CN106159152A - 一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，属于动力汽车电池领域，包括用于固定锂电池的电池模组(1)，所述电池模组(1)上均匀分布有多个刺头(2)，所述电池模组(1)上中间部位设有凹槽(3)，多个所述刺头(2)分布在所述凹槽(3)上。本发明的有益效果是：通过模组中间凹槽部分的突刺点来保证电池安全，中间凹槽突刺高度远小于凹槽深度，当电池发生严重鼓胀时，电池表面的铝塑膜接触到刺头时，由于电池本事压力使得刺头直接能够刺破铝塑膜，使得电池内部气体能够顺利排除保证不发生爆炸起火事故。

Description

一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置
技术领域
本发明涉及动力汽车电池领域，尤其涉及一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置。
背景技术
随着国家政策对新能源汽车的扶持，越来越多的锂离子电池作为汽车提供动力牵引而代替汽油，然而由于电池技术的壁垒，安全性能对于新能源汽车的推广提出了极大的挑战。电池的安全性主要体现在电池在遇到极端情况(短路或者过放)时，电池内部发生剧烈反应，电池迅速鼓胀，这时电池内部的气压很大，如果不进行泄压，电池极其容易发生爆炸起火事故。现在也出现了一些针对电池防爆装置的研究。目前为防止锂电池爆炸，通常的做法是在电池盖帽上集成排气防爆装置，制成防爆盖帽，如公告号为CN205429053U的实用新型专利公开了一种锂电池组件阻燃防爆装置，包括机壳和单体电池，所述机壳包括电池仓和缓冲仓，电池仓与缓冲仓之间设有缓冲气囊，电池仓内设有多个相互串联的单体电池，电池仓内填充有绝缘的导热液体或阻燃胶，导热液体或阻燃胶包裹住全部单体电池；缓冲仓内填充有惰性气体与缓冲石棉；机壳顶端中部设有降温泄压阀。这种装置主要是通过降温防止爆炸产生的燃烧，成本高，而且适用性差。
又如公告号为CN205429013U的实用新型专利公开了一种防爆型压力自动开启电池外壳，所述电池外壳由电池壳身和电池壳底组成，所述电池壳身为圆筒形状，所述电池壳底为圆片状，所述电池壳底上设有一圈圆形凹槽，所述圆形凹槽的截面为梯形，所述圆形凹槽设置有对称的固定块，所述电池壳底中心有一底部圆凸台，所述圆形凹槽的梯形截面处设有一断裂处。该方法仅仅只能减少电池爆炸，并不能防止电池爆炸，效果不明显。
再如公开号为CN105470431A的发明专利申请公开了一种电池及其防爆装置。所述电池防爆装置包括：防爆片，密封电池的顶盖片的防爆孔并固定于电池的顶盖片，当电池内部产生热量达到一定温度时，防爆片破裂或脱开顶盖片，以排出电池内的产气。所述电池包括：电芯；顶盖片，设置有防爆孔和注液孔；第一极柱，设置且电连接于顶盖片；第二极柱，绝缘装配于顶盖片；以及所述电池防爆装置，固定设置于电池的顶盖片，这种方法成本较大，不太实用。
发明内容
为克服现有技术中动力电池在极端情况下发生鼓涨时泄压方法结构复杂，成本高，效果不明显等问题，本发明提供了一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组，所述电池模组上均匀分布有多个刺头。
进一步，所述电池模组上中间部位设有凹槽，多个所述刺头分布在所述凹槽上。
进一步，所述刺头的高度小于所述凹槽的深度。
进一步，所述刺头的高度小于所述凹槽深度的一半。
进一步，所述电池模组四周设有用于串联电池模组的固定板。
进一步，所述固定板上下方向设有用于并联电池模组的固定孔。
进一步，所述刺头包括上下设置的锥形部和柱状部，所述柱状部固定在所述凹槽上。
进一步，所述锥形部底部直径与高的比值为0.5～1.0。
进一步，所述刺头为锥形，所述刺头底部固定在所述凹槽上。
进一步，所述刺头为针形，所述刺头底端通过焊接方式固定在所述凹槽上。刺头为ABS绝缘材料，保证不发生短路现象。
在使用时，将每片电池装入电池模组安全装置内，通过模组的固定可实现电池的串并联，组装成电池组。
进一步，所述凹槽上还设有通气孔，所述通气孔用于释放电池内部气体，起到池压的作用。
进一步，通气孔设在所述刺头附近，这样，铝塑膜被刺穿后其内的气体可就近排放。
进一步，所述电池模组上固定板具有固定所述电芯的作用，所述电池模组中间设有弹性板，弹性板上设有一个以上的弹片，弹片的设计不仅可以固定电池，还可以对电池进行有效的散热。
进一步，所述电池模组上还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括电压采集端子、温度传感器、插接件和PCB板，所述电压采用端子、所述温度传感器与所述PCB板相连，所述PCB板通过插接件与电池模组管理系统相连，从而实现对每个电池电压、温度数据的采集，实现对电池模组的综合管理。
进一步，所述电池模组上还设有冷却管排，所述冷却管排至少包括一个出口和一个入口，冷却管排入口处设有流速控制阀，所述流速控制阀受所述电池模组的控制，当信息采集装置采集到了电池的温度过高时，管理系统会控制流速控制阀加快冷却管排中冷却介质的流动速度。
进一步，所述电池模组中间凹槽上下还分别设有两个小槽，所述两个小槽内设有散热箱，散热箱内设有内置的风机和散热器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过模组中间凹槽部分的突刺点来保证电池安全，中间凹槽突刺高度远小于凹槽深度，当电池发生严重鼓胀时，电池表面的铝塑膜接触到刺头时，由于电池本事压力使得刺头直接能够刺破铝塑膜，使得电池内部气体能够顺利排除保证不发生爆炸起火事故；
(2)刺头为ABS绝缘材料，保证不发生短路现象；
(3)将刺头设计成锥形部和柱状部，这样不仅能保证在电池表面接触刺头顶端时能快速完成刺破，还可以保证在刺破后，电池内部的气体沿柱状部周围溢出，达到泄压的目的；
(4)将刺头设计成弧形状，在刺破铝塑膜后，使得气体在较小压力作用下即可从通气孔中通过。
附图说明
图1是本发明较佳之结构图；
图2是本发明较佳之刺头结构图一；
图3是本发明较佳之刺头结构图二；
图4是本发明较佳之刺头结构图三；
图5是本发明较佳之刺头结构图四；
其中，1、电池模组；2、刺头；3、凹槽；4、固定板；5、固定孔；6、锥形部；7、柱状部；8、通气孔。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
如图1所示为本发明较佳之结构图，一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组1，所述电池模组1上均匀分布有多个刺头2。通过模组中间凹槽部分的突刺点来保证电池安全，中间凹槽突刺高度远小于凹槽深度，当电池发生严重鼓胀时，电池表面的铝塑膜接触到刺头时，由于电池本事压力使得刺头直接能够刺破铝塑膜，使得电池内部气体能够顺利排除保证不发生爆炸起火事故；
电池模组1上中间部位设有凹槽3，多个所述刺头2分布在所述凹槽3上；刺头2的高度小于所述凹槽3的深度；电池模组1四周设有用于串联电池模组的固定板4；相隔两块电池模组之间串联时，固定板4采用焊接的方式连接，固定板4上下方向设有用于并联电池模组的固定孔5，当电池模组并联时，可通过对齐固定孔5后采用销杆进行连接，也可以采用在固定孔中倒入焊液焊接得到；如图2所示，所述刺头2包括上下设置的锥形部6和柱状部7，所述柱状部6固定在所述凹槽3上；所述锥形部6底部直径与高的比值为0.5～1.0。
刺头为ABS绝缘材料，保证不发生短路现象。
在使用时，将每片电池装入电池模组安全装置内，通过模组的固定可实现电池的串并联，组装成电池组。
凹槽上还设有通气孔，所述通气孔用于释放电池内部气体，起到池压的作用。通气孔设在所述刺头附近，这样，铝塑膜被刺穿后其内的气体可就近排放。
电池模组上固定板具有固定所述电芯的作用，所述电池模组中间设有弹性板，弹性板上设有一个以上的弹片，弹片的设计不仅可以固定电池，还可以对电池进行有效的散热。
电池模组上还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括电压采集端子、温度传感器、插接件和PCB板，所述电压采用端子、所述温度传感器与所述PCB板相连，所述PCB板通过插接件与电池模组管理系统相连，从而实现对每个电池电压、温度数据的采集，实现对电池模组的综合管理。
电池模组上还设有冷却管排，所述冷却管排至少包括一个出口和一个入口，冷却管排入口处设有流速控制阀，所述流速控制阀受所述电池模组的控制，当信息采集装置采集到了电池的温度过高时，管理系统会控制流速控制阀加快冷却管排中冷却介质的流动速度。
电池模组中间凹槽上下还分别设有两个小槽，所述两个小槽内设有散热箱，散热箱内设有内置的风机和散热器。
实施例二：
如图1所示为本发明较佳之结构图，一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组1，所述电池模组1上均匀分布有多个刺头2。电池模组1上中间部位设有凹槽3，多个所述刺头2分布在所述凹槽3上。刺头2的高度小于所述凹槽3深度的一半。通过模组中间凹槽部分的突刺点来保证电池安全，中间凹槽突刺高度远小于凹槽深度，当电池发生严重鼓胀时，电池表面的铝塑膜接触到刺头时，由于电池本事压力使得刺头直接能够刺破铝塑膜，使得电池内部气体能够顺利排除保证不发生爆炸起火事故；
电池模组1四周设有用于串联电池模组的固定板4。固定板4上下方向设有用于并联电池模组的固定孔5。
如图3所示，刺头2为锥形，所述刺头2底部固定在所述凹槽3上。所述锥形底部直径与高的比值为0.5～1.0。刺头为ABS绝缘材料，保证不发生短路现象。
在使用时，将每片电池装入电池模组安全装置内，通过模组的固定可实现电池的串并联，组装成电池组。
凹槽上还设有通气孔，所述通气孔用于释放电池内部气体，起到池压的作用。通气孔设在所述刺头附近，这样，铝塑膜被刺穿后其内的气体可就近排放。
电池模组上固定板具有固定所述电芯的作用，所述电池模组中间设有弹性板，弹性板上设有一个以上的弹片，弹片的设计不仅可以固定电池，还可以对电池进行有效的散热。
电池模组上还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括电压采集端子、温度传感器、插接件和PCB板，所述电压采用端子、所述温度传感器与所述PCB板相连，所述PCB板通过插接件与电池模组管理系统相连，从而实现对每个电池电压、温度数据的采集，实现对电池模组的综合管理。
电池模组上还设有冷却管排，所述冷却管排至少包括一个出口和一个入口，冷却管排入口处设有流速控制阀，所述流速控制阀受所述电池模组的控制，当信息采集装置采集到了电池的温度过高时，管理系统会控制流速控制阀加快冷却管排中冷却介质的流动速度。
电池模组中间凹槽上下还分别设有两个小槽，所述两个小槽内设有散热箱，散热箱内设有内置的风机和散热器。
实施例三：
如图1所示为本发明较佳之结构图，一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组1，所述电池模组1上均匀分布有多个刺头2。
电池模组1上中间部位设有凹槽3，多个所述刺头2分布在所述凹槽3上。刺头2的高度小于所述凹槽3的深度。电池模组1四周设有用于串联电池模组的固定板4。固定板4上下方向设有用于并联电池模组的固定孔5。
如图4所示，刺头2为针形，所述刺头2底端通过焊接方式固定在所述凹槽3上。刺头为ABS绝缘材料，保证不发生短路现象。
在使用时，将每片电池装入电池模组安全装置内，通过模组的固定可实现电池的串并联，组装成电池组。
凹槽上还设有通气孔，所述通气孔用于释放电池内部气体，起到池压的作用。通气孔设在所述刺头附近，这样，铝塑膜被刺穿后其内的气体可就近排放。
电池模组上固定板具有固定所述电芯的作用，所述电池模组中间设有弹性板，弹性板上设有一个以上的弹片，弹片的设计不仅可以固定电池，还可以对电池进行有效的散热。
电池模组上还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括电压采集端子、温度传感器、插接件和PCB板，所述电压采用端子、所述温度传感器与所述PCB板相连，所述PCB板通过插接件与电池模组管理系统相连，从而实现对每个电池电压、温度数据的采集，实现对电池模组的综合管理。
电池模组上还设有冷却管排，所述冷却管排至少包括一个出口和一个入口，冷却管排入口处设有流速控制阀，所述流速控制阀受所述电池模组的控制，当信息采集装置采集到了电池的温度过高时，管理系统会控制流速控制阀加快冷却管排中冷却介质的流动速度。
电池模组中间凹槽上下还分别设有两个小槽，所述两个小槽内设有散热箱，散热箱内设有内置的风机和散热器。
实施例四：
如图1所示为本发明较佳之结构图，一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组1，所述电池模组1上均匀分布有多个刺头2。
电池模组1上中间部位设有凹槽3，多个所述刺头2分布在所述凹槽3上，刺头2的高度小于所述凹槽3深度的一半，电池模组1四周设有用于串联电池模组的固定板4，所述固定板4上下方向设有用于并联电池模组的固定孔5。
如图2所示，刺头2包括上下设置的锥形部6和柱状部7，所述柱状部7固定在所述凹槽3上，所述锥形部6底部直径与高的比值为0.5～1.0。
在使用时，将每片电池装入电池模组安全装置内，通过模组的固定可实现电池的串并联，组装成电池组。
凹槽上还设有通气孔，所述通气孔用于释放电池内部气体，起到池压的作用，通气孔设在所述刺头附近，这样，铝塑膜被刺穿后其内的气体可就近排放。
电池模组上固定板具有固定所述电芯的作用，所述电池模组中间设有弹性板，弹性板上设有一个以上的弹片，弹片的设计不仅可以固定电池，还可以对电池进行有效的散热。
电池模组上还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括电压采集端子、温度传感器、插接件和PCB板，所述电压采用端子、所述温度传感器与所述PCB板相连，所述PCB板通过插接件与电池模组管理系统相连，从而实现对每个电池电压、温度数据的采集，实现对电池模组的综合管理。
电池模组上还设有冷却管排，所述冷却管排至少包括一个出口和一个入口，冷却管排入口处设有流速控制阀，所述流速控制阀受所述电池模组的控制，当信息采集装置采集到了电池的温度过高时，管理系统会控制流速控制阀加快冷却管排中冷却介质的流动速度。
电池模组中间凹槽上下还分别设有两个小槽，所述两个小槽内设有散热箱，散热箱内设有内置的风机和散热器。
实施例五：
如图1所示为本发明较佳之结构图，一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组1，所述电池模组1上均匀分布有多个刺头2。
电池模组1上中间部位设有凹槽3，多个所述刺头2分布在所述凹槽3上，刺头2的高度小于所述凹槽3深度的一半，电池模组1四周设有用于串联电池模组的固定板4，所述固定板4上下方向设有用于并联电池模组的固定孔5。
如图5所示，刺头2为弧形，其弧度在90～180°，弧形与凹槽接触部内侧设有通气孔8，所述通气孔8为圆形。
在使用时，将每片电池装入电池模组安全装置内，通过模组的固定可实现电池的串并联，组装成电池组。
凹槽上还设有通气孔，所述通气孔用于释放电池内部气体，起到池压的作用，通气孔设在所述刺头附近，这样，铝塑膜被刺穿后其内的气体可就近排放。
还可采用多个刺头组合形成弧形达到组合刺穿的效果。
电池模组上固定板具有固定所述电芯的作用，所述电池模组中间设有弹性板，弹性板上设有一个以上的弹片，弹片的设计不仅可以固定电池，还可以对电池进行有效的散热。
电池模组上还设有信息采集装置，所述信息采集装置包括电压采集端子、温度传感器、插接件和PCB板，所述电压采用端子、所述温度传感器与所述PCB板相连，所述PCB板通过插接件与电池模组管理系统相连，从而实现对每个电池电压、温度数据的采集，实现对电池模组的综合管理。
电池模组上还设有冷却管排，所述冷却管排至少包括一个出口和一个入口，冷却管排入口处设有流速控制阀，所述流速控制阀受所述电池模组的控制，当信息采集装置采集到了电池的温度过高时，管理系统会控制流速控制阀加快冷却管排中冷却介质的流动速度。
电池模组中间凹槽上下还分别设有两个小槽，所述两个小槽内设有散热箱，散热箱内设有内置的风机和散热器。
此外所述刺头还可以片状，刺头从尖部到底部逐渐变宽，在锂电池膨胀时，刺头逐渐将铝塑膜刺出更大的空隙，加快气体溢出。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，包括用于固定锂电池的电池模组(1)，其特征在于，所述电池模组(1)上均匀分布有多个刺头(2)。
2.如权利要求1所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述电池模组(1)上中间部位设有凹槽(3)，多个所述刺头(2)分布在所述凹槽(3)上。
3.如权利要求2所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述刺头(2)的高度小于所述凹槽(3)的深度。
4.如权利要求3所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述刺头(2)的高度小于所述凹槽(3)深度的一半。
5.如权利要求4所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述电池模组(1)四周设有用于串联电池模组的固定板(4)。
6.如权利要求5所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述固定板(4)上下方向设有用于并联电池模组的固定孔(3)。
7.如权利要求6所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述刺头(2)包括上下设置的锥形部(5)和柱状部(6)，所述柱状部(6)固定在所述凹槽(3)上。
8.如权利要求7所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述锥形部(5)底部直径与高的比值为0.5～1.0。
9.如权利要求6所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述刺头(2)为锥形，所述刺头(2)底部固定在所述凹槽(3)上。
10.如权利要求9所述的一种预防锂电池膨胀爆炸的安全装置，其特征在于，所述刺头(2)为针形，所述刺头(2)底端通过焊接方式固定在所述凹槽(3)上。
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