电池及电池组件制造技术

本公开涉及电池及电池组件。电池组件包括设置在电化学电池单元的表面上的热管理多层片，所述热管理多层片包括热绝缘层、设置在热绝缘层的第一侧上的第一热扩散层以及设置在热绝缘层的第二侧上的第二热扩散层。热绝缘层的第二侧上的第二热扩散层。热绝缘层的第二侧上的第二热扩散层。

【技术实现步骤摘要】
电池及电池组件


[0001]本公开内容涉及用于电池、特别地用于延迟或防止锂离子电池中的热失控的热管理多层片。本公开内容还涉及用于制造热管理多层片的方法、电池组件以及包括该热管理多层片的电池。

技术介绍

[0002]由于诸如电动车辆和电网能量存储系统的应用以及诸如电动自行车、不间断供电电池系统和铅酸替代电池的其他多电池单元电池应用的增长，对诸如锂离子电池的电化学能量存储装置的需求持续增长。对于大规格的应用，诸如电网存储和电动车辆，经常使用以串联阵列和并联阵列连接的多个电化学电池单元。一旦电池单元处于热失控模式，由电池单元产生的热可能引起相邻电池单元中的热失控传播反应，可能导致可能点燃整个电池的级联效应。
[0003]虽然已经考虑降低这样的电池的可燃性的尝试，但是大多可能具有缺点。例如，已经考虑通过添加阻燃添加剂或使用本身不可燃的电解质来修改电解质，但是这些方法会负面地影响锂离子电池单元的电化学性能。防止级联热失控的其他方法包括在电池单元之间或电池单元组之间包括增加的绝缘的量，以减少热事件期间的热传递。然而，这些方法可能限制可以实现的能量密度的上限。
[0004]随着对具有降低的热失控风险的电池的需求的增加，相应地需要防止或延迟热、能量或两者向周围电池单元的扩散的用于电池的材料。

技术实现思路

[0005]本文公开了一种电池组件，包括：设置在电化学电池单元的表面上的热管理多层片，所述热管理多层片包括：热绝缘层、设置在热绝缘层的第一侧上的第一热扩散层以及设置在热绝缘层的第二侧上的第二热扩散层。<br/>[0006]还公开了包括上述组件的电池。
[0007]本文还公开了一种热管理多层片，包括：第一高温层压膜，其粘附到可压缩的热绝缘层的第一侧；以及第二高温层压膜，其粘附到可压缩的热绝缘层的第二相对侧，其中，第一高温层压膜包括：设置在第一完整性层的第一侧上的第一热扩散层和设置在第一完整性层的相对的第二侧上的第一粘合层，其中，第一粘合层将第一高温层压膜粘附到可压缩的热绝缘层的第一侧，并且其中，第二高温层压膜包括：设置在第二完整性层的第一侧上的第二热扩散层和设置在第二完整性层的相对的第二侧上的第二粘合层，其中，第二粘合层将第二高温层压膜粘附到可压缩的热绝缘层的第二侧。
[0008]通过以下附图、详细描述、示例和权利要求举例说明上述和其他特征。
附图说明
[0009]以下附图是被提供来说明本公开内容的示例性方面。说明示例的附图不旨在将根
据本公开内容制造的装置限于本文中所阐述的材料、条件或工艺参数。
[0010]图1是用于包括电化学电池单元和冷却片的现有技术的电池的组件的图示；
[0011]图2是包裹的电化学电池单元的一方面的图示；
[0012]图3是包括包裹的电化学电池单元的电池组件的一方面的图示；
[0013]图4是包括冷却剂通道的冷却片的一方面的示意图；
[0014]图5是包括包裹的电化学电池单元的电池组件的一方面的图示；
[0015]图6是热管理多层片的一方面的图示；
[0016]图7是热管理多层片的一方面的图示；
[0017]图8是位于两个电化学电池单元之间的热管理多层片的一方面的图示；
[0018]图9是位于两个电化学电池单元之间的热管理多层片的一方面的图示；
[0019]图10是位于电池单元阵列中的热管理多层片的一方面的图示；
[0020]图11是袋式电池单元电池的一方面的图示；
[0021]图12是包括热管理多层片的电池组件的一方面的图示；
[0022]图13是火焰测试装置的示意图；
[0023]图14是示出火焰测试的结果的温度(℃)对时间(分钟(分))的曲线图；
[0024]图15是热板测试装置的示意图；
[0025]图16是示出热板测试的结果的温度(℃)对时间(分)的曲线图；以及
[0026]图17是示出热板测试的结果的温度(℃)对时间(分)的曲线图。
具体实施方式
[0027]防止包括多个电池单元的电池中的热失控是一个难题，因为与经历热失控的电池单元相邻的电池单元可以从事件中吸收足够的能量以使它们升高至它们的设计操作温度以上，从而触发相邻的电池单元也进入热失控。引发热失控事件的这种传播可能引起连锁反应，在该连锁反应中，随着电池单元向相邻的电池单元传递热，存储装置进入级联系列的热失控。
[0028]防止这样的级联热失控事件发生的一种方法是在相邻电池单元或电池单元组之间并优选地与相邻电池单元或电池单元组接触地放置冷却片，以用于电池单元操作期间的热管理。在电池设计中，冷却片可以将能量从 (一个或多个)电池单元传递到垂直于电池单元和冷却片延伸的冷却板。然而，通常由铝制成的现有技术冷却片也具有高的Z方向热导率，其可以将热从诸如袋式电池单元的电池单元传递到邻近电池单元。在图1中示出了通过与冷却板300组装的现有技术铝冷却片200从电池单元100到邻近电池单元101的这种热传递。箭头示出了从电池单元100到邻近电池单元 101的Z方向热传递。
[0029]为了防止发生级联热失控事件，可以使用热管理多层片来代替冷却片，或者除了冷却片之外还可以使用热管理多层片，以降低Z方向热导率，并且因此减少从电池单元到邻近电池单元的热传递。由热管理多层片提供的热屏障也可以用于电池中的各个部位处，以防止热失控。因此，热管理多层片的使用可以降低任何一个方向或更多个方向上的热导率。热管理多层片还可以提高电池的耐火性。
[0030]因此，本文中描述了用于包括具有热管理多层片的电化学电池单元或电化学电池单元阵列的电池或多个电池的组件，其中，热管理多层片直接设置在电化学电池单元的表
面上(即，接触至少一个表面的至少一部分)。如本文中所用，电化学电池单元(或“电池单元”)是包括阳极、阴极和电解质的电池的基本单元。“电池单元阵列”是指两个或更多个电化学电池单元(例如，两个、五个、二十个、五十个或更多个)的组件。与热管理多层片以及可选地另一电池部件(例如，隔板、集电器、诸如柔性袋的壳体等)相关联的电池单元或电池单元阵列在本文中被称为“电池组件”。电池组件和电池可以包括单个电化学电池单元、单个电池单元阵列或多个电池单元阵列。
[0031]可以使用各种电化学电池单元类型，包括袋式电池单元、棱柱形电池单元或圆柱形电池单元。单个电池单元或电池单元阵列可以位于柔性外壳中，例如位于袋式电池单元中。在一方面，电池单元是锂离子电池单元例如磷酸锂铁、锂钴氧化物或其他锂金属氧化物电池单元。可以使用的其他类型电池单元包括镍金属氢化物、镍镉、镍锌或银锌。
[0032]在一方面，电池组件包括设置在电化学电池单元或电池单元阵列的表面上的热管理多层片。如图2所示，热管理多层片400可以设置在电池单元102的至少两个表面上以提供包裹的电池单元500。热管理多层片包括三层或更多层，并且在下面详细描述。如图2所示，热管理多层片400直接在电池单元102的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池组件，包括：设置在电化学电池单元的表面上的热管理多层片，所述热管理多层片包括：热绝缘层(62)，设置在所述热绝缘层的第一侧的第一热扩散层(61)，以及设置在所述热绝缘层的第二侧的第二热扩散层(63)。2.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述热管理多层片的至少一个表面的整个表面直接设置在所述电化学电池单元的表面上。3.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热管理多层片直接设置在所述电化学电池单元的至少两个表面上。4.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述电化学电池单元是袋式电池单元，并且还包括封装所述电化学电池单元的袋。5.根据权利要求中1或2所述的电池组件，其中，所述第一热扩散层和所述第二热扩散层各自独立地为箔、织造或非织造纤维垫、或聚合物泡沫。6.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述第一热扩散层和所述第二热扩散层各自独立地具有5微米至1000微米的厚度。7.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层具有50微米至15000微米或者50微米至5000微米的厚度。8.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层具有在23℃为0.01W/m*K至1.0W/m*K的热导率。9.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层具有70J/g至350J/g的熔化热。10.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层具有在23℃为0.01W/m*K至1.0W/m*K的热导率和70J/g至350J/g的熔化热。11.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层具有在23℃为0.01W/m*K至0.09W/m*K的热导率。12.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层具有在23℃为0.01W/m*K至0.09W/m*K的热导率和70J/g至350J/g的熔化热。13.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层是能压缩的。14.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层是固体层。15.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，所述热绝缘层是能...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特，
申请(专利权)人：罗杰斯公司，
类型：新型
国别省市：