包括相變材料的單元載體制造技術

電池載體包括含有相變材料的相變材料隔室。相變材料具有在電池單元的正常操作溫度與電池單元的自加熱點之間的相變溫度，并且當被加熱到相變溫度時，相變材料從固態轉變為液態或從液態轉變為氣態。

Unit Carriers Including Phase Change Materials

The battery carrier comprises a phase change material compartment containing a phase change material. The phase change material has the phase change temperature between the normal operating temperature of the cell unit and the self-heating point of the cell unit, and when heated to the phase change temperature, the phase change material changes from solid to liquid or from liquid to gas.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包括相變材料的單元載體
本公開涉及包括相變材料的單元載體(cellcarrier)。
技術介紹
化石燃料在工業用途和消費者用途中均作為能源繼續被取代?；剂媳蝗〈囊环N方式是用電動機代替內燃機。用電動機代替內燃機通常涉及用燃料箱交換電池模塊，其中電池模塊提供用以操作電動機所需的電力。電池模塊通常包括以串聯和并聯中的一種或兩種方式電連接的多個電池單元。一種示例類型的電池單元是“袋裝單元(pouchcell)”，其中傳統電池單元的剛性外部由柔性袋代替。柔性且導電的接片從袋的邊緣延伸出來并焊接到單元的電極上，電極則被包含在袋內；這些接片允許單元電連接到負載。袋裝單元通常具有鋰聚合物電池化學性質。用傳統電池單元的剛性外部交換柔性袋減小了電池模塊的重量，但降低了單元的固有結構完整性。為了補償這種完整性的降低，電池模塊中的每個袋狀單元通常安置在電池單元載體內，并且電池單元載體物理耦合在一起，以形成具有足夠結構完整性以用于實際應用的堆疊組件。堆疊組件容納在外殼內，該外殼保護堆疊組件免受環境影響。
技術實現思路
根據第一個方面，提供了一種單元載體。該單元載體包括用于接納電池單元的單元隔室；熱耦合到單元隔室的相變材料隔室；和位于相變材料隔室中的相變材料。相變材料具有在電池單元的正常操作溫度與電池單元的自加熱點(self-heatingpoint)之間的相變溫度。當被加熱到相變溫度時，相變材料從固態轉變為液態或從液態轉變為氣態。電池單元可以是能夠在正常操作溫度范圍內操作的，并且相變溫度可以在正常操作溫度范圍的上限與電池單元的自加熱點之間。相變溫度可以是相變材料的熔化溫度。單元隔室可以包括背襯，當電池單元處于單元隔室中時，電池單元抵靠該背襯放置，并且背襯可以包括相變材料隔室的壁。相變材料可以直接接觸背襯。載體可以包括從背襯延伸的凸起邊緣，并且該凸起邊緣可以包括在背襯的一側上的單元隔室的周界的至少一部分和在背襯的相對側上的相變材料隔室的周界的至少一部分。相變材料隔室蓋可以與背襯相對并且被耦合到凸起邊緣。相變材料隔室可以是流體密封的。相變材料可以具有100kJ/kg與500kJ/kg之間的熔化潛熱(latentheatofmelting)。相變材料的熔化溫度可以在80℃與120℃之間。根據另一個方面，提供了一種電池模塊，其包括單元載體組件的堆疊。單元載體組件中的每個單元載體組件包括單元載體和電池單元。單元載體包括：用于接納電池單元的單元隔室；熱耦合到單元隔室的相變材料隔室；和位于相變材料隔室中的相變材料。相變材料具有在電池單元的正常操作溫度與電池單元的自加熱點之間的相變溫度。當被加熱到相變溫度時，相變材料從固態轉變為液態或從液態轉變為氣態。對于彼此直接接觸的任何兩個相鄰單元載體組件，相鄰單元載體組件之一的相變材料位于相鄰單元載體組件的電池單元之間。相鄰單元載體組件之一的相變材料隔室可以直接接觸相鄰單元載體組件中的另一個。電池模塊還可以包括熱沉(heatsink)，該熱沉被熱耦合到堆疊，并且單元載體組件中的每個單元載體組件還可以包括導熱片，該導熱片定位成將熱量從電池單元傳導到熱沉。導熱片可以被層疊在電池單元上并且從單元隔室向外延伸到單元載體的與熱沉接觸的邊緣。相鄰單元載體組件之一的相變材料隔室可以直接接觸相鄰單元載體組件中的另一個的導熱片。電池單元可以是能夠在正常操作溫度范圍內操作的，并且相變溫度可以在正常操作溫度范圍的上限與電池單元的自加熱點之間。相變溫度可以是相變材料的熔化溫度。單元載體組件中的每個單元載體組件的單元隔室包括背襯，當電池單元處于單元隔室中時，電池單元抵靠該背襯放置，并且背襯可以包括相變材料隔室的壁。相變材料可以直接接觸背襯。單元載體組件中的每個單元載體組件的單元載體可以包括從背襯延伸的凸起邊緣，并且該凸起邊緣可以包括在背襯的一側上的單元隔室的周界的至少一部分和在背襯的相對側上的相變材料隔室的周界的至少一部分。單元載體組件中的每個單元載體組件的單元載體還可以包括相變材料隔室蓋，其與背襯相對并且被耦合到凸起邊緣。相變材料隔室可以是流體密封的。相變材料可以具有100kJ/kg與500kJ/kg之間的熔化潛熱。相變材料的熔化溫度可以在80℃與120℃之間。該
技術實現思路
不一定描述所有方面的整個范圍。在閱讀以下具體實施例的描述后，其他方面、特征和優點對于本領域普通技術人員將是顯而易見的。附圖說明在附圖中，其示出了一個或多個示例實施例：圖1A和圖1B分別是包含相變材料的單元載體的一個示例實施例的前透視圖和后透視圖。圖2是根據一個示例實施例的表示具有和不具有相變材料的加熱的圖。圖3A是包括單元載體組件的堆疊的電池模塊的示例實施例的橫截面，每個單元載體組件包括相變材料。圖3B是圖3A的單元載體組件之一的分解圖。圖4A至4C是表示經歷熱失控的電池單元的溫度(圖4A)、包括含有正在經歷熱失控的電池單元的單元載體的一部分的相變材料的溫度(圖4B)、和與正在經歷熱失控的電池單元相鄰的電池單元的溫度(圖4C)的圖。圖5A分別是單元載體組件的堆疊的示例實施例的透視圖，每個單元載體組件包括相變材料。圖5B是圖5A的一個單元載體組件的分解圖。具體實施方式在某些極端情況下，在鋰離子電池單元內可能發生稱為“自加熱”的情況，這可能導致電池單元進入稱為“熱失控(thermalrunaway)”的狀態。“自加熱(self-heating)”是指自增強的放熱反應，其使電池單元加熱到超過電池單元僅由外部加熱源加熱所產生的溫度的溫度。自加熱開始的溫度稱為“自加熱點(self-heatingpoint)”?！盁崾Э亍笔侵刚答佭^程，通過該過程，電池單元的溫度由于放熱反應而增加。例如，放熱反應可能是由于從電池單元放電過量或在過熱的環境中操作電池單元所致。最終，不受控制的熱失控導致一個或兩個電池單元的溫度和壓力增加到電池單元可能燃燒、爆炸或兩者的程度。當電池單元的堆疊中的一個單元經歷熱失控時，該單元釋放的熱量可導致相鄰單元也經歷熱失控，從而開始可能是災難性的鏈式反應。本文描述的各實施例涉及使用相變材料(“PCM”)來吸收當單元進入熱失控時由其釋放的熱量，從而抑制相鄰單元中的熱失控。圖1A和圖1B分別示出了單元載體100的一個實施例的前透視圖和后透視圖。單元載體100包括背襯102，袋裝單元118(圖3A、3B和5B中所示)抵靠背襯102而被緊固。出于結構完整性的目的，背襯102可以是相對剛性的，或者可以是相對柔性的。袋裝單元118的緊固例如可以通過以下中的一種或多種完成：使用將單元118緊固到背襯102的粘合劑，通過夾緊機構(未示出)將單元118抵靠背襯102而夾緊，當單元載體100包括堆疊組件300(圖3中所示)的一部分時通過相鄰單元載體100將單元118壓靠在背襯102上。從背襯102的前側垂直延伸的是沿著背襯102的頂部邊緣延伸的頂壁104a，沿著背襯102的底部邊緣延伸的底壁104b，延伸穿過背襯102的左側部分的左壁104c，以及沿背襯102的右部延伸的右壁104d；這四個壁104a-d共同界定了用于接納袋裝單元118的單元隔室124。最左邊的壁122a沿著背襯102的左邊緣延伸，并且最左邊的壁122a、左壁104c、頂壁104a和底壁104b本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種單元載體，包括：(a)單元隔室，用于接納電池單元；(b)相變材料隔室，其被熱耦合到所述單元隔室；和(c)相變材料，其位于所述相變材料隔室中，其中所述相變材料具有在所述電池單元的正常操作溫度與所述電池單元的自加熱點之間的相變溫度，并且其中當被加熱到所述相變溫度時，所述相變材料從固態轉變為液態或從液態轉變為氣態。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.06.20 US 62/352,2111.一種單元載體，包括：(a)單元隔室，用于接納電池單元；(b)相變材料隔室，其被熱耦合到所述單元隔室；和(c)相變材料，其位于所述相變材料隔室中，其中所述相變材料具有在所述電池單元的正常操作溫度與所述電池單元的自加熱點之間的相變溫度，并且其中當被加熱到所述相變溫度時，所述相變材料從固態轉變為液態或從液態轉變為氣態。2.根據權利要求1所述的單元載體，其中所述電池單元能夠在正常操作溫度范圍內操作，并且其中所述相變溫度在所述正常操作溫度范圍的上限與所述電池單元的所述自加熱點之間。3.根據權利要求1或2所述的單元載體，其中所述相變溫度是所述相變材料的熔化溫度。4.根據權利要求3所述的單元載體，其中所述單元隔室包括背襯，當所述電池單元處于所述單元隔室中時，所述電池單元抵靠所述背襯放置，并且其中所述背襯包括所述相變材料隔室的壁。5.根據權利要求4所述的單元載體，其中所述相變材料直接接觸所述背襯。6.根據權利要求4或5所述的單元載體，其中所述載體包括從所述背襯延伸的凸起邊緣，其中所述凸起邊緣包括在所述背襯的一側上的所述單元隔室的周界的至少一部分和在所述背襯的相對側上的所述相變材料隔室的周界的至少一部分。7.根據權利要求6所述的單元載體，還包括相變材料隔室蓋，其與所述背襯相對并且耦合到所述凸起邊緣。8.根據權利要求3至7中任一項所述的單元載體，其中所述相變材料隔室是流體密封的。9.根據權利要求3至8中任一項所述的單元載體，其中所述相變材料具有100kJ/kg與500kJ/kg之間的熔化潛熱。10.根據權利要求3至9中任一項所述的單元載體，其中所述相變材料的所述熔化溫度在80℃與120℃之間。11.一種電池模塊，包括單元載體組件的堆疊，其中所述單元載體組件中的每個單元載體組件包括：(a)單元載體，其包括：(i)單元隔室，用于接納電池單元；(ii)相變材料隔室，其被熱耦合到所述單元隔室；和(iii)相變材料，其位于所述相變材料隔室中，其中所述相變材料具有在所述電池單元的正常操作溫度與所述電池單元的自加熱點之間的相變溫度，并且其中當被加熱到所述相變溫度時，所述相變材料從固態轉變為液態或從液態轉變為氣態；和(b)電池單元，其位于所述單元隔室內，其中對于彼此直接接觸的任何兩個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·洛克霍斯特，
申請(專利權)人：康福斯能源公司，
類型：發明
國別省市：加拿大,CA