[实用新型]能量存储设备

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请是2015年10月2日提交的美国临时专利申请No.62/236,512 的非临时申请并要求其优先权，该美国临时专利申请全文并入本文中以作为参考。

政府资助声明

本实用新型是依据美国能源部授予的No.DE-AR0000392合同在政府支持下进行的。政府对本实用新型享有一定的权利。

技术领域

广泛地说，本公开内容涉及能量存储装置的能量存储组件，其中该能量存储组件被构造成减少、防止和/或消除归可因于能量存储装置或能量存储组件内的增压的故障(例如这会引起热事件和/或火灾)。更具体地说，本公开内容涉及设置有密封壳体/外壳并且被构造成保持各个能量存储装置的能量存储装置组件的各种实施例。在本公开内容的一个或多个实施例中，能量存储组件设置有以下中的至少一者：利用成形操作(例如，双重卷边接缝)构造的密封的(例如，气密密封的)壳体；设置有穹顶状致动器的电流中断装置；和/或设置有刻痕图案以限定排气路径和埋头孔的压力排放口。在一些实施例中，能量存储组件设置有防止在密封壳体内积累压力的故障机构，该密封壳体被构造成容纳多个能量存储装置。

背景技术

能量存储装置(例如，电池、超级电容器等)会经历其中发生很高的放热反应的热事件，这会导致失控的热反应和/或火灾。这会导致能量存储装置所在的或附接的底层设备/产品受损(以及设备/产品用户或旁观者的安全问题)。能量存储装置的一个这样的示例是锂离子电芯部件(锂离子电池单元)。

由于锂离子电池组件与其它电池或输电系统相比封装更密集，因此存在这样的风险，即：组件中的一个电池单元被损坏的故障可能导致整个系统中的爆炸和火灾扩散(级联)失控。在一些情况下，这种损坏可以来自外部事件(例如碰撞和火灾)，也可以来自内部事件，例如无意的过度充电(例如由于充电的电子器件故障或由于制造过程产生的金属颗粒导致的内部短路)。

实用新型内容

包括电池(例如，锂离子电池)的能量存储组件遭受两种故障机制，这两种故障机制都释放大量的热能。一旦冲击电池单元/模块(例如，面包卷结构 (jellyroll))，则能量存储单元会被刺穿，释放大量的热能。此外，能量存储装置的化学组分可能老化，在热失控事件中释放高速热能，这会触发该能量存储组件(例如，电池组)的其它能量存储装置中的链式反应热失控。

广泛地说，本公开内容涉及保护装置的各种实施例(即，防止由例如充电偏差、能量存储装置缺陷、冲击事件和/或热事件引发的压力增大)，保护装置可与电池组件结合使用，以减少、防止和/或消除能量存储组件(例如，可再充电的电池单元、锂离子电芯部件和/或电池单元)的故障模式。

更具体地说，本公开内容涉及设置有以下部件的能量存储组件的各种实施例：密封壳体/容器(例如，通过焊接或成形操作而密封)；电流中断装置，电流中断装置构造有壳体，以使得通过电流中断装置的部件电断开能量存储组件的连通电流；排气部件/装置，排气部件/装置构造成在预定压力下排出壳体内的加压气体；和设置在壳体中并且设置在密封内罐的外侧壁之间的能量吸收材料(例如，有时称为热剂)被设置成以便(1)当能量储存组件的内部达到预定压力时电断开；(2)当能量储存组件的内部达到预定压力时排气；(3)从冲击事件(即，碰撞、下落等)吸收能量(动能)以减少、防止和/或消除压力事件或热事件；和/或(4)吸收热能和/或熄灭/阻止火焰以减少、防止和/或消除对电池单元中的相邻电池单元和/或产品形式/设备(电池存在于其中)的火灾损坏。

在一些实施例中，本公开内容涉及保护装置(例如，电流中断装置和/或排气口/排气区域)的各种实施例，保护装置被构造成当与容纳多个能量存储装置 (例如，密封或未密封的电池单元)的密封壳体/外壳结合使用时防止压力增大超过预定水平。