本公開涉及用于電動(dòng)車輛或其它電動(dòng)裝置的可再充電電池組(例如，鋰離子或鋰金屬電池組)?？蓧核椴迦雽佑糜谠谠俪潆娖陂g限制電池組內(nèi)的內(nèi)部壓力的積累。

背景技術(shù)：

1、圖1顯示了限制在剛性電池組固定裝置中的鋰離子電池組的內(nèi)部電池組壓力(mpa)vs電池組充電循環(huán)數(shù)的實(shí)例的示意圖。當(dāng)鋰離子電池組充電或再充電時(shí)，初始的最小內(nèi)部(壓縮)電池組壓力是有益的。該初始?jí)嚎s內(nèi)部電池組壓力可以為14-120psi(0.1-0.8mpa)。然而，每次對(duì)電池組電池再充電時(shí)，電池都少量膨脹(即腫脹)，當(dāng)電池組電池被限制在剛性電池組固定裝置(即，外殼、罐體、外罩或一對(duì)螺栓固定的剛性板之間)中時(shí)，這導(dǎo)致平均內(nèi)部電池組壓力的凈增加。由于電池組電池內(nèi)部的不可逆電化學(xué)過程，發(fā)生平均內(nèi)部電池組壓力的凈增加。因此，隨著再充電循環(huán)數(shù)的增加，平均內(nèi)部電池組壓力無限制地持續(xù)增加。多次再充電循環(huán)后，壓縮內(nèi)部電池組壓力可高達(dá)1.6mpa(240psi)，如圖1圖示。當(dāng)電池組的內(nèi)部電池組壓力超過臨界閾值時(shí)，電池組可能會(huì)損壞。此類損壞可包括內(nèi)部組件、電極和電氣連接的破壞；以及跨過隔離膜的內(nèi)部枝晶的生長(zhǎng)，這可能導(dǎo)致電短路和隨后的熱失控(tr)。

2、因此，需要一種機(jī)械設(shè)計(jì)，其通過使用設(shè)置在電池組電池的外部固定裝置內(nèi)部的可壓碎插入層，將內(nèi)部電池組壓力的積累自動(dòng)限制和控制到可接受的水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、可再充電電池組在再充電過程中的過度膨脹是一個(gè)重要問題，因?yàn)樵谟邢蘅臻g(例如剛性電池組固定裝置)中膨脹導(dǎo)致電池組內(nèi)部高壓力不受控制地積累，可能導(dǎo)致隔離膜失效和/或在電池組電池中引發(fā)熱失控。在一些實(shí)施方案中，可壓碎泡沫或蜂窩插入層被放置在電池組固定裝置的內(nèi)部，以自動(dòng)限制當(dāng)電池被限制在剛性電池組固定裝置中時(shí)，由于電池組電池的充電引起的膨脹而導(dǎo)致的內(nèi)部電池組壓力的逐漸積累?？蓧核椴迦雽幼鳛殡姵亟M固定裝置的一部分被包含。具有蜂窩或多孔金屬泡沫結(jié)構(gòu)的金屬材料在很寬的壓縮應(yīng)變范圍內(nèi)具有顯著的可壓碎性。

2、在一些實(shí)施方案中，電池組模塊包括：剛性電池組固定裝置；限制在剛性電池組固定裝置中的電池組電池；以及可壓碎插入層，其具有壓碎強(qiáng)度，并且位于與電池組電池相鄰的剛性電池組固定裝置的內(nèi)部。可壓碎插入層和剛性電池組固定裝置協(xié)同配置以在再充電循環(huán)期間將電池組電池內(nèi)部的內(nèi)部電池組壓力積累限制為小于或等于可壓碎插入層的壓碎強(qiáng)度。

3、在一些實(shí)施方案中，可壓碎插入層是金屬蜂窩材料。

4、在一些實(shí)施方案中，金屬蜂窩材料是鋁金屬蜂窩材料。

5、在一些實(shí)施方案中，可壓碎插入層是多孔金屬泡沫材料。

6、在一些實(shí)施方案中，多孔金屬泡沫材料是鋁多孔金屬泡沫材料。

7、在一些實(shí)施方案中，可壓碎插入層具有1至1.5mpa的壓碎強(qiáng)度。

8、在一些實(shí)施方案中，可壓碎插入層注入有聚合物材料以制成注入聚合物的可壓碎插入層。

9、在一些實(shí)施方案中，注入聚合物的可壓碎插入層具有表面，并且電池組模塊還包括含有設(shè)置在注入聚合物的可壓碎插入層的表面上的聚合物材料的附加層。

10、在一些實(shí)施方案中，用于注入聚合物的可壓碎插入層的聚合物選自硅酮、硅酮泡沫、聚氨酯、聚氨酯泡沫、edpm、edpm泡沫、橡膠或橡膠泡沫或其組合。

11、在一些實(shí)施方案中，電池組模塊是鋰離子或鋰金屬電池組模塊。

12、在一些實(shí)施方案中，電池組模塊還包括聚合物夾層，該聚合物夾層設(shè)置為與可壓碎插入層相鄰并且位于剛性電池組固定裝置的內(nèi)部。

13、在一些實(shí)施方案中，電動(dòng)車輛包括：具有乘客室的車身；連接至車身的多個(gè)車輪；連接至車身的一個(gè)或多個(gè)牽引電機(jī)，其可操作以驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的一個(gè)或多個(gè)車輪，從而推進(jìn)電動(dòng)車輛；和牽引電池包，其連接至車身并電連接至一個(gè)或多個(gè)牽引電機(jī)。牽引電池包包括多個(gè)以相互平行的行布置的方形電池組模塊；并且每個(gè)方形電池組模塊包括：剛性電池組固定裝置；限制在剛性電池組固定裝置中的電池組電池；以及具有可壓碎強(qiáng)度的可壓碎插入層，其位于與電池組電池相鄰的剛性電池組固定裝置的內(nèi)部?？蓧核椴迦雽雍蛣傂噪姵亟M固定裝置協(xié)同配置以在再充電循環(huán)期間將電池組電池內(nèi)部的內(nèi)部電池組壓力積累限制為小于或等于可壓碎插入層的壓碎強(qiáng)度。

14、在一些實(shí)施方案中，制造電池組模塊的方法包括：提供電池組電池；提供剛性電池組固定裝置；將電池組電池限制在剛性電池組固定裝置中；和將具有壓碎強(qiáng)度的可壓碎插入層放置在與電池組電池相鄰的剛性電池組固定裝置的內(nèi)部?？蓧核椴迦雽雍蛣傂噪姵亟M固定裝置協(xié)同配置以在再充電循環(huán)期間將電池組電池內(nèi)部的內(nèi)部電池組壓力積累限制為小于或等于可壓碎插入層的壓碎強(qiáng)度。

15、在一些實(shí)施方案中，電池組電池是鋰離子或鋰金屬電池組電池；可壓碎插入層是鋁蜂窩材料或鋁多孔金屬泡沫材料。

16、本發(fā)明公開了以下技術(shù)方案。

17、方案1.電池組模塊，其包括：

18、剛性電池組固定裝置；

19、限制在剛性電池組固定裝置中的電池組電池；和

20、具有壓碎強(qiáng)度的可壓碎插入層，其設(shè)置在與電池組電池相鄰的剛性電池組固定裝置內(nèi)部；

21、其中，可壓碎插入層和剛性電池組固定裝置協(xié)同配置以在再充電循環(huán)期間將電池組電池內(nèi)部的內(nèi)部電池組壓力積累限制為小于或等于可壓碎插入層的壓碎強(qiáng)度。

22、方案2.根據(jù)方案1所述的電池組模塊，其中所述可壓碎插入層包括金屬蜂窩材料。

23、方案3.根據(jù)方案2所述的電池組模塊，其中所述金屬蜂窩材料包括鋁金屬蜂窩材料。

24、方案4.根據(jù)方案1所述的電池組模塊，其中所述可壓碎插入層包括多孔金屬泡沫材料。

25、方案5.根據(jù)方案4所述的電池組模塊，其中所述多孔金屬泡沫材料包括多孔鋁泡沫材料。

26、方案6.根據(jù)方案1所述的電池組模塊，其中所述可壓碎插入層具有1至1.5mpa的壓碎強(qiáng)度。

27、方案7.根據(jù)方案1所述的電池組模塊，其中所述可壓碎插入層注入有聚合物材料以制成注入聚合物的可壓碎插入層。

28、方案8.根據(jù)方案7所述的電池組模塊，

29、其中注入聚合物的可壓碎插入層具有表面；和

30、其中電池組模塊還包括附加層，所述附加層包含設(shè)置在注入聚合物的可壓碎插入層的表面上的聚合物材料。

31、方案9.根據(jù)方案7所述的電池組模塊，其中所述聚合物材料選自硅酮、硅酮泡沫、聚氨酯、聚氨酯泡沫、edpm、edpm泡沫、橡膠、橡膠泡沫或其組合。

32、方案10.根據(jù)方案1所述的電池組模塊，其中所述電池組模塊包括鋰離子或鋰金屬電池組模塊。

33、方案11.根據(jù)方案1所述的電池組模塊，其還包括聚合物夾層，所述聚合物夾層與所述可壓碎插入層相鄰設(shè)置在所述剛性電池組固定裝置的內(nèi)部。

34、方案12.電動(dòng)車輛，其包括：

35、具有乘客室的車身；

36、連接至車身的多個(gè)車輪；

37、連接至車身的一個(gè)或多個(gè)牽引電機(jī)，其可操作以驅(qū)動(dòng)多個(gè)車輪中的一個(gè)或多個(gè)車輪，從而推進(jìn)電動(dòng)車輛；和

38、連接至車身并電連接至一個(gè)或多個(gè)牽引電機(jī)的牽引電池包；

39、其中，牽引電池包包括多個(gè)以相互平行的行布置的方形電池組模塊；和

40、其中，每個(gè)方形電池組模塊包括：

41、剛性電池組固定裝置；

42、限制在剛性電池組固定裝置中的電池組電池；和

43、具有壓碎強(qiáng)度的可壓碎插入層，其設(shè)置在與電池組電池相鄰的剛性電池組固定裝置內(nèi)部；

44、其中，可壓碎插入層和剛性電池組固定裝置協(xié)同配置以在再充電循環(huán)期間將電池組電池內(nèi)部的內(nèi)部電池組壓力積累限制為小于或等于可壓碎插入層的壓碎強(qiáng)度。

45、方案13.根據(jù)方案12所述的電動(dòng)車輛，其中所述可壓碎插入層包括鋁金屬蜂窩材料。

46、方案14.根據(jù)方案12所述的電動(dòng)車輛，其中所述可壓碎插入層包括多孔鋁金屬泡沫材料。

47、方案15.根據(jù)方案12所述的電動(dòng)車輛，其中所述可壓碎插入層具有1至1.5mpa的壓碎強(qiáng)度。

48、方案16.根據(jù)方案12所述的電動(dòng)車輛，其中所述可壓碎插入層注入有聚合物材料。

49、方案17.根據(jù)方案16所述的電動(dòng)車輛，其中所述聚合物材料選自硅酮、硅酮泡沫、聚氨酯、聚氨酯泡沫、edpm、edpm泡沫、橡膠或橡膠泡沫或其組合。

50、方案18.根據(jù)方案12所述的電動(dòng)車輛，其中所述電池組電池包括鋰離子或鋰金屬電池組電池。

51、方案19.制造電池組模塊的方法，所述方法包括：

52、提供電池組電池；

53、提供剛性電池組固定裝置；

54、將電池組電池限制在剛性電池組固定裝置中；和

55、將具有壓碎強(qiáng)度的可壓碎插入層設(shè)置在與電池組電池相鄰的剛性電池組固定裝置的內(nèi)部；

56、其中可壓碎插入層和剛性電池組固定裝置協(xié)同配置以在再充電循環(huán)期間將電池組電池內(nèi)部的內(nèi)部電池組壓力積累限制為小于或等于可壓碎插入層的壓碎強(qiáng)度。

57、方案20.根據(jù)方案19所述的方法，

58、其中所述電池組電池包括鋰離子或鋰金屬電池組電池；和

59、其中所述可壓碎插入層包括鋁蜂窩材料或多孔鋁金屬泡沫材料。