CN107968168B - 电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模组。所述电池模组包括：多个单体电池，沿排列方向排列；以及框体，收容并固定所述多个单体电池。所述电池模组还包括：隔板，隔板设置有沿排列方向贯通的通孔。其中，所述多个单体电池中至少有两个相邻单体电池之间夹设有隔板。隔板在受热温度大于200℃时能够受热自发泡使体积膨胀。当某一单体电池出现热失控时，隔板的通孔结构能够形成空气热阻，阻止失控单体电池的热量大量快速向相邻单体电池的大面传递，起到隔热的目的。

Description

电池模组
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池模组。
背景技术
现有的电池模组结构中，侧板采用铝合金与绝缘膜的复合结构，电芯(或单体电池)之间直接接触或者采用密实平板(橡胶垫、绝缘塑料)进行隔离。在某一电芯出现热失控时，温度甚至高达500℃，此时热量通过密实平板和金属侧板大量向相邻电芯传递，造成相邻电芯失效。而采用气凝胶毡进行电芯隔离则存在成本过高的问题。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池模组，隔板的通孔结构能够形成空气热阻，阻止失控单体电池的热量大量快速向相邻单体电池的大面传递，起到隔热的目的。
为了达到上述目的，本发明提供了一种电池模组，其包括：多个单体电池，沿排列方向排列；以及框体，收容并固定所述多个单体电池。所述电池模组还包括：隔板，隔板设置有沿排列方向贯通的通孔。其中，所述多个单体电池中至少有两个相邻单体电池之间夹设有隔板。隔板在受热温度大于200℃时能够受热自发泡使体积膨胀。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：在本发明的电池模组中，隔板的通孔结构能够形成空气热阻，由于空气的导热系数低，因此本发明的隔板能够阻止失控单体电池的热量大量快速向相邻单体电池的大面传递，起到隔热的目的。同时温度升高，在受热温度大于200℃时，隔板还会受热自发泡，在隔板的内部进一步形成气孔，同时发生体积膨胀，使得空气热阻进一步提高，进一步阻止失控单体电池的热量向相邻单体电池的大面传递，防止电池模组失控。
本发明的电池模组尤其适合应用于动力电池、储能电池中。
附图说明
图1为本发明的电池模组的爆炸图；
图2为图1的电池模组的装配示意图；
图3为图1的电池模组的装配仰视图；
图4为图1的电池模组的装配俯视图；
图5为图1的电池模组的装配背视图；
图6为图1的电池模组的装配侧视图。
其中，附图标记说明如下：
1 单体电池
2 框体
21 端板
211 螺纹孔
22 侧板
220 立部
221 平部
222 安装孔
3 隔板
4 绝缘板
S 螺栓
D 排列方向
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的电池模组。
参照图1至图6，根据本发明的电池模组包括：多个单体电池1，沿排列方向D排列；以及框体2，收容并固定所述多个单体电池1。所述电池模组还包括：隔板3，隔板3设置有沿排列方向D贯通的通孔。其中，所述多个单体电池1中至少有两个相邻单体电池1之间夹设有隔板3。隔板3在受热温度大于200℃时能够受热自发泡使体积膨胀。
正常使用时(受热温度不大于200℃)，隔板3不会出现受热自发泡，隔板3的结构保持完整且维持了相邻两个单体电池1之间的间距。当一个单体电池1失控后温度升高时，由于空气的导热系数低，因此隔板3的通孔结构能够形成空气热阻，阻止失控单体电池1的热量大量快速向相邻单体电池1的大面传递，起到隔热的目的。同时温度升高，在受热温度大于200℃时，隔板3还会受热自发泡，在隔板3的内部进一步形成气孔，同时发生体积膨胀，扩大相邻两个单体电池1之间的间距，使得空气热阻进一步提高，进一步阻止失控单体电池1的热量向相邻单体电池1的大面传递，防止电池模组失控。
在根据本发明所述的电池模组中，隔板3的主要组成为能够受热自发泡使体积膨胀的热固性树脂。需要说明的是，“隔板3的主要组成为”是指在隔板3的组成中，除含有能够受热自发泡使体积膨胀的热固性树脂外，还可含有其它物质，比如常规树脂、聚合物、无机填料等。当然，隔板3也可仅由能够受热自发泡使体积膨胀的热固性树脂制成。
在根据本发明所述的电池模组中，所述热固性树脂选自双酚A型氰酸酯树脂(BCE)、聚邻甲酚氰酸酯与双酚A型氰酸酯复配型氰酸酯树脂、烯丙基化合物改性双马来酰亚胺树脂中的一种。
在根据本发明所述的电池模组中，烯丙基化合物可为烯丙基酚。优选地，烯丙基化合物可为二烯丙基双酚A(DABPA)。
在根据本发明所述的电池模组中，隔板3的抗压强度大于与其相邻的单体电池1的膨胀压强。
在根据本发明所述的电池模组中，隔板3的抗压强度为20MPa～150MPa。隔板3的抗压强度为20MPa～150MPa时，与其相邻的单体电芯1即使发生膨胀，隔板3也不会被压缩，使得相邻两个单体电池1之间的间距不会减小。优选地，隔板3的抗压强度为50MPa～150MPa。
在根据本发明所述的电池模组中，通孔的数量可为一个或多个。优选地，通孔的数量为多个。
在根据本发明所述的电池模组中，通孔的形状不受限制。优选地，通孔的形状为圆形或矩形。
在根据本发明所述的电池模组中，各通孔的面积之和为隔板3的总面积的30％～80％。通孔面积所占比例越高，传热效果越差，隔热效果越好，但是同时隔板3的结构强度也越差。优选地，各通孔的面积之和为隔板3的总面积的60％～70％。需要说明的是，“隔板3的总面积”是指未贯通设置通孔的隔板3的平面总面积。
在根据本发明所述的电池模组中，隔板3的厚度为0.5mm～5mm。优选地，隔板3的厚度为2mm。
在根据本发明所述的电池模组中，隔板3在长度和宽度尺寸上与单体电池1的大面相同。
在根据本发明所述的电池模组中，正常使用时，由于材料固有特性的限制，隔板3内部的孔隙率接近为0，且通常不超过5％。隔板3在受热温度大于200℃时受热自发泡后，隔板3内部的孔隙率为10％～90％。需要说明的是，“隔板3内部的孔隙率”是指隔板3的实体框架部分内部的孔隙率。
在根据本发明所述的电池模组中，每两个相邻单体电池1之间均夹设有隔板3。
在根据本发明所述的电池模组中，参照图1和图2，框体2包括：两个端板21，分别位于所述多个单体电池1的排列方向D的两端；以及两个侧板22，分别位于所述多个单体电池1的两侧且与端板21垂直，两个端板21与两个侧板22固定在一起。
在根据本发明所述的电池模组中，所述两个侧板22均为L型侧板。参照图1，各L型侧板具有立部220和平部221；各侧板22的立部220与所述两个端板21固定在一起；两个L型侧板的平部221彼此间隔且从下方接触并支撑所述多个单体电池1和所述两个端板21。L型侧板有助于在电池模组的底面形成空气热阻，进一步阻止失控单体电池1的热量大量快速通过侧板向相邻单体电池传递。
在根据本发明所述的电池模组中，两个L型侧板的两个平部221与各单体电池1的底部的接触面积为该单体电池1的底部的面积的5％～95％。优选地，两个L型侧板的两个平部221与各单体电池1的底部的接触面积为该单体电池1的底部的面积的40％。
在根据本发明所述的电池模组中，各侧板22的立部220通过螺栓S和/或结构胶与所述两个端板21固定在一起。
在根据本发明所述的电池模组中，各侧板22的立部220分别设置有安装孔222；各端板21设置有与所述两个侧板22的立部220上的安装孔222对应的螺纹孔211；螺栓S穿过对应的安装孔222并拧入对应的螺纹孔211中，以将各侧板22的立部220与所述两个端板21固定在一起。参照图1、图2和图5，安装孔222可为4个。
在根据本发明所述的电池模组中，安装孔222距侧板22的对应边缘的距离不小于4mm。优选地，安装孔222距侧板22的对应边缘的距离为5mm～10mm。
在根据本发明所述的电池模组中，螺纹孔211的螺纹深度为3mm～30mm。优选地，螺纹孔211的螺纹深度为5mm～10mm。
在根据本发明所述的电池模组中，所述结构胶选自环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯中的一种或几种。优选地，所述结构胶选自丙烯酸。
在根据本发明所述的电池模组中，所述结构胶的涂覆厚度为0.2mm～2mm。优选地，所述结构胶的涂覆厚度为0.5mm。
在根据本发明所述的电池模组中，各侧板22的厚度为1mm～5mm。优选地，各侧板22的厚度为2mm。
在根据本发明所述的电池模组中，所述两个侧板22的材料为纤维增强热固性树脂。
在根据本发明所述的电池模组中，在所述纤维增强热固性树脂中，所述纤维选自玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、凯芙拉纤维中的一种或几种。优选地，所述纤维选自玻璃纤维。
在根据本发明所述的电池模组中，在所述纤维增强热固性树脂中，所述纤维选自短切纤维、纤维毡、纤维织物中的一种或几种。优选地，所述纤维选自纤维织物。
在根据本发明所述的电池模组中，在所述纤维增强热固性树脂中，所述热固性树脂选自氰酸酯树脂、环氧树脂、环氧乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或几种。优选地，所述热固性树脂选自环氧乙烯基树脂。
在根据本发明所述的电池模组中，所述纤维增强热固性树脂的导热系数不大于0.5W/(mK)。
在根据本发明所述的电池模组中，参照图1，所述电池模组还包括：两个绝缘板4，分别设置在端板21与相邻一个单体电池1之间。
实施例1
将长宽厚为150×100×2mm、标称容量为42Ah的三元NCM单体电池配置成1P3S电池模组，其中，隔板由烯丙基化合物改性双马来酰亚胺树脂制成，且隔板上贯通设置有多个通孔，各通孔的面积之和为隔板的总面积的30％。对该电池模组进行第一颗单体电池穿钉50％实验。
第一颗单体电池的最高温度为500℃。
第二颗单体电池的防爆阀未打开，电压维持稳定，最高温度未超过249.6℃。
第三颗单体电池的最高温度未超过60℃。
对比例1
将长宽厚为150×100×2mm、标称容量为42Ah的三元NCM单体电池配置成1P3S电池模组，其中，隔板采用硅橡胶制成的密实平板(即不设置沿排列方向贯通的通孔)。对该电池模组进行第一颗单体电池穿钉50％实验。
第一颗单体电池的最高温度为550℃。
第二颗单体电池在11min后防爆阀打开，电压降为0V，最高温度达580.5℃。
第三颗单体电池在22min后防爆阀打开，电压降为0V，最高温度达600.2℃。
对比例2
将长宽厚为150×100×2mm、标称容量为42Ah的三元NCM单体电池配置成1P3S电池模组，其中，隔板为由烯丙基化合物改性双马来酰亚胺树脂制成的密实平板(即不设置沿排列方向贯通的通孔)。对该电池模组进行第一颗单体电池穿钉50％实验。
第一颗单体电池的最高温度为542.3℃。
第二颗单体电池在19min后防爆阀打开，电压降为0V，最高温度达561.1℃。
第三颗单体电池在37min后防爆阀打开，电压降为0V，最高温度达564.5℃。

Claims (11)

1.一种电池模组，包括：
多个单体电池(1)，沿排列方向(D)排列；以及
框体(2)，收容并固定所述多个单体电池(1)；
其特征在于，
所述电池模组还包括：隔板(3)，隔板(3)设置有沿排列方向(D)贯通的通孔；
其中，所述多个单体电池(1)中至少有两个相邻单体电池(1)之间夹设有隔板(3)；
隔板(3)在受热温度大于200℃时能够受热自发泡使体积膨胀；
通孔的数量为多个，各通孔的面积之和为隔板(3)的总面积的30％～80％。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，隔板(3)主要组成为能够受热自发泡使体积膨胀的热固性树脂。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述热固性树脂选自双酚A型氰酸酯树脂、聚邻甲酚氰酸酯与双酚A型氰酸酯复配型氰酸酯树脂、烯丙基化合物改性双马来酰亚胺树脂中的一种。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，烯丙基化合物为二烯丙基双酚A。
5.根据权利要求1～4任一项所述的电池模组，其特征在于，隔板(3)的抗压强度大于与其相邻的单体电池(1)的膨胀压强。
6.根据权利要求1～4任一项所述的电池模组，其特征在于，隔板(3)的抗压强度为20MPa～150MPa。
7.根据权利要求1～4任一项所述的电池模组，其特征在于，隔板(3)的抗压强度为50MPa～150MPa。
8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，各通孔的面积之和为隔板(3)的总面积的60％～70％。
9.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，隔板(3)在受热温度大于200℃时受热自发泡后，隔板(3)内部的孔隙率为10％～90％。
10.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，每两个相邻单体电池(1)之间均夹设有隔板(3)。
11.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，框体(2)包括：
两个端板(21)，分别位于所述多个单体电池(1)的排列方向(D)的两端；以及
两个侧板(22)，分别位于所述多个单体电池(1)的两侧且与端板(21)垂直，两个端板(21)与两个侧板(22)固定在一起；
其中，
所述两个侧板(22)均为L型侧板；
各L型侧板具有立部(220)和平部(221)；
各侧板(22)的立部(220)与所述两个端板(21)固定在一起；
两个L型侧板的平部(221)彼此间隔且从下方接触并支撑所述多个单体电池(1)和所述两个端板(21)。
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