可充电电池的外壳的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]锂离子(L1-1on)电池(LIB)期望用于移动计算装置、某些汽车以及某些飞机。与诸如镍氢电池和镍镉电池的可充电电池相比，它们具有更轻的重量和更高的能量密度。它们没有存储劣化。
[0002]然而，某些锂离子电池具有的长期问题是热失控。如本文中所使用的，热失控是指温度增加引起可导致效率降低的温度进一步增加的情况。例如，从放热化学反应生成的热量可增加化学反应的速度。复杂系统的设计者可以通过各种方法解决这种低效率。
【发明内容】
[0003]根据本文的实施方式，一种设备包括易受热失控影响的可充电电池以及电池的金属外壳。该外壳被配置为缓解由热失控造成的电池故障后果。
[0004]根据本文的另一实施方式，一种设备包括限定腔的金属外壳。除了至少一个压力均衡孔一直是打开的之外，该外壳被密封。该设备进一步包括安装在腔内的可充电电池。该电池易受热失控影响。
[0005]根据本文的另一实施方式，电池外壳包括限定电池腔的延展性金属壁，至少一个壁具有压力均衡孔；用于将可充电电池安装在腔内的组件；延伸穿过一个壁的通常关闭的排气阀，该阀被配置为响应于腔压力的变化对应于电池故障事件而打开；以及耦接至排气阀的通风管。
[0006]根据本文的另一实施方式，一种防止容纳可充电电池的外壳着火的方法，包括在外壳内部的第一环境与包围外壳的第二环境之间持续执行压力均衡。在第一环境中发生压力急剧变化的事件中，其中，该压力急剧变化表示电池故障事件，使第一环境通风向远离外壳的第三环境。
[0007]根据本公开内容的一方面，提供了一种设备，该设备包括易受热失控影响的可充电电池；以及电池的金属外壳，该外壳被配置为缓解由热失控造成的电池故障后果。
[0008]有利地，外壳的一个或多个壳壁由延展性材料制成。
[0009]优选地，延展性材料包括0.125〃不锈钢。
[0010]有利地，外壳包括自由容积以用于容纳电池由于热失控所排放的材料。
[0011]有利地，该设备进一步包括将外壳通风至远离外壳的环境的通风管。
[0012]优选地，该设备进一步包括通常关闭的排气阀，用于在外壳内部的压力对应于电池故障事件时打开通风管。
[0013]优选地，外壳的壳壁具有用于通风管的开口，并且其中，排气阀包括位于开口处的可破裂膈膜。
[0014]优选地，外壳的壁具有用于通风管的开口，其中排气阀包括延伸穿过开口的爆破隔膜元件，以及保持件和外壳配件，安装在壁的相对侧上以保持爆破隔膜元件在开口中；并且其中，通风管附接至保持件。
[0015]优选地，爆破隔膜元件包括薄半球形隔膜，被配置为当其内部和外部上的绝对压力差超过设计限制时破裂。
[0016]优选地，保持件和壁具有用于压力均衡的对准孔。
[0017]优选地，外壳的至少一个壁具有至少一个孔，被配置为在进行压力均衡的同时允许电池故障事件引起的压力在所述外壳内积聚并且激活所述排气阀。
[0018]优选地，孔被配置为进行压力均衡的持续时间大于排气阀的预定激活时间。
[0019]优选地，孔进一步被配置为在电池故障事件期间限制流入外壳内的空气的质量速率。
[0020]优选地，孔具有约16:1的长度直径比。
[0021]优选地，孔位于通风管附近。
[0022]有利地，外壳包括限定腔的开放部分；用于封闭开放部分的盖；以及用于将盖密封至开放部分的密封件，该密封件包括装载有氧化铁的热稳定性硅构件。
[0023]有利地，该设备进一步包括延伸入外壳内并且气密密封至外壳的绝缘座架，该绝缘座架由可加工玻璃陶瓷组成。
[0024]优选地，该设备进一步包括外壳内用于电连接至电池的导体，该导体具有起到绝缘体套筒作用的铑涂层。
[0025]有利地，该电池是客运交通工具电池。
[0026]根据本公开内容的一方面，提供了一种设备，该设备包括限定腔的金属外壳，除了至少一个压力均衡孔总是打开的之外，该外壳被密封；以及安装在腔内的可充电电池，该电池易受热失控影响。
[0027]有利地，该外壳包括多个壁，壁包括延展性不锈钢。
[0028]根据本公开内容的一方面，提供了一种电池外壳，该外壳包括限定电池腔的多个延展性金属壁，至少一个壁具有压力均衡孔；用于将可充电电池安装在腔内的组件；延伸穿过一个壁的通常关闭的排气阀，该阀被配置为响应于腔压力的变化对应于电池故障事件而打开；以及耦接至排气阀的通风管。
[0029]有利地，电池腔包括自由容积，通过一个壁与排气阀部分限定该自由容积。
[0030]优选地，排气阀包括延伸穿过一个壁中的开口的爆破隔膜元件；以及保持件和外壳配件，位于壁的相对侧以用于保持爆破隔膜元件在开口中；并且其中，通风管附接至保持件。
[0031]优选地，爆破隔膜元件包括薄半球形隔膜，被配置为当其内部和外部上的绝对压力差超过设计限制时破裂。
[0032]优选地，该保持件具有压力均衡孔。
[0033]有利地，孔被配置为用于压力均衡的持续时间大于排气阀的预定激活时间。
[0034]优选地，电池外壳进一步包括延伸入一个壁内并且气密密封至一个壁的绝缘座架，该绝缘座架由可加工玻璃陶瓷组成；以及通过该支架支撑的电连接器。
[0035]优选地，该组件被配置为保持客运交通工具电池。
[0036]根据本公开内容的一方面，提供了缓解容纳可充电电池的外壳中的电池故障后果的方法，该方法包括:在外壳内部的第一环境与外壳周围的第二环境之间持续执行压力均衡；并且如果在表示电池故障事件的第一环境中发生压力急剧变化，则使第一环境通风至远离外壳的第三环境。
[0037]这些特征与功能可以在各种实施方式中独立地实现或者可以在其他实施方式中组合。参考以下描述和附图可以了解实施方式的更多细节。
【附图说明】
[0038]图1是包括可充电电池以及可充电电池的外壳的系统的示意图。
[0039]图2是外壳的示意图。
[0040]图3是缓解包含可充电电池的外壳中的电池故障后果的方法的示意图。
[0041]图4、图5和图6是包括电池外壳的系统的示意图。
[0042]图7是连接至电池外壳的通风管的示意图。
[0043]图8A至图8C是爆破隔膜组件的示意图。
[0044]图9是绝缘座架的示意图。
[0045]图10是安装至外壳的盖面板的电插座的示意图。
[0046]图11是通过滑轨安装至外壳的电池的示意图。
【具体实施方式】
[0047]参照图1，示出了可充电电池110。可充电电池110包括布置在电池底座130中的多个单独的密封电池单元120。各个电池单元120可包括正电极和负电极、用于电极的壳体以及密封在壳体内的电解质。电池单元120的端子可通过母线相互连接。
[0048]电池单元120不限于任何特定的化学物质。实例包括但不限于，锂离子、金属镉和镍氢。根据电池的化学物质，电池单元120可能易受热失控的影响。
[0049]电池单元120不限于任何特定的几何形状。例如，电池单元120可以是棱形的或圆柱形的。
[0050]电池110的容量和电力由电池110所用于的平台的类型指定。在一些实施方式中，电池110用于客运交通工具(例如，飞机、汽车、卡车、公共汽车、火车或者船舶)。
[0051]图1还示出了可充电电池110的外壳140。外壳140限定腔142，并且电池110位于腔142内。外壳140被配置为缓解电池故障后果。
[0052]现在另外参考图2。外壳140可包括用于缓解电池故障后果的一个或多个下述特征。
[0053]外壳140的一个或多个壳壁210由延展性材料制成。延展性材料增强了外壳的能量吸收能力。因此，如果电池故障涉及破裂，其导致从电池110突然释放气体，则该气体冲击延展性壳壁210。延展性壳壁210可吸收来自气体的能量并且变形。
[0054]延展性壁210可由耐腐蚀钢制成。耐腐蚀性对于遭受湿度大的环境来说尤为重要。在一些实施方式中，延展性壁210可由符合美国试验材料协会(ASTM)标准304和321中的至少一个的0.125〃耐腐蚀钢制成。除了耐腐性和