[发明专利]惰化含锂电池和相关容器的方法

说明书

技术领域

本公开一般地涉及含锂电池和容纳锂离子电池的容器，所述锂离子电池已经被单独的六氟化硫(SF₆)或六氟化硫(SF₆)与其他惰性气体的混合物惰化。本公开也涉及用单独的SF₆或SF₆与其他惰性气体的混合物惰化含锂电池和容纳含锂电池的容器的方法。

背景技术

锂离子电池是可再充电电池类型的家族的成员，在锂离子电池中，锂离子在放电期间从阳极移动到阴极，并且在充电时从阴极移动回到阳极。锂离子电池在许多消费电子产品中是常用的，因为它们是用于便携式电子产品的可再充电电池中最流行的类型之一。

将锂离子电池并入增加范围的产品的增长的普及可能至少部分基于下列事实：锂离子电池具有最好的能量密度之一、没有(或最小的)记忆效应和未使用时电荷仅缓慢损失。通过利用锂，锂离子电池具有小的比重和高的电化学反应性，其可存储其他可再充电电池例如Ni-Cd或Ni-MH电池的能量的二到三倍。除了消费性产品，锂离子电池在汽车工业和航空航天应用中的普及也在增长，因为相对轻量的锂离子电池可提供与传统铅酸蓄电池相同或相似的电压而没有铅酸蓄电池相关的“额外的”重量。

尽管锂离子电池有积极的特性，但是已经有与它们的用途相关的担忧。锂离子电池引起的不期望的加热和着火已经被称为“热失控”。在这种情况下，例如，单个电池中的受损的隔板(compromised separator)可导致内部短路，其引起电池的严重的内部加热直到受损的电池(compromised cell)放出热气和内部(易燃的)电池材料。不幸地，严重的加热和/或从受损的电池排放材料可经常提供足够的热到邻近的电池，引起邻近的电池也开始排放热气和内部(易燃的)电池材料。

热失控的一些原因包括内部短路(如之前提到的)、电池的过度充电，或二者的结合。过度充电导致电池的阴极一侧的加热。在向锂离子电池充电时，锂离子被从阴极材料中拉出并插入阳极材料。然而，在此过程中，锂离子被从中提取的阴极材料在晶体结构方面变得不稳定。在通常情况下，控制锂离子电池以便从阴极提取的锂离子的量不超过一定的水平。然而如果发生过度充电，过度水平的锂离子从阴极材料被拉出并且导致阴极材料的晶体结构倒塌，导致放热反应的发展。从此反应产生的热可启动邻近电池的相继排放(例如，热失控)。

用于处理热失控的目前的方法通常依赖于使用包含相变材料的凝胶包(gel packs)。这种方法依赖于在一个或多个含锂蓄电池组电池的组间的物理界面插入凝胶包。例如，包含相变材料的凝胶包可包裹在每一个蓄电池组电池周围以吸收从有故障的蓄电池组电池产生的热。通常，凝胶包利用含水的水凝胶作为相变材料，其中储存在水凝胶中的水一经蓄电池组电池的过热进行蒸发。也就是说，水凝胶中的水蒸发以能够从过热电池吸收大量的热以减小含锂电池的热失控的可能性。然而使用凝胶包中的相变材料遭受很多缺点。尽管如此，例如，一个蓄电池组电池的故障从电池释放含锂电解质气体，暴露锂金属到周围空气中的湿气，其产生易燃的氢气。此外，如果凝胶包覆盖电池的表面不充分，热失控仍可发生。也就是说，凝胶包只能提供单个电池的局部直接表面覆盖，这可能严重地限制这种系统解决蓄电池组电池中温度峰值的能力。与凝胶包的使用相关的表面区域覆盖缺点限制了这种处理热失控的方法的有效性。

至少因为这些原因，仍然需要防止和/或抑制含锂电池和容纳含锂电池的容器中的热失控的方法。

简述