装置12封装在次级围护层16内，来自高能量密度装置12的气体可W由次级围护层16的气体 捕获材料72容纳。
[0110] 在方框208处，高能量密度装置12(图1)、初级围护层14(图1)W及次级围护层16 (图1)可W至少部分地封装在第Ξ级围护层18(图1)内。第Ξ级围护层18可包括防弹材料， 如膨胀材料1〇2(图10)。因此，通过将高能量密度装置12封装在第Ξ级围护层18内，来自高 能量密度装置12的颗粒可W由第Ξ级围护层18的防弹材料102容纳。
[0111] 因此，所公开的方法200可W将高能量密度装置12(图1)封装在多个围护层内，其 中各个围护层具有至少一种特定功能。因此，来自高能量密度装置12的热量、气体和/或颗 粒可W由相应的层所容纳。
[0112] 所公开的围护系统10及方法200的实例可W在飞行器制造及保养方法400(如图15 所示)和飞行器402(如图16所示）的背景下来进行描述。在预生产期间，飞行器制造及保养 方法400可W包括飞行器402的规范和设计404W及材料采购406。在生产期间，进行飞行器 402的部件/子组件制造408和系统集成410。此后，飞行器402可通过认证和交付412, W便投 入使用中414。当通过客户而处于使用中时，对飞行器402定期进行日常维修和保养416,其 还可W包括修整、重新配置、翻新等。
[0113] 方法400的各个过程可W通过系统集成商、第Ξ方和/或操作员（例如，客户）来执 行或实施。出于本描述的目的，系统集成商可W包括但不限于任何数量的飞行器制造商和 主系统分包商;第Ξ方可W包括但不限于任何数量的售货商、分包商和供应商;操作员可W 是航空公司、租赁公司，军事实体、服务组织等。
[0114] 如图16所示，由示例方法400所生产的飞行器402可W包括机身418,机身具有多个 系统420W及内部422。多个系统420的实例可W包括推进系统424、电气系统426、液压系统 428W及环境系统430中的一个或多个。可W包括任何数量的其他系统。所公开的围护系统 10可W并入飞行器402的各种系统420中，诸如电气系统426和/或环境系统430。
[0115] 在飞行器制造和保养方法400的阶段中的任何一个或多个阶段期间，均可W使用 所公开的围护系统10及方法200。例如，对应于部件/子组件制造408、系统集成410和/或维 修和保养416的部件或子组件可W使用所公开的围护系统10来制造或加工。此外，在部件/ 子组件制造408和/或系统集成410期间可W采用一个或多个装置实例、方法实例或其组合， 例如通过大体加快飞行器402(诸如机身418和/或内部422)的组件或降低飞行器的成本。类 似地，在飞行器402处于使用中时，可W采用一个或多个系统实例、方法实例或其组合，例如 但不限于维修和保养416。
[0116] 在飞行器的背景下对所公开的围护系统10及方法200进行了描述;然而，本领域中 的普通技术人员将容易认识到，所公开的保养系统可W用于各种不同类型的交通工具的各 种不同的部件。作为一个实例，本文所述实施例的实施方式可任何类型的交通工具来 实施，包括:例如，直升机、客船、汽车等。作为另一个示例，所公开的围护系统10可W在航运 或存储电池的情况下使用。
[0117] 此外，本公开内容包括根据W下条款的实施例：
[0118] 条款1. 一种围护系统，包括:初级围护层，至少部分地限定初级围护体积，所述初 级围护层包括热材料;次级围护层，至少部分地限定次级围护体积，所述次级围护层包括气 体捕获材料，其中所述初级围护层定位在所述次级围护体积中；W及第Ξ级围护层，至少部 分地限定第Ξ级围护体积，所述第Ξ级围护层包括防弹材料，其中所述次级围护层定位在 所述第Ξ级围护体积中。
[0119] 条款2.如条款1所述的围护系统，还包括高能量密度装置，其中所述高能量密度装 置至少部分地定位在所述初级围护体积中。
[0120] 条款3.如条款2所述的围护系统，其中，所述高能量密度装置包括电池(battery， 蓄电池）。
[0121] 条款4.如条款3所述的围护系统，其中，所述电池为裡离子电池。
[0122] 条款5.如条款2所述的围护系统，其中，所述高能量密度装置包括燃料电池 (fuel cell) 〇
[0123] 条款6.如条款2所述的围护系统，其中，所述高能量密度装置包括多个子单元，其 中所述初级围护层包括多个初级围护单元，且其中所述多个子单元中的每个子单元至少部 分地定位在所述多个初级围护单元的相关初级围护单元中。
[0124] 条款7.如条款2所述的围护系统，其中，所述高能量密度装置紧密地接收在所述初 级围护层中。
[0125] 条款8.如条款1所述的围护系统，还包括基座结构，其中所述次级围护层连接至所 述基座结构W限定所述次级围护体积，且其中所述第Ξ级围护层连接至所述基座结构W限 定所述第Ξ级围护体积。
[0126] 条款9.如条款1所述的围护系统，其中，所述初级围护层构造为套筒、罩和容器中 的一者。
[0127] 条款10.如条款1所述的围护系统，其中，所述热材料包括聚合物。
[0128] 条款11.如条款10所述的围护系统，其中，所述聚合物为具有至少10(TC的玻璃转 变溫度的热塑性聚合物。
[0129] 条款12.如条款10所述的围护系统，其中，所述聚合物为具有至少125Γ的玻璃转 变溫度的热塑性聚合物。
[0130] 条款13.如条款10所述的围护系统，其中，所述聚合物包括聚芳酸酬。
[0131] 条款14.如条款10所述的围护系统，其中，所述聚合物选自包括聚酸酸酬、聚酸酬 酬、聚酸酬、聚酸酬酸酬酬、聚酸酷亚胺及其组合的组。
[0132] 条款15.如条款10所述的围护系统，其中，所述聚合物包括娃酬。
[0133] 条款16.如条款1所述的围护系统，其中，所述热材料包括相变材料。
[0134] 条款17.如条款16所述的围护系统，其中，所述相变材料为固-液相变材料。
[0135] 条款18.如条款16所述的围护系统，其中，所述相变材料选自包括石蜡、脂肪酸、苯 酪、蜂蜡、酿、苯甲酸、二氯对二甲苯、娃酸钢、裡、氯化钢及其组合的组。
[0136] 条款19.如条款16所述的围护系统，其中，所述初级围护层还包括载体，且其中所 述热材料由所述载体支撑。
[0137] 条款20.如条款19所述的围护系统，其中，所述载体限定多个凹室，且其中所述热 材料接收在所述多个凹室中。
[0138] 条款21.如条款19所述的围护系统，其中，所述载体包括聚合膜。
[0139] 条款22.如条款19所述的围护系统，其中，所述载体包括由金属和金属氧化物中的 至少一者构造的框架。
[0140] 条款23.如条款19所述的围护系统，其中，所述载体包括用所述热材料浸溃的金属 氧化物。
[0141 ]条款24.如条款1所述的围护系统，其中，所述次级围护层为圆顶形。
[0142] 条款25.如条款1所述的围护系统，其中，所述次级围护层包括层状结构，且其中所 述气体捕获材料并入所述层状结构中。
[0143] 条款26.如条款25所述的围护系统，其中，所述层状结构包括透气层和不透气层， 且其中所述气体捕获材料定位在所述透气层与所述不透气层之间。
[0144] 条款27.如条款26所述的围护系统，其中，所述透气层包括织物
[0145] 条款28.如条款27所述的围护系统，其中，所述织物包括金属氧化物织物。
[0146] 条款29.如条款27所述的围护系统，其中，所述不透气层包括聚合材料。
[0147] 条款30.如条款1所述的围护系统，其中，所述气体捕获材料包括吸附剂。
[0148] 条款31.如条款30所述的围护系统，其中，所述吸附剂包括金属-有机骨架和沸石 中的至少一者。
[0149] 条款32.如条款30所述的围护系统，其中，所述吸附剂包括氨选择性吸附剂、二氧 化碳选择性吸附剂和控选择性吸附剂中的至少一者。
[0150] 条款33.如条款1所述的围护系统，其中，所述气体捕获材料包括吸收剂。
[0151] 条款34.如条款1所述的围护系统，还包括支撑结构，其中，所述次级围护层由所述 支撑结构支撑。
[0152] 条款35.如条款1所述的围护系统，还包括定位在所述次级围护体积中的传感器。
[0153] 条款36.如条款1所述的围护系统，其中，所述第Ξ级围护层为圆顶形。
[0154] 条款37.如条款1所述的围护系统，其中，所述防弹材料包括膨胀材料。
[0155] 条款38.如条款37所述的围护系统，其中，所述第Ξ级围护层包括层状结构，且其 中所述膨胀材料并入所述层状结构中。
[0156] 条款39.如条款38所述的围护系统，其中，所述层状结构包括至少一种衬垫层，且 所述衬垫层应用于所述膨胀材料。
[0157] 条款40.如条款39所述的围护系统，其中，所述衬垫层包括防弹织物。
[0158] 条款41.如条款39所述的围护系统，其中，所述层状结构是巧缝的。
[0159] 条款42.如条款1所述的围护系统，其中，所述防弹材料包括防弹织物。
[0160] 条款43.如条款42所述的围护系统，其中，所述防弹织物为多层结构。
[0161 ]条款44.如条款42所述的围护系统，其中，所述防弹织物包括对位芳绝合成纤维。
[0162] 条款45.如条款1所述的围护系统，还包括支撑结构，其中所述第Ξ级围护层由所 述支撑结构支撑。
[0163] 条款46.如条款1所述的围护系统，还包括定位在所述第Ξ级围护体积中的传感 器。
[0164] 条款47.-种围护系统，包括:初级围护层，至少部分地限定初级围护体积，其中所 述初级围护层包括相变材料和载体，其中所述相变材料由所述载体支撑;次级围护层，至少 部分地限定次级围护体积，其中所述初级围护层定位在所述次级围护体积中，其中所述次 级围护层包括透气层、不透气层和气体捕获材料，所述气体捕获材料定位在所述透气层与 所述不透气层之间；W及第Ξ级围护层，至少部分地限定第Ξ级围护体积，其中所述次级围 护层定位在所述第Ξ级围护体积中，其中所述第Ξ级围护层包括衬垫材料W及连接至所述 衬垫材料的膨胀材料。
[0165] 条款48.如条款47所述的围护系统，其中，所述载体包括用所述相变材料浸溃的金 属氧化物。
[0166] 条款49.如条款47所述的围护系统，其中，所述气体捕获材料包括吸附剂。
[0167] 条款50.-种围护系统，包括至少部分地限定初级围护体积的初级围护层和高能 量密度装置，所述初级围护层包括热材料，所述高能量密度装置至少部分地接收在所述初 级围护体积中。
[0168] 条款51.如条款50所述的围护系统，还包括至少部分地限定次级围护体积的次级 围护层，其中所述初级围护层定位在所述次级围护体积中，所述次级围护层包括气体捕获 材料。
[0169] 条款52.如条款50所述的围护系统，还包括至少部分地限定第Ξ级围护体积的第 Ξ级围护层，其中所述第Ξ级围护层包括防弹材料，其中所述初级围护层定位在所述第Ξ 级围护体积中。
[0170] 条款53.-种围护系统，包括至少部分地限定次级围护体积的次级围护层和高能 量密度装置，所述次级围护层包括气体捕获材料，所述高能量密度装置至少部分地接收在 所述次级围护体积中。
[0171] 条款54.如条款53所述的围护系统，还包括至少部分地限定第Ξ级围护体积的第 Ξ级围护层，所述第Ξ级围护层包括防弹材料，其中所述次级围护层定位在所述第Ξ级围 护体积中。
[0172] 条款55.-种围护方法，包括:提供高能量密度装置;将所述高能量密度装置至少 部分地封装在包括热材料的初级围护层内；将所述初级围护层封装在包括气体捕获材料的 次级围护层内；W及将所述次级围护层封装在包括防弹材料的第Ξ级围护层内。
[0173] 尽管已经示出并描述了所公开的用于高能量密度装置的围护系统及方法的各种 实施例，但本领域的技术人员可W在阅读说明书后作出修改。本申请包括运样的修改并仅 由权利要求的范围来限定。
【主权项】
1. 一种围护系统（10)，包括： 初级围护层(14)，至少部分地限定初级围护体积(30)，所述初级围护层包括热材料； 次级围护层（16)，至少部分地限定次级围护体积(22)，所述次级围护层包括气体捕获 材料(72)，其中所述初级围护层定位在所述次级围护体积中；以及 第三级围护层（18)，至少部分地限定第三级围护体积（24)，所述第三级围护层包括防 弹材料，其中所述次级围护层定位在所述第三级围护体积中。2. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，所述围护系统还包括高能量密度装置（12)，其 中所述高能量密度装置至少部分地定位在所述初级围护体积中，其中所述高能量密度装置 包括电池和燃料电池中的一者。3. 根据权利要求2所述的围护系统（10)，其中，所述高能量密度装置(12)包括多个子单 元（12A-12D)，其中所述初级围护层（14)包括多个初级围护单元（14A-14D)，并且其中所述 多个子单元中的每个子单元至少部分地定位在所述多个初级围护单元中的相关初级围护 单元中。4. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，所述围护系统还包括基座结构(20)，其中所述 次级围护层（16)连接至所述基座结构以限定所述次级围护体积(22)，并且其中所述第三级 围护层(18)连接至所述基座结构以限定所述第三级围护体积(24)。5. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述初级围护层（14)构造为套筒、罩和 容器中的一者。6. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述热材料包括聚合物，所述聚合物包 括： 具有至少100 °c的玻璃转变温度的热塑性聚合物， 具有至少125 °C的玻璃转变温度的热塑性聚合物， 所述聚合物选自包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚酰亚胺及其组 合的组或包括硅酮。7. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述热材料包括相变材料(42、62)，所述 相变材料包括： 固-液相变材料，或 选自包括石蜡、脂肪酸、苯酚、蜂蜡、醌、苯甲酸、二氯对二甲苯、硅酸钠、锂、氯化钠及其 组合的组的材料。8. 根据权利要求7所述的围护系统（10)，其中，所述初级围护层（14)还包括载体(44、 64 )，并且其中所述热材料由所述载体支撑，其中所述载体： 限定多个凹室(46)，并且其中所述热材料接收在所述多个凹室中， 包括聚合膜，或 包括框架，所述框架由金属和金属氧化物中的至少一者构造，其中所述金属氧化物用 所述热材料浸渍。9. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述次级围护层（16)包括层状结构 (70)，并且其中所述气体捕获材料(72)并入所述层状结构中。10. 根据权利要求9所述的围护系统（10)，其中，所述层状结构（70)包括透气层(74)和 不透气层(76)，并且其中所述气体捕获材料(72)定位在所述透气层与所述不透气层之间， 其中所述透气层包括织物，并且其中所述不透气层包括聚合材料。11. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述气体捕获材料(72)包括吸附剂，所 述吸附剂包括： 金属-有机骨架和沸石中的至少一者，或 氢选择性吸附剂、二氧化碳选择性吸附剂和烃选择性吸附剂中的至少一者。12. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，所述围护系统还包括支撑结构(82)，其中所 述次级围护层(16)由所述支撑结构支撑。13. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述防弹材料包括膨胀材料（102)，其 中所述第三级围护层（18)包括层状结构（100、120)，并且其中所述膨胀材料并入所述层状 结构中，所述层状结构包括至少一个衬垫层，其中所述衬垫层应用于所述膨胀材料。14. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，其中，所述防弹材料包括防弹织物，所述防弹 织物为多层结构和对位芳纶合成织物中的至少一者。15. 根据权利要求1所述的围护系统（10)，所述围护系统还包括支撑结构（140)，其中所 述第三级围护层(18)由所述支撑结构支撑。
【文档编号】H01M10/61GK105870535SQ201610069053
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】约翰·N·哈里斯, 丹尼尔·B·斯莱顿
【申请人】波音公司