[发明专利]用于阻滞或防止电池中的热失控的材料和方法

说明书

技术领域

本公开的领域涉及包含电池的电荷存储装置以及用于阻滞或防止热事件诸如热失控的方法。

背景技术

现有技术中的许多潜在有用的热事件化学阻滞剂可干扰控制电池的主功能的电化学过程。

现有技术中的防止可导致热失控（runaway）的高度局部化的电流状况（HLCC）的一种方法已经涉及对在HLCC状况下电化学地聚合的电解质添加剂的使用。聚合反应关闭（封堵）电池隔板的孔隙（使离子的输送停止），增加电阻，并且从而防止高电流的进一步经过或进一步局部化的生热贡献状况。

发明内容

一个实施例包含可再充电的电荷存储装置，包括用于阻滞或防止该可再充电的电荷存储装置的热失控的事件可触发的材料。

另一实施例包含可再充电的存储装置，该存储装置包含多个热可膨胀的中空聚合物微球，所述微球包含在球体中的具有低沸点的核心材料，使得在加热后，壳体软化，并且核心材料充分膨胀以阻滞或防止该可再充电的存储装置的热失控。本发明的另一实施例包含热可膨胀的微球，所述微球包含低重量的颗粒填料，其包含推进剂，该推进剂被围陷在微球内并且被配置和布置成使得，微球在加热之后在直径上膨胀和/或改变长宽比，足以防止或阻滞布置有微球的可再充电的电荷存储装置的热失控。

本发明的另一实施例包含包括低密度、热可膨胀的无机填料的形状记忆聚合物的合并，该填料被配置和布置成在温度突然上升之后自膨胀。本发明的另一实施例包含充满电绝缘热可膨胀的填料的形状记忆聚合物。在一个实施例中，包含电绝缘热可膨胀的填料的形状记忆聚合物可包含在可再充电的电荷存储装置中，用于阻滞或防止该可再充电的电荷存储装置的热失控。

一个示例性实施例包含可再充电的电荷存储装置，包含布置在所述可再充电的电荷存储装置内用于阻滞或防止热失控的材料。

一个实施例包含被包含在所述微囊体内的热阻滞剂化学物类，其中所述微囊体适于在所述电荷存储装置的不稳定的温度上升之前或期间在被暴露于触发事件时释放所述化学物类。

另一实施例包含避免或防止可再充电的电荷存储装置中的热失控的方法，该方法包含：提供布置在所述电荷存储装置内的微囊体；其中所述微囊体含有在所述微囊体内的热阻滞剂化学物类；以及在所述电荷存储装置的不稳定的温度上升之前或期间，在所述微囊体被暴露于触发事件时，使所述化学物类从所述微囊体释放。

其它实施例将从在下文中提供的详细的描述变得明显。应理解，详细的描述和特定示例，在公开示例性实施例的同时，仅旨在用于说明的目的并且不旨在限制本发明的范围。

本发明还提供如下方案：

1. 一种可再充电的电荷存储装置，包括：

布置在所述可再充电的电荷存储装置内的微囊体；以及

包含在所述微囊体内的热阻滞剂化学物类，其中所述微囊体适于在所述电荷存储装置的不稳定的温度上升之前或期间在被暴露于触发事件时释放所述化学物类。

2. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述电荷存储装置包括车辆电池和车辆超级电容器中的至少一种。

3. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述电荷存储装置包括锂离子电池。

4. 根据方案3所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池包括非水碳酸酯电解质。

5. 根据方案4所述的装置，其特征在于，所述碳酸酯选自由乙烯和聚丙烯组成的组。

6. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述微囊体被布置在包括所述电荷存储装置的电极和电解质中的至少一个内。

7. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述微囊体被布置成与包括所述电荷存储装置的电极和分离器中的至少一个相邻。

8. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述微囊体被夹在包括电极和分离中的至少一个的电池部件之间以维持分离距离。

9. 根据方案1所述的所述的装置，其特征在于，所述化学物类选自由含有机磷的化合物组成的组。

10. 根据方案1所述的所述的装置，其特征在于，所述化学物类选自由金属氢氧化物、卤代化合物、增效剂、以及三氧化锑组成的组。

11. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述化学物类包括聚合引发剂。

12. 根据方案11所述的装置，其特征在于，所述聚合引发剂选自由呋喃、硫代乙酸S-苯脂、路易斯酸、以及路易斯碱组成的组。

13. 根据方案1所述的装置，其特征在于，所述微囊体包括聚合物壳体以及含有所述化学物类的核心。