[发明专利]多功能电池封装和绝缘

说明书

本公开涉及多功能电池封装和绝缘。公开了涉及用于多功能电池封装和绝缘的系统、方法和设备。在一个或多个实施方式中，电池组包括多个电池单元。电池组还包括块体，块体包括形成在块体内的多个凹部。在一个或多个实施方式中，每个凹部均将所述多个电池单元中的一个电池单元容纳在所述块体内。在至少一个实施方式中，块体包括低密度陶瓷纤维增强泡沫，低密度陶瓷纤维增强泡沫是多孔的，使得气体或液体能穿过块体以冷却电池组。在一个或多个实施方式中，块体的至少一部分用包括预浸渍(预浸)有纤维的陶瓷浆料复合材料的陶瓷基复合(CMC)材料覆盖。在一些实施方式中，CMC材料经由窑烧制块体而固化。

技术领域

本公开涉及电池。具体地，本公开涉及多功能电池封装和绝缘。

背景技术

当今的锂离子电池单元容易受到热失控的影响。这以火的形式提出了相当大的安全问题。同样，一个电池单元放热(即经历热失控)会导致相邻电池单元中的温度升高，从而引起放热电池单元在整个电池单元阵列中的级联效应。另外，优选的是在电池单元的整个生命周期中保持电池单元的温度恒定，以确保最佳性能并防止电池单元过早失效。

当前的解决方案包括不绝缘或将电池单元阵列封装在高密度聚氨酯(HDPE)或其他类似塑料材料的块体中。尽管此解决方案试图防止单个电池单元失控的级联效应，但是它过于沉重，并且由于HDPE的不渗透性而无法进行充分的冷却。从本质上讲，电池单元被包裹在无孔聚乙烯热塑性塑料的固体囊中，该囊起着包含热量而不是消散热量的作用。

鉴于前述，需要改进的电池单元封装和绝缘设计。

发明内容

本公开涉及用于多功能电池封装和绝缘的方法、系统和设备。在一个或多个实施方式中，电池组包括多个电池单元。所述电池组还包括块体，所述块体包括形成在所述块体内的多个凹部，其中，每个凹部均将所述多个电池单元中的一个电池单元容纳在所述块体内。在一个或多个实施方式中，所述块体包括低密度陶瓷纤维增强泡沫，所述低密度陶瓷纤维增强泡沫是多孔的，使得气体或液体能穿过所述块体以冷却所述多个电池单元。

在一个或多个实施方式中，所述多个电池单元中的至少一个电池单元是锂离子电池单元、镍镉电池单元、镍锌电池单元和/或镍-金属氢化物电池单元中的至少一者。在一些实施方式中，所述锂离子电池单元是锂钴氧化物电池单元、锂锰氧化物电池单元、磷酸铁锂电池单元、锂镍锰钴氧化物电池单元、锂镍钴铝氧化物电池单元、钛酸锂电池单元或锂硫电池单元。

在至少一个实施方式中，所述低密度陶瓷纤维增强泡沫是低密度氧化物陶瓷纤维增强泡沫。在一些实施方式中，所述低密度陶瓷纤维增强泡沫包括氧化铝-硼硅酸盐。

在一个或多个实施方式中，所述块体的表面的至少一部分被局部硬化。

在至少一个实施方式中，所述块体的表面的至少一部分用陶瓷基复合(CMC)材料覆盖。在一个或多个实施方式中，所述陶瓷基复合(CMC)材料包括预浸渍(预浸)有纤维的陶瓷浆料复合材料。在一些实施方式中，所述陶瓷基复合(CMC)材料经由在窑中烧制所述块体而固化。

在一个或多个实施方式中，所述块体的所述多个凹部中的至少一个凹部的内表面用所述陶瓷基复合(CMC)材料涂覆。

在至少一个实施方式中，所述块体被配置为使气体或液体在所述块体的内部内以Z字形的方式穿过。在一些实施方式中，在所述块体内加工或形成有至少一个冷却孔，使得气体或液体能经由所述至少一个冷却孔穿过所述块体。

在一个或多个实施方式中，一种用于冷却电池组的系统包括：所述电池组，所述电池组包括多个电池单元和块体，所述块体包括形成在所述块体内的多个凹部，其中，每个凹部均将所述多个电池单元中的一个电池单元容纳在所述块体内。在一个或多个实施方式中，所述块体包括低密度陶瓷纤维增强泡沫，所述低密度陶瓷纤维增强泡沫是多孔的，使得气体或液体能穿过所述块体。所述系统还包括泵，所述泵用于泵送气体或液体穿过所述块体以冷却所述块体内的所述多个电池单元。