用于减轻热逸溃事件的电池、电池部件及相关方法和装置

摘要

本发明涉及用于减轻热逸溃事件的电池、电池部件及相关方法和装置。在此公开的示例包括一种电池，该电池包括限定腔室的外壳，该外壳包括第一端壁和与该第一端壁相对的第二端壁，布置在该外壳的该腔室中的电池单元，布置在该外壳的该腔室中的负载分散器，该负载分散器与该第一端壁间隔开，该电池单元布置在该负载分散器与该外壳的该第二端壁之间，负载分散器至少部分地压缩负载分散器和第二端壁之间的电池单元。

说明书

技术领域

本发明总体涉及电池，更具体地，涉及用于减轻电池的热逸溃(thermal runaway)事件的电池、电池组件及相关方法和装置。

背景技术

电池(例如锂离子电池)的热逸溃事件发生在电池的温度在正常操作温度范围之外快速波动时，导致存储在电池中的能量的突然释放，这进一步增加了电池的温度并且进一步持续释放能量。这些事件可能导致电池故障并且可能影响包含电池的船只或载具(例如，飞行器)的操作。有许多情况可能导致电池的热逸溃事件的发生，包括短路或对电池的冲击。电池设计、监控和维护是降低电池中热逸溃事件风险的重要因素。

发明内容

本发明内容不是本说明书的详尽概述。它既不旨在标识说明书的关键或重要元素，也不旨在描绘说明书的任何范围特定示例或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现本说明书的一些概念，作为本公开中呈现的更详细描述的序言。

本文公开的示例电池包括限定腔室的外壳。外壳包括第一端壁和与第一端壁相对的第二端壁。示例电池还包括设置在外壳的腔室中的电池单元和设置在外壳的腔室中的负载分散器。负载分散器与第一端壁间隔开。电池单元设置在负载分散器和外壳的第二端壁之间。负载分散器至少部分地压缩负载分散器和第二端壁之间的电池单元。

本文公开的示例性系统包括电池，该电池包括限定腔室的密封外壳。该系统还包括设置在外壳的腔室中的电池单元，以及在入口端口和出口端口之间具有流体通道的冷却板。冷却板用于降低电池的温度。

本文公开的另一示例电池系统包括电池。该电池包括限定腔室的密封外壳。该外壳包括侧壁，该侧壁中形成有开口。电池单元设置在外壳的腔室中，隔膜连接到侧壁并覆盖开口。电池系统还包括设置在外壳外部并与隔膜相邻的穿孔针，使得当腔室中的压力增加时，隔膜向外弯曲并被穿孔针穿孔。

本文公开的示例性飞行器包括推进器，驱动推进器以产生推力的电动机，以及向电动机供应电力的电池。该电池包括限定腔室的外壳。外壳由镍铬合金构成。电池包括在腔室中的电池单元。

附图说明

图1是其中可以实现本文所公开的一个或更多个示例电池和/或示例电池系统的示例飞行器。

图2A和图2B是根据本公开的教导构造的示例外壳的相对侧的透视图。

图3A和图3B以解构的形式示出了图2A和图2B的示例外壳的示例。

图4A和图4B是可由包括电池单元的图1的飞行器实现的示例电池的顶部透视图。

图5A至图5C是将电池单元安装到图4B的示例电池的外壳中的安装过程的透视图。

图6A和图6B是图4A的示例性电池的一部分的俯视图和右俯视图，该示例性电池包括负载分散器和调节器连杆。

图7A和图7B是包括肋和负载分散器的图4A的示例电池的俯视图和右俯视图。

图8A和图8B分别是图4A和图4B的电池的包括连接到排气管的开口的一部分的右上透视图。

图9A是示例性排气管道的顶部透视图。

图9B是沿着A-A线截取的图9A的示例排气管道的截面视图。

图10是包括通过歧管连接的图4A的多个示例电池的示例电池系统的右上透视图。

图11是包括外部冷却板的图4B的示例电池的电池系统的顶部透视图。

图12是示例中心冷却板的左上透视图。

图13是图12的中央冷却板的视图，该中央冷却板设置在图4A的电池的内部的两个相邻排电池单元之间。

图14是示例性卷绕冷却板的顶部透视图。

图15是包括设置在电池内部的图14的卷绕冷却板的图4A的示例电池的一部分的视图。

图16是连接到流体泵的图15的电池。

图17示出了用于图4A和图4B的示例电池中的示例双壁外壳的顶部透视图和顶视图。

图18是包括石墨片和能量吸收材料的示例电池的一部分的顶部透视图。

附图未按比例绘制。相反，在附图中可以放大层或区域的厚度。虽然附图示出了具有清晰的线和边界的层和区域，但是这些线和/或边界中的一些或全部可以是理想化的。实际上，边界和/或线可以是不可观测的、混合的和/或不规则的。通常，在整个附图和随附的书面说明书中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。如这里所使用的，除非另有说明，术语“上面”描述两个部分相对于地球的关系。如果第二部分具有在地和第一部分之间的至少一个部分，则第一部分在第二部分之上。同样，如这里所使用的，当第一部分比第二部分更靠近地球时，第一部分“低于”第二部分。如上所述，第一部分可以在第二部分的上方或下方，具有以下一个或更多个：其间的其他部分，其间没有其他部分，第一部分和第二部分接触，或第一部分和第二部分没有彼此直接接触。如在本专利中所使用的，陈述任何部分(例如，层、膜、区域、区或板)以任何方式在另一部分上(例如，定位在另一部分上，定位在另一部分上，布置在另一部分上或形成在另一部分上等)指示所提及的部分与另一部分接触，或所提及的部分在另一部分上方，其中一个或更多个中间部分位于其间。如本文所用，除非另外指明，否则连接参考(例如附接，联接、连接和接合)可包括由连接参考所参考的元件之间的中间构件和/或那些元件之间的相对运动。因此，连接参考不一定意味着两个元件直接连接和/或彼此成固定关系。如本文所用，表述任何部分与另一部分“接触”被定义为意指在两个部分之间没有中间部分。

除非另外明确说明，否则在本文中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的描述符，而不暗示或以其它方式指示优先级、物理次序、列表中的布置和/或排序的任何含义，而是仅用作标签和/或任意名称来区分元件以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“第一”可用于指代详细描述中的元素，而相同的元素可在权利要求中用不同的描述符诸如“第二”或“第三”来指代。在这样的情况下，应当理解，这样的描述符仅仅用于清楚地标识例如可能共享相同名称的那些元素。

具体实施方式

诸如锂离子电池的电池通常用于诸如电动车辆的载具中。例如，电动飞行器典型地包括一个或更多个锂离子电池，以给用于使飞行器飞行的一个或更多个电动机和/或飞行器上的其他电系统供电。电池还可以用在燃料动力载具中，用于储存要在车厢中使用的电力和/或用于载具上的其它电系统。

电池具有其中电池最有效和安全地工作的工作温度范围。当电池的温度快速升高超过工作温度范围时，会发生热逸溃事件。温度的快速升高导致电池过度释放能量，这进一步升高温度并使能量释放持续。这会导致电池过热、失效和/或影响电池的运行，从而影响包含电池的载具的运行。诸如短路、电池处理不当、对飞行器的冲击或机械故障等因素都可能导致电池温度升高并引起热逸溃事件。

电池和电池环境的机械稳定性和热管理是减轻电池中热逸溃事件发生的重要方面。例如，电池的外壳或壳体应足够耐用以承受电池环境的温度升高，以容纳热逸溃并对周围元件提供热保护。电池技术中的关键障碍是通过最小化电池的重量来最大化电池的能量密度。目前，大多数电池外壳由重的加强铝制成，这有效地降低了它们所容纳的电池的能量密度。

本文公开了减轻电池的热逸溃事件的不利影响的示例电池、电池部件以及相关方法和装置。本文公开的示例电池包括外壳和设置在外壳中的一个或更多个电池单元(例如，锂离子单元)。在一些示例中，外壳由薄壁镍铬合金(例如

本文还公开了用于电池的示例性通风口或排气管道，用于在发生热逸溃事件时从电池释放高压流体。例如，示例电池外壳可包括通气开口和覆盖通气开口的隔膜。在一些示例中，穿孔针设置在示例外壳的外部并且与示例隔膜相邻。如果发生热逸溃事件，则外壳内的压力增加，这迫使隔膜向外弯曲。如果外壳内部的压力达到特定点，则隔膜被穿孔针刺破。然后，外壳中的高压流体和/或气体排出，这降低了外壳爆破的可能性。

在此还公开了用于维持电池单元在电池外壳内部的安装压力的示例负载分散器。一个示例性负载分散器可以包括螺纹调节器连杆。另一示例性负载分散器可包括连接到相对侧壁的第一肋和第二肋，以与负载分散器接合，从而将电池单元保持在其安装压缩状态。

在此还公开了冷却机构，其中冷却板可以布置在示例外壳的外部、位于该外壳的内部、在多排电池单元之间、和/或沿着围绕这些电池单元的外壳的壁，以减少热。在一些示例中，电池包括设置在电池单元之间的石墨(例如，NeoGraf

本文所公开的示例可单独使用或与本文所述的其它示例组合使用。

图1示出了示例性飞行器100，其中，可以实现在此公开的一个或更多个示例性电池和/或示例性电池系统。在该示例中，飞行器100是电动飞行器。在其他示例中，飞行器100可以是由其他装置(例如，燃料驱动的)驱动的载人飞行器或无人飞行器。图1所示的飞行器100是电动垂直起降(VTOL)飞行器，而在其他示例中，飞行器100可以是另一类型的飞行器(例如，固定翼飞行器，诸如直升机或四角飞行器等旋翼飞行器)。如图1所示，示例性飞行器100具有多个垂直升力推进器102(其中一个在图1中示出)，每个垂直升力推进器102由相应的电动机104(其中一个在图1中示出)驱动以产生用于起飞的推力。飞行器100还可以具有由马达(例如，电动机)驱动以产生向前推力的向前推进器106。本文公开的示例电池和/或电池系统可用于向发动机104(以及驱动前推进器106的发动机)和/或飞行器100上的任何其他电系统提供电力。本文公开的示例包括设置在飞行器100的机身108(例如，机架)内的一个或更多个电池。

图2A和图2B是根据本公开的教导构造的示例外壳200的相对侧的透视图。示例外壳200可以实现为图1的飞行器100中的电池，以包含一个或更多个电池单元(图4A中所示)。这里给出的示例性外壳200是长方体形的。更具体地，外壳200具有第一侧壁202、与第一侧壁202相对的第二侧壁204、连接在第一侧壁202和第二侧壁204之间的第一端壁206、以及连接在第一侧壁202和第二侧壁204之间并与第一端壁206相对的第二端壁208。在其他示例中，外壳200可以具有其他形状和/或包括多于四个侧壁/端壁。外壳200还包括：底壁210，底壁210联接到第一侧壁202；第一端壁206；第二侧壁204和第二端壁208，用于限定外壳200的基部或底部。这样，外壳200限定了腔室212，以容纳可设置在腔室212内的电池单元或其它电池元件。外壳200包括由第一侧壁202、第二侧壁204、第一端壁206、第二端壁208和底壁210形成的容器213。

在本文所公开的示例中，外壳200具有分别固定到第一侧壁202和第二侧壁204中的每一个的顶部边缘216、218，以及分别固定到外壳200的第一端壁206和第二端壁208中的每一个的顶部边缘220、222的埋头唇缘214。这样，埋头唇缘214沿着外壳200的顶部215横向移动。在其他示例中，外壳200可以具有不同形状的唇缘，例如平坦的或肋状的。在该示例中，外壳200的埋头唇缘214在外壳200的制造过程中通过焊接，铜焊等预先形成并固定到顶部边缘216、218、220和222。在其它示例中，埋头唇缘214或其它形状的凸缘可在外壳200的制造之后通过类似技术安装。

示例外壳200具有在长方体形外壳200的每个拐角224、226、228和230处冲压的埋头拐角补片，以匹配每个第一侧壁202和第二侧壁204以及第一端壁206和第二端壁208的顶部边缘216、218、220、222。在其他示例中，在每个拐角224、226、228和230处的拐角补片可以具有与沿着外壳200的顶部215横贯的埋头唇缘214相似的形状，或者可以具有不同的形状，例如肋状的或扁平的。在其他示例中，外壳200可以具有不同数量的拐角补片或没有拐角补片。

在该示例中，外壳200具有盖232，盖连接到容器213以在容器中限定腔室212。具体地，在该示例中，盖232联接到第一侧壁202和第二侧壁204以及第一端壁206和第二端壁208，并与底壁210相对以限定顶部215。因此，当盖232设置在外壳200的顶部215上时，盖232封闭容器213以在外壳200内形成封闭的腔室212。在一些示例中，当盖232联接到容器213时，外壳200被气密地密封。示例性盖232可以由类似于外壳200的材料构成，例如在该示例中的镍铬合金，或者可以由不同于外壳200的材料构成。在一些示例中，盖232可以被构造成与埋头唇缘214重叠以搁置在外壳200的顶部215上。在其它示例中，盖232不与埋头唇缘214重叠，而是密封到第一侧壁202和第二侧壁204的顶部边缘216、218以及第一端壁206和第二端壁208的顶部边缘220、222。盖232可以用密封剂或粘合剂(例如，3MTM高温密封剂1137、Loctite

图3A和图3B以解构的形式示出了图2A和图2B的外壳200的两个示例的俯视图。如图3A所示，解构的外壳300可以由单片材料(例如镍-铬合金，如

如图3B所示，在其他示例中，解构的外壳320可以由三片材料(例如

图4A和图4B是可由包括电池单元的图1的飞行器100实现的示例电池400和402的顶部透视图。图4A的示例电池400包括图2A和图2B的外壳200。图4A示出了示例电池400，其中，电池单元404垂直定向地设置在外壳200的腔室212内。图4A所示的电池400的外壳200包括图2A和图2B的外壳200的修改版本，并且可以包括在此公开的附加元件。盖232(图2A)也已被移除。图4B示出了示例电池402，其中，电池单元406水平定向地设置在水平外壳410的腔室408内。水平外壳410可以与外壳200基本相同，但具有不同的形状。如图4A和图4B所示，每个电池400、402包括多个电池单元404、406。本文公开的示例包括分别设置在每个外壳200、410的腔室212、408中的128个电池单元404、406。在其他示例中，电池400、402可以包括任何数量的电池单元404、406(例如，一个电池单元、16个电池单元、200个电池单元等)。然而，应了解，电池400、402的能量密度随着电池单元404、406的数目减少而减小，且因此限制电池400、402的性能容量和循环寿命。相反，增加电池400、402中的电池单元404、406的数量的折衷是增加电池400、402的质量，这也可能限制包含电池400、402的飞行器100的性能。示例电池400、402包括使用锂离子电池实现的电池单元404、406。在其它示例中，电池单元404、406可使用其它类型的电池单元(例如，锂聚合物电池、镍镉电池或镍金属氢化物)来实施。在一些示例中，电池单元404、406被分组为区段或块。在一些示例中，电池单元404、406是袋状电池，而其它示例可包括圆柱形电池组电池或棱柱形电池。在所示示例中，电池单元404、406分别在图4A的外壳200的第一端壁206和第二端壁208与图4B的外壳410的第一端壁412和第二端壁414之间布置成单排。在其他示例中，电池单元404、406可以被安排成两排或更多排或其他构型。在一些示例中，电池单元404、406分别由图4A的外壳200的底壁210和图4B的外壳410的底壁支撑并搁置在其上。在其他示例中，电池单元404、406可以与外壳200、410的基部间隔开。在一些示例中，外壳200、410包括电池单元404、406可搁置在其上的特征。在电池400、402的使用或操作期间，电池环境的温度可增加，并且如果不受控制，可导致电池单元404、406中的一者或一者以上中的热逸溃事件且导致电池故障。

在图4A所示的示例中，电池400的每个电池单元404具有第一端子416(例如，第一接片)和第二端子418(例如，第二接片)。在示例电池400中，电池单元404在外壳200的腔室212内垂直定向，使得第一端子416和第二端子418面向外壳200的顶部215(例如，盖)。电池单元404的第一端子416可以是带正电的端子，电池单元404的第二端子418可以是带负电的端子。图4A的示例电池包括设置在外壳200的腔室212中的第一母线420和第二母线422。在一些示例中，第一母线420和第二母线422搁置在电池单元404的顶部上。在其他示例中，第一母线420和第二母线422与电池单元404的顶部间隔开。

在图4A所示的示例中，电池400包括联接到外壳200的第一端壁206的外部的第一母线连接器426(例如，surlokTM母线连接器)和第二母线连接器428。例如，第一连接器426和第二连接器428可以分别将第一母线420和第二母线422连接到一个或更多个外部电路，例如电气电路。在此示例中，电池单元404的第一端子416联接(例如，电联接)到第一母线420且第二端子418联接到第二母线422。第一母线420和第二母线422可以由诸如金属(例如铜，铝等)的导电材料构成。照此，第一母线420和第二母线422将电池单元404的第一端子416和第二端子418电联接至第一母线连接器426和第二母线连接器428。在一些示例中，第一母线连接器426和第二母线连接器428分别焊接(例如激光焊接)到第一母线420和第二母线422。在其他示例中，第一总线连接器426和第二总线连接器428可以以其他方式分别联接到第一母线420和第二母线422。

如图4B所示，电池402的电池单元406设置在腔室408中并水平定向。在一些示例中，与图4A的电池400的垂直取向相比，这种类型的电池取向是有利的。例如，根据飞行器的空间容量或设计，电池402的设计可以更好地符合飞行器的设计目标和要求。这样，电池单元406的第一端子430和第二端子432面向外壳410的第一侧壁434和第二侧壁436。在其他示例中，电池单元406的第一端子430和第二端子432可以面向外壳410的中心或中心线。在一些示例中，电池402可包括设置在电池单元406的顶部和第一侧壁434之间的第一母线以及设置在电池单元406的顶部和第二侧壁436之间的第二母线。示例电池402包括联接到外壳410的第一端壁412的外部的第一母线连接器438(例如，surlokTM母线连接器等)和第二母线连接器440。如以上结合图4A的电池400所描述的，第一连接器438和第二连接器440可以将第一母线和第二母线分别联接到一个或更多个外部电路。在此可以理解的是，在该图中的第一母线和第二母线以及图4B的母线连接器438、440可以与图4A的第一母线420和第二母线422以及母线连接器426、428基本上相同并且如上所述。

图5A至图5C示出了以水平配置将电池单元406安装到图4B的示例电池402的外壳410中的设施500的透视图。如图5A所示，在示例电池402的制造期间，一排502电池单元406被装配并装载到示例夹具504中。示例夹具504可以是长方体形状，以使得能够安装电池单元并随后从夹具移除电池单元。在一些示例中，固定装置504可以具有基本上类似于外壳410的尺寸。示例夹具504可以具有一个或更多个侧壁和/或端壁，这些侧壁和/或端壁是切开的或中空的，以使得能够将电池单元放置到夹具504中和/或从夹具504移除电池单元。在一些示例中，当电池单元406焊接在一起时，固定装置504维持施加在电池单元406上的堆叠压力。在将电池单元406安装到外壳410中之后且在示例电池400的操作期间，维持施加到电池单元406的压力以减轻电池单元406的移动。维持电池单元406上的安装压力对于在电池402的寿命期间优化电池单元406的电和热性能也是重要的。

图5B示出了装载有一排502焊接的电池单元406的夹具504在外壳410的顶部506上的放置。在该示例中，固定装置504与外壳410中的空间对齐，一排502电池单元406将布置在该空间中。如图5B所示，第二排508电池单元406已经安装到外壳410中。在此示例中，多排502、508电池单元406在外壳410内水平定向。在该示例中，多排502、508电池单元406的第一端子430和第二端子432面向外壳410的中心或中心线。在其他示例中，电池单元406的第一端子430和/或第二端子432面向外壳410的第一侧壁434和第二侧壁436(图4B)。

图5C示出了将一排502电池单元406安装到外壳410的腔室408中。在安装过程中，将一排502焊接的电池单元406从固定件504移除并设置到外壳410的腔室408中，同时将固定件保持在外壳410的顶部506上方。这样，当电池单元406被放置到外壳410的腔室408中时，一排502电池单元406维持所施加的安装压力。一旦电池单元406被安装到外壳410中，在示例电池402的操作期间，当电池单元406布置在外壳410中时，施加到电池单元406的压力被维持。这样，所施加的压力减轻了电池单元406在外壳410内的移动，以减少在电池402工作期间对电池单元406的损坏。

图6A和图6B示出了示例电池400的一部分，其包括负载分散器602和用于压缩电池单元404的调节器连杆603、604、605。图6A示出了示例电池400的一部分的俯视图，该示例电池400包括负载分散器602和调节器连杆603、604、605。图6B示出了包括负载分散器602和调节器连杆603、604、605的示例电池400的一部分的右上透视图。在图6A至图6B中，图4A中所示的母线420、422和母线连接器426、428(由虚线表示)已被移除。然而，应当理解，这些元件包括在图6A至图6B的示例电池中。如图6A所示，示例性负载分散器602设置在外壳200的腔室212中。在该示例中，负载分散器602是具有第一侧边缘606和第二侧边缘608的矩形板，以分别与外壳200的第一侧壁202和第二侧壁204配合。在其他示例中，负载分散器602可以具有其他形状。在一些示例中，负载分散器602例如

图7A和图7B示出了图4A的示例电池400的俯视图和右俯视图，该示例电池400可以由图1的飞行器100使用肋702a、702b和负载分散器704来实现，以压缩外壳200内的电池单元404。在图7A至图7B中，图4A中所示的母线420、422和母线连接器426、428(由虚线表示)已被去除。然而，应当理解，这些元件包括在图7A和图7B的示例电池中。图7A示出了示例电池400的一部分的顶部透视图，该示例电池400包括肋702a、702b和负载分散器704以压缩外壳200内的电池单元404。图7B示出了示例性电池400的一部分的右上透视图，该示例性电池400包括肋702a、702b和负载分散器704外壳200内的电池单元404。作为调节器连杆603、604、605(图6A和图6B)的另选方案，示例电池400可以包括布置在外壳200内部的第一肋702a和/或第二肋702b，以在负载分散器702上施加和/或维持压力。本文公开的示例包括联接到外壳200的第一侧壁202的第一肋702a和联接到外壳200的第二侧壁204的第二肋702b。在一些示例中，肋702a、702b可以弯曲成半圆形，其中肋702a、702b的弯曲表面706分别面对第一侧壁202和第二侧壁204。肋702a、702b的弯曲表面706在曲率的两侧变平成面板708，以与第一侧壁202和第二侧壁204重叠和配合。在该示例中，肋702a、702b的弯曲表面706的每一侧上的平板708将肋702a、702b分别联接到第一侧壁202和第二侧壁204。这样，负载分散器704与肋702a、702b的平板708接合，以将负载分散器704维持在至少部分地压缩设置在负载分散器704和外壳200的第二端壁(图2A)之间的电池单元404和/或增加电池单元404在腔室212中的稳定性的位置。在其他示例中，肋702a、702b可以具有不同的构型，例如三角形。在一些示例中，肋702a、702b可以使得负载分散器704能够布置在距第一端壁206一定距离处，以形成用于电池元件(例如，母线，母线连接器等)的空间。在一些示例中，肋702a、702b由镍-铬合金(例如

在热逸溃事件期间，电池内部的压力可能增加，并且如果不被控制，可能导致电池爆裂。因此，为了减轻电池爆破，本文公开的示例提供了用于在热逸溃事件期间从电池释放加压流体和/或气体的示例排气管道。图8A和图8B分别示出了图4A至图4B的电池400和402的一部分的右上透视图，其包括开口802、804以能够连接到示例性排气管。在此示例中，开口802、804可将排气口或排气管分别联接到外壳200、410，以在电池400、402中的热逸溃事件期间实现压力均衡和/或释放流体或气体。如图8A至图8B所示，开口802、804可设置在示例性包封件200、410的第一端壁206、412上。在其他示例中，开口802、804可以设置在外壳200、410的不同侧壁和/或端壁上。在一些示例中，开口802、804可以将通气口或排气管道(在图9A和图9B中示出)连接到电池400、402的外部。在其他示例中，外壳200、410可以包括多于一个开口802、804以将多于一个排气管道联接到电池400、402。

图9A示出了可如上所述联接到图4A至图4B的外壳200、410的示例性排气管道900的顶部透视图。图9B展示示例排气管道900的截面视图。在一些示例中，排气管道900联接到外壳200、410的开口800，802(图8A和图8B)，并且因此在电池400、402的外部。如图9A和图9B所示，排气管道900为圆柱形，而在其它示例中，排气管道900可具有不同的几何形状。在此公开的示例包括布置在排气管道900内部的隔膜902。这样，隔膜902连接到外壳200、410的第一端壁206、412，从而分别覆盖开口802、804。在该示例中，排气管道900包括设置在排气管道900内部的穿孔针904。示例性的穿孔针904具有三个支撑针906a、906b、906c，这三个支撑针906a、906b、906c联接到排气管道900的内表面908，以将穿孔针904相对于隔膜支撑和保持在适当位置。在其它示例中，穿孔针904可具有不同数量的支撑针906a-906c。穿孔针904筒可以由能够承受高温的材料例如塑料构成。在该示例中，穿孔针904设置在外壳200、410的外部并与隔膜902相邻。当外壳200、410的腔室212、408内的压力增加时，隔膜902向外延伸以与穿孔针904接触，从而导致刺穿或刺破隔膜902，如图9B所示。这样，在电池400、402中的热逸溃事件期间，当外壳200、410内的压力超过阈值时，由穿孔针904刺破隔膜902使得压力(例如，气体和/或流体积聚)能够排空电池400、402的腔室212、408。因此，从电池400、402排出加压流体和/或气体降低了电池400、402爆破的可能性。

在一些示例中，隔膜902由诸如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)(

图10示出了包括多个示例电池400a、400b、400c、400d的示例电池系统1000的右上透视图，每个示例电池400a、400b、400c、400d与图4A的电池400基本相同，由歧管1002连接。如图10所示，排气管道900从每个电池400a-d的外壳200的开口802(图8A)延伸。在该示例中，排气管道900连接到歧管1002以形成可在图1的示例飞行器100中实现的示例电池系统1000。这样，歧管1002连接每个电池400a-400d的排气管900。歧管1002因此可在热逸溃事件期间将加压气体和/或流体从电池400a-400d中的一个或更多个引导到飞行器100的机身108内部或外部的下游位置。

在电池的温度升高期间，促进电池环境内的热管理对于减轻热逸溃事件且因此减轻电池故障是重要的。本文公开的示例描述了用于在热逸溃事件期间或在电池温度升高期间实现电池的热管理的若干冷却机构。本文所揭示的示例可组合成单独实施的单个示例电池，或以其任何组合实施。

图11示出了包括使用图4B的电池402实现的示例电池402a、402b的电池系统1100的右上透视图。电池系统1100可包括设置在外壳410的顶部1104上的外部1102，以与外壳410的第一侧壁和第二侧壁和/或第一端壁和第二端壁(图4A和图4B)接合。在一些示例中，外部冷却板1102可以包括设置在外部冷却板1102中的入口端口1108和出口端口1110之间的流体通道1106。例如，如果电池402a的温度升高，则冷却流体可被泵送通过外部冷却板1102的入口端口1108，以循环通过流体通道1106并通过出口端口1110排出，以降低外壳410(图4B)内的电池单元406的温度，从而降低电池402a的温度。冷却流体可以是非导电介电流体(例如，丙二醇、乙二醇等)。

在该示例中，外部冷却板1102设置在两个相邻电池402a和402b之间。如图11所示，电池402a和402b可以堆叠，因此，外部冷却板1102可以与电池的顶部1104(例如盖)和/或设置在第一电池顶部上的第二电池的底部接合。示例性外部冷却板1102可以平放在外壳410的顶部1104上，以使得电池能够如图11所示彼此堆叠。在一些示例中，系统1100包括多个电池402和多个冷却板1102，其中电池402布置成堆叠，并且冷却板1102中的相应冷却板布置在电池402中的相应电池之间。应当理解，入口端口1108和出口端口1110是设置在外壳410的顶部1104上的外部冷却板1102和设置在图11的电池402a和402b之间的外部冷却板1112的部件。

在一些示例中，根据飞行器100中的设计要求和可用空间，与将外部冷却板应用到垂直定向的电池相比，联接到水平定向的电池的外部冷却板1102可以是有利的。然而，将外部冷却板1102、1112应用于水平取向的电池402a、402b的另一优点是改善了电池冷却。具体地，该电池设计使得外部冷却板1102、1112能够与设置在外壳410中的每个电池单元406的长轴接触，从而更快地冷却每个电池单元406。此外，如图11所示的堆叠电池使得外部冷却板1112接触系统中每个电池外壳的顶部和底部，从而改善电池系统内的热接触。在其他示例中，图11的示例电池可具有设置在外壳410内部的内部冷却板，以与电池单元406的顶部接合，从而便于电池402a、402b的热管理。因此，使用内部冷却板可使电池系统的电池去耦，以减轻跨越电池的热逸溃传播。

用于减轻热逸溃事件的另选示例可由图4A的示例电池400实施，其中，电池单元404在外壳200的腔室212中垂直定向。图12示出了示例中心冷却板1200的左上透视图。在一些示例中，中央冷却板1200可以包括设置在入口端口1204和出口端口1206之间的一个或更多个流体通道1202。在一些示例中，中心冷却板1200可以由金属(例如，不锈钢、镍-铬合金等)或其他材料构成和/或可以具有不同于图12中所示的几何形状。中心冷却板1200可以例如通过增材制造来铸造或构造。

图13是图12的中央冷却板的视图，该中央冷却板布置在图4A的电池内部的两相邻排的电池单元之间。如图13所示，中心冷却板1200可以沿着示例电池400的中心设置在外壳200内的两个相邻排1208a、1208b电池单元之间。因此，冷却板1200可以至少部分地布置在外壳200的腔室212中并且与电池单元404接合。如图13所示，图4A的电池400的外壳200包括入口端口1302和/或出口端口1304(例如，外壳中的开口)，以使中心冷却板1200的入口端口1204和出口端口1206能够延伸穿过外壳200的端壁208。如图13所示，中心冷却板1200的入口端口1204和/或出口端口1206延伸出外壳200的第二端壁208。在其他示例中，中心冷却板1200可以定向成使得入口端口1204和/或出口端口1206延伸穿过第一端壁206或第一侧壁202和/或第二侧壁204。在该示例中，外壳200的入口端口1302和/或出口端口1304与中心流体通道1200的入口端口1204和/或出口端口1206对齐。中心冷却板1200的入口端口1204和/或出口端口1206可以分别在每个入口端口1302和/或出口端口1304处气密地密封到外壳200。在一些示例中，外部流体回路可联接到入口端口1302和/或出口端口1304以泵送冷却流体通过中心冷却板1200的流体通道1202。

图14和图15示出了用于促进图4A的示例电池400中的热管理的可选示例冷却机构。图14示出了示例性卷绕冷却板1400的右上透视图。图15是图4A的示例电池400的一部分的视图，包括设置在电池400内部的图14的卷绕冷却板1400。如图15所示，环绕冷却板1400可设置在外壳200的内部，以沿着外壳200的第一侧壁202和第二侧壁204和第二端壁208横向移动。卷绕冷却板1400可以至少部分地围绕外壳200内的电池单元404，并且因此与设置在外壳200的腔室212和/或第一侧壁202和第二侧壁204和/或第二端壁208中的电池单元404接合。在一些示例中，卷绕冷却板1400具有由弧形部分1403连接的两个基本直线部分1401，1402，其中直线部分1401，1402基本彼此平行。这样，示例性卷绕冷却板1400可以通过例如金属铸造、挤压制造或增材制造来构造，并且由诸如不锈钢和/或铝的材料制成(这对于具有高热导率可能是有利的)。回到图14，卷绕冷却板1400包括流体通道1404。在一些示例中，流体通道1404可以包括布置在入口端口1406和出口端口1408之间的一个或更多个流体通道。图15的电池400是移除了元件(例如，母线420、422、母线连接器426、428、通风口802)的图4A的电池400。如图15所示，示例外壳200可具有：入口端口1502，其设置在第一端壁206的第一侧1504上以与卷绕冷却板1400的入口端口1406联接；以及出口端口1506，其设置在第一端壁206的与第一侧1504相对的第二侧1508上，以与卷绕冷却板1400的出口端口1408联接。卷绕冷却板1400的入口端口1406和/或出口端口1408可气密地密封到外壳200的入口端口1502和/或出口端口1506。在其它示例中，卷绕冷却板1400可以定向成使得入口端口1406和/或出口端口1408延伸出外壳200的第二端壁208(例如，后部)，以使得卷绕冷却板1400能够与外壳200的第一侧壁202和第二侧壁204以及第一端壁206接合。

在一些示例中，本文公开的电池400可包括设置在单个电池单元404之间的一个或更多个柔性石墨片1510(例如，NeoGraf

图16示出了连接到流体泵1600的图15的电池400和卷绕冷却板1400。在该示例中，外壳200的入口端口1502和出口端口1506能够连接到外部流体泵1600。流体泵1600可将冷却流体1602循环到第二输入流体通道1604中，第二输入流体通道1604联接到外壳200的入口端口1502且穿过环绕式冷却板1400的流体通道1404以降低电池400的温度。冷却流体1602然后可经由联接到外壳200的出口端口1506的第二输出流体通道1606离开卷绕冷却板1400，以返回到流体泵1600中的流体贮存器1608。在该示例中，温度传感器1610设置在外壳200内部以测量外壳200内部的温度。在一些示例中，温度传感器1610可以在电池400使用的所有时间或以时间间隔测量温度。在该示例中，流体泵1600包括控制器1612，当外壳200内的温度超过阈值温度时，控制器1612启动流体泵1600以通过冷却板1400泵送或循环冷却流体1602。这样，当外壳200内的温度低于阈值温度时，控制器1612可以停用流体泵1600。

图17示出了与本文所公开的示例电池400、402一起使用的示例双壁外壳1700的顶部透视图和顶视图。在一些示例中，外壳1700可以具有设置在第一组侧壁和/或端壁内部的第二组侧壁和/或端壁。例如，第一组壁可以是侧壁1702、1704和端壁1706和1708以限定外壳。第二组壁可以是侧壁1710、1712和端壁1714、1716，它们对应于外壳1700的每个侧壁和端壁。在一些示例中，第一组侧壁和第二组侧壁和/或端壁可以由空间1718分开以接纳冷却流体。在其他示例中，布置在第一组侧壁/端壁与第二组侧壁/端壁之间的空间1718可以接纳能量吸收材料，例如微囊化相变材料(PCM)(例如，微粒、粉末、流体等)，以吸热，从而有助于降低电池中的电池温度。在其它示例中，外壳1700以及上述外壳200和410可包括设置在腔室1720和/或腔室212、408内的能量吸收材料1722。在图17中，示例能量吸收材料1722被示为外壳1700的腔室1720中的阴影区域。

在一些示例中，多于一个的冷却机构或材料可设置在腔室212内，以便于在热逸溃事件期间冷却电池400。图18示出了电池400的一部分，其包括石墨片1510a、1510b、1510c(例如，NeoGraf

本文已经公开了用于减轻电池的热逸溃事件的示例性方法、系统、装置和制品。以下段落提供本文所公开的示例的各种示例和示例组合。

示例1是一种电池，所述电池包括：外壳，所述外壳限定腔室，所述外壳包括第一端壁和与所述第一端壁相对的第二端壁；电池单元，所述电池单元布置在所述外壳的所述腔室中；以及负载分散器，所述负载分散器布置在所述外壳的所述腔室中，所述负载分散器与所述第一端壁间隔开，所述电池单元布置在所述负载分散器与所述外壳的所述第二端壁之间，所述负载分散器至少部分地压缩在所述负载分散器与所述第二端壁之间的所述电池单元。

示例2包括示例1的电池，所述电池还包括设置在外壳的第一端壁和负载分散器之间的调节器连杆，调节器连杆用于调节负载分散器在腔室中的位置。

示例3包括示例2的电池，调节器连杆包括螺母和当螺母旋转时可相对于螺母移动的脚部。

示例4包括示例1至3中任一项的电池，其中，外壳包括：第一侧壁，所述第一侧壁在第一端壁与第二端壁之间；以及第二侧壁，所述第二侧壁与第一侧壁相对，并在第一端壁与第二端壁之间，电池还包括联接至第一侧壁上的第一肋，以及联接至第二侧壁上与第一肋相对的第二肋，负载分散器与第一肋和第二肋相接合，第一肋和第二肋用于将负载分散器维持在至少部分地压缩电池单元的位置。

示例5包括示例4的电池，其中，第一肋焊接到第一侧壁并且第二肋焊接到第二侧壁。

示例6包括示例1至5中任一项的电池，所述电池还包括在负载分散器和第二端壁之间的多个电池单元。

示例7是包括电池的系统。电池包括限定腔室的密封外壳。系统还包括设置在外壳的腔室中的电池单元，以及在入口端口和出口端口之间具有流体通道的冷却板，冷却板用于降低电池的温度。

示例8包括示例7的系统，其中，所述外壳是双壁的。

示例9包括示例7或8的系统，所述系统还包括多个电池和多个冷却板，电池布置成堆叠，相应的冷却板布置在相应的电池之间。

示例10包括示例7至9中任一项的系统，其中，所述电池在所述外壳的所述腔室中包括能量吸收材料。

示例11包括示例10的系统，其中，能量吸收材料是微囊化相变材料。

示例12包括示例10或11的系统，其中，能量吸收材料是介电流体。

示例13包括示例7至10中任一项的系统，其中，冷却板至少部分地布置在外壳的腔室中。

示例14包括示例13的系统，其中，冷却板的入口端口和出口端口延伸穿过形成在外壳的端壁中的相应开口。

示例15包括示例13或14的系统，其中，电池包括布置在外壳的腔室中的多个电池单元，这些电池单元被安排成第一排和邻近第一排的第二排，并且其中，冷却板布置在第一排与第二排之间。

示例16包括示例13至15中任一项的系统，其中，电池包括布置在外壳的腔室中的多个电池单元，并且其中，冷却板具有由第三弧形部分连接的第一直线部分和第二直线部分，第一直线部分平行于第二直线部分，冷却板至少部分地围绕这些电池单元。

示例17包括示例16的系统，所述系统还包括柔性石墨片，所述柔性石墨片设置在两个电池单元之间，柔性石墨片与冷却板接合，柔性石墨片将热从两个电池单元传递到冷却板。

示例18包括示例7至17中任一项的系统、用于测量外壳内部的温度的温度传感器、冷却流体的贮存器、泵以及控制器，在外壳内部的温度超过阈值温度时，所述控制器激活泵以泵送冷却流体穿过冷却板。

示例19包括示例18的系统，其中，当外壳内部的温度低于阈值温度时，控制器停用泵。

示例20是一种包括电池的电池系统，其中，所述电池包括：限定腔室的密封外壳，所述外壳包括端壁，所述端壁具有形成在所述端壁中的开口；设置在所述外壳的所述腔室中的电池单元；以及连接到所述端壁并覆盖所述开口的隔膜。示例20的电池系统还包括设置在外壳外部并邻近隔膜的穿孔针，使得当腔室中的压力增加时，隔膜向外弯曲并被穿孔针穿孔。

示例21包括示例20的电池系统，电池系统进一步包括在开口处从外壳延伸的排气管道，排气管道用于在隔膜被刺破时将加压流体从腔室引导到下游位置。

示例22包括示例21的电池系统，其中，所述穿孔针设置在所述排气管道的内部。

示例23包括示例20至23中任一项的电池系统，其中，所述电池是第一电池，所述外壳是第一外壳，所述开口是第一开口，并且所述排气管道是第一排气管道，所述电池系统还包括第二电池、在所述第二外壳中的第二开口处从所述第二电池的第二外壳延伸的第二排气管道、以及联接所述第一排气管道和所述第二排气管道的歧管。

示例24包括示例20至23中任一项的电池系统，其中，隔膜由聚四氟乙烯构成。

示例25是飞行器。飞行器包括推进器、驱动推进器以产生推力的电动机、以及向电动机供应电力的电池。示例25的电池包括：外壳，所述外壳限定腔室，外壳由镍-铬合金构成；以及电池单元，电池单元在腔室中。

示例26包括示例25的飞行器，其中，所述外壳是气密密封的。

示例27包括示例25或26的飞行器，其中，所述外壳包括具有开口顶部的容器，以及联接到所述容器以在其中限定所述腔室的盖。

示例28包括示例27的飞行器，其中，所述盖经由紧固件联接到所述容器。

示例29包括示例27或28的飞行器，其中，电池在盖和容器的顶部边缘之间包括密封剂，以将盖固定到容器的顶部边缘。

示例30包括示例25至29中任一项的飞行器，其中，电池单元是锂离子电池单元。

“包括”和“包含”(及其所有形式和形式)在本文中用于开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包括”或“包含”(例如，包括，包含，包含，包括，具有等)作为前序或在任何种类的权利要求叙述中时，应当理解，可以存在附加的要素，术语等而不落入相应权利要求或叙述的范围之外。如这里所使用的，当短语“至少”被用作例如权利要求的前序中的过渡术语时，它以与术语“包括”和“包含”是开放式的相同方式是开放式的。当例如以诸如A、B和/或C的形式使用时，术语“和/或”是指A、B、C的任何组合或子集，例如(1)单独的A、(2)单独的B、(3)单独的C、(4)A与B、(5)A与C、(6)B与C、以及(7)A与B和与C。如本文在描述结构，组件，项目，对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B、以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实现。类似地，如本文在描述结构，组件、项目、对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B、以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一者的实现。如本文在描述过程，指令，动作，活动和/或步骤的执行或执行的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B、以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实现。类似地，如本文在描述过程，指令，动作，活动和/或步骤的执行或执行的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在指代包括(1)至少一个A、(2)至少一个B、以及(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实现。

如本文所用，单数引用(例如，“一”、“一个”、“第一”、“第二”等)不排除多个。这里使用的术语“一”或“一个”实体是指一个或更多个该实体。术语“一”(或“一个”)、“一个或更多个”和“至少一个”在本文中可互换使用。另外，尽管各个特征可以被包括在不同的示例或权利要求中，但是这些特征可以被组合，并且包括在不同的示例或权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或不利的。

从上文可以理解，已经公开了减轻电池中的热逸溃事件的示例性方法、系统、装置和制品。所公开的方法、系统、装置和制品提供了耐用且重量轻的电池外壳和用于提供电池的热控制并容纳热逸溃事件同时解决先前热管理和容纳技术的限制的示例。

虽然本文已经公开了某些示例性方法、系统、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖了完全落入本专利的权利要求的范围内的所有方法、系统、装置和制品。

以下权利要求通过引用结合到本详细描述中，其中，每个权利要求独立地作为本公开的单独示例。