背景技術(shù)：

1、鋰離子(li離子)電池是在電動機(jī)需要快速加速的高放電應(yīng)用(比如電動車輛(ev)和電動工具)中的二次(可充電)電池的優(yōu)選化學(xué)成分。li離子電池包括施涂或沉積在集流體(通常為平面的銅或鋁片材)上的電荷材料、導(dǎo)電粉末和粘結(jié)劑。電荷材料包括陽極電荷材料(通常為石墨或碳)和陰極電荷材料(包括預(yù)定比例的金屬，比如鋰、鎳、錳、鈷、鋁、鐵和磷)，從而定義了li離子電池單元的所謂“電池化學(xué)成分”。li離子電池的再利用回收了大量的電荷材料金屬，否則這些電荷材料金屬通常需要通過采礦和精煉才能從受控源收集。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、對li離子電池(比如ev(電動車輛)電池單元和電池組)的強(qiáng)制放電先于電池單元的物理拆解和攪拌而進(jìn)行，以便再利用電池材料，包括電荷材料金屬、碳和石墨、以及集流體(比如鋁和銅)。強(qiáng)制放電可提取電池單元中的殘余電能，從而避免在再利用期間突然意外釋放殘余能量。封閉設(shè)備對一個或多個電池單元施加物理約束并且將電池上的正極端子和負(fù)極端子接合以進(jìn)行電氣通信。封閉設(shè)備形成頂部和底部夾緊的剛性外殼并且物理地壓緊電池單元，以減少因強(qiáng)制放電產(chǎn)生的任何氣態(tài)產(chǎn)物，該氣態(tài)產(chǎn)物可能會導(dǎo)致電池單元中壓力的積聚。冷卻介質(zhì)流經(jīng)封閉設(shè)備，以便對在放電期間產(chǎn)生的任何多余熱量進(jìn)行熱傳遞。根據(jù)電池單元中剩余的殘余電量，多余的電能通過正極端子和負(fù)極端子放電到零荷電狀態(tài)。施加反向電壓以便有效地強(qiáng)制電流通過陽極，從而強(qiáng)制極性反轉(zhuǎn)，使電池達(dá)到零能量狀態(tài)。反向極性會因電池中集流體退化而導(dǎo)致短路，從而使電池變?yōu)榱夹?。如果在?qiáng)制放電期間發(fā)生熱失控或出現(xiàn)火焰，則封閉設(shè)備中的滅火端口允許注入滅火劑。

2、更詳細(xì)地，ev的li離子電池位于電池組中，通常安裝到車輛底盤。每個電池組包括多個互連的電池單元，每個電池單元包括通向正極端子和負(fù)極端子的陰極材料和陽極材料的結(jié)構(gòu)化布置。對于本文中的配置，li離子電池單元的電池再利用涉及物理拆解電池組，以獲得其中的單獨電池單元以進(jìn)行再利用，這通常涉及壓碎、切碎和研磨，以產(chǎn)生電池單元內(nèi)容物的顆粒團(tuán)塊(即，黑色團(tuán)塊)。

3、遺憾的是，電池單元再利用的傳統(tǒng)方法存在一個缺陷，即再利用流中的電池組的荷電狀態(tài)未知，該荷電狀態(tài)取決于供體車輛、車齡和最后一次使用情況。物理壓碎和切碎電池組和/或電池單元可能會引發(fā)突然釋放殘余電能，從而導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)。因此，本文的配置通過以下方式基本上克服了電池拆解存在的缺點：提供強(qiáng)制放電的電池單元封閉設(shè)備，以便以受控方式快速傳遞來自電池單元的殘余電能，抑制多余的氣體或放熱反應(yīng)，使電池單元變?yōu)榱夹曰蚨栊?，并且在不太可能發(fā)生多余放電的情況下經(jīng)由注水端口實施滅火。

4、進(jìn)一步詳細(xì)地，本文的配置提供了一種用于快速高效放電的電池單元封閉設(shè)備，該電池單元封閉設(shè)備包括頂板和冷卻劑系統(tǒng)，該頂板定位在底板上方以使至少一個電池單元壓緊在該頂板與該底板之間，該冷卻劑系統(tǒng)包括入口、出口和冷卻劑通道，并且被配置為使冷卻劑循環(huán)通過該頂板、該底板或這兩者。因此，熱量和壓力的增加(氣體膨脹)得到了緩和，并且滅火系統(tǒng)被配置為在不太可能發(fā)生不合格電池單元遇到不良放電后果的情況下向經(jīng)壓緊的電池單元供應(yīng)滅火劑。可從外部接近的電探針被定位成提供與經(jīng)壓緊的電池單元的端子的電接觸，以施加并控制放電電壓。

技術(shù)特征：

1.一種電池單元封閉設(shè)備，包括

2.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，進(jìn)一步包括一個或多個側(cè)板，該一個或多個側(cè)板與該頂板或該底板接觸，從而形成容納該經(jīng)壓緊的電池單元的空腔。

3.如權(quán)利要求2所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，這些側(cè)板能夠被調(diào)整成與該經(jīng)壓緊的電池單元接觸。

4.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該頂板包括被配置為容納該經(jīng)壓緊的電池單元的電池單元空腔。

5.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該頂板包括與該經(jīng)壓緊的電池單元接觸的可調(diào)整表面。

6.如權(quán)利要求5所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該可調(diào)整表面是通過多個彈簧件附接到該頂板的浮板。

7.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該底板包括被配置為容納該經(jīng)壓緊的電池單元的電池單元空腔。

8.如權(quán)利要求7所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，這些電探針定位在該底板的電池單元空腔內(nèi)。

9.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，這些電探針是彈簧加載電接觸銷。

10.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該頂板和該底板包括被配置為容納該經(jīng)壓緊的電池單元的電池單元空腔。

11.如權(quán)利要求11所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該冷卻劑系統(tǒng)使該底板內(nèi)的冷卻劑從該入口到該出口循環(huán)通過該通道。

12.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該冷卻劑是水。

13.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該滅火系統(tǒng)通過該頂板、該底板或這兩者向該經(jīng)壓緊的電池單元供應(yīng)該滅火劑。

14.如權(quán)利要求13所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該滅火系統(tǒng)通過該底板供應(yīng)該滅火劑。

15.如權(quán)利要求7所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該滅火系統(tǒng)將該滅火劑供應(yīng)到該底板的電池單元空腔中。

16.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，其中，該滅火劑是液氮或水。

17.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，進(jìn)一步包括夾具或鉸鏈，該夾具或鉸鏈被配置為使該電池單元壓緊在該頂板與該底板之間。

18.如權(quán)利要求1所述的電池單元封閉設(shè)備，進(jìn)一步包括溫度監(jiān)測系統(tǒng)，該溫度監(jiān)測系統(tǒng)用于測量該經(jīng)壓緊的電池單元的溫度。

19.一種電池單元放電系統(tǒng)，包括電池單元封閉設(shè)備和反向偏置過放電設(shè)備，其中，該電池單元封閉設(shè)備包括

20.一種對電池單元進(jìn)行放電的方法，該方法包括：

21.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括：

22.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括：

技術(shù)總結(jié)
對用于再利用的Li離子電池進(jìn)行強(qiáng)制放電可提取電池單元中的殘余電能，從而避免在再利用期間突然意外釋放殘余能量。電池單元封閉設(shè)備對一個或多個電池單元施加物理約束并且將電池單元上的正極端子和負(fù)極端子接合以進(jìn)行電氣通信。冷卻介質(zhì)流經(jīng)封閉，以便對在放電期間產(chǎn)生的多余熱量進(jìn)行熱傳遞。根據(jù)電池單元中剩余的殘余電量，多余的電能通過正極端子和負(fù)極端子放電到零荷電狀態(tài)。反向電壓強(qiáng)制使電流通過陽極，使電池處于零能量狀態(tài)。反向電壓一直持續(xù)，直到由于電池中集流體退化而導(dǎo)致的內(nèi)部短路使該電池變?yōu)榱夹浴?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：格雷戈里·戴維斯,道格拉斯·丹尼爾森,范杰克
受保護(hù)的技術(shù)使用者：升騰元素公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19