CN109860502A - 防止热失控扩散的汇流排及蓄电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止热失控扩散的汇流排及蓄电池组，属于蓄电池组技术领域，应用于蓄电池组的安全防护中；其特征在于：所述汇流排包括：与每只蓄电池连接的导电片；与每个导电片连接的汇流条；其中：在每个导电片和汇流条之间设置有遇热爆炸物。通过采用上述技术方案，该防止热失控扩散的汇流排通过在汇流排中增加温度、电压或压力触发断开结构，在某只单体电池发生热失控后，迅速切断与汇流排的连接，阻止高温沿着汇流排扩散，防止热失控在电池组内蔓延。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池组技术领域，尤其涉及一种防止热失控扩散的汇流排及蓄电池组。
背景技术
锂离子蓄电池凭借着高能量密度、长循环寿命等优势在在动力电池领域取得了巨大的成功，为了满足新能源汽车对能量和功率的需求，锂离子电池需要通过串联和并联的方式组成电池组，一个动力电池包往往由数百甚至是数千只单体电池组成，一旦其中的一只电池发生热失控后，高温会沿着汇流排在单体电池之间扩散，引起周边电池发生热失控。导致热失控在电池组内的扩散。
汇流排内设计电流限制结构，在电流过大或温度过高时发生熔断是减少热失控扩散风险的主要方法，但是这种设计会导致单体电池的连接电阻过大，引起电池组的倍率性能下降，影响动力电池的性能。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种防止热失控扩散的汇流排，该防止热失控扩散的汇流排通过在汇流排中增加温度、电压或压力触发断开结构，在某只单体电池发生热失控后，迅速切断与汇流排的连接，阻止高温沿着汇流排扩散，防止热失控在电池组内蔓延。
本发明所采用的具体技术方案为：
本专利的发明目的是提供一种防止热失控扩散的汇流排，应用于蓄电池组的安全防护中；所述汇流排包括：
与每只蓄电池连接的导电片；
与每个导电片连接的汇流条；其中：
在每个导电片和汇流条之间设置有遇热爆炸物。
进一步：所述导电片和汇流条均为Al制成。
进一步：在所述导电片和汇流条之间设置一个密封腔，在所述密封腔内填充有硝酸铵。
进一步：在所述导电片和汇流条之间设置电热丝，在所述电热丝上压制有NaN3与粘结剂混合物，所述电热丝的两端与BMS系统连接；BMS系统对蓄电池组的运行状态进行监控，当某只蓄电池发生内短路或即将发生热失控时，BMS系统为电热丝加电，触发NaN3发生分解，将导电片与汇流排切断。
进一步：所述导电片为Ni片，所述汇流条为Cu制成；在所述汇流条上开设有凹坑，在凹坑内填充硝酸铵与蔗糖混合物，所述导电片焊接在汇流排凹坑的出口。
进一步：所述蓄电池为锂离子蓄电池。
本专利的另一发明目的是提供一种应用上述防止热失控扩散的汇流排的蓄电池组。
本发明的优点及积极效果为：
通过采用上述技术方案，本发明具有如下的技术效果：
1、本发明中的切断结构可以通过热引发、电引发或压力引发在必要的时候切断汇流排，避免热失控在电池组内的扩散。
2、本发明中的切断结构对汇流排的过流能力没有影响，不会造成电池组放电能力的下降。
3、本发明的切断功能可配合BMS系统，通过对单体电池的热失控行为预警，在真正发生热失控之前切断与周边电池连接，实现防患于未然。
4、本发明包含可切断的汇流排结构设计和能够通过热触发、电触发或压力触发的爆炸性材料组成，从而实现切断热失控电池与汇流排之间的连接。
附图说明
图1为本发明第一优选实施例的结构图；
图2为本发明第二优选实施例的结构图；
图3为本发明第三优选实施例的结构图；
图4为采用本发明技术方案与传统技术的实验效果对比图。
其中：1、汇流条；2、导电片；3、爆炸物；4、电热丝。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
一种防止热失控扩散的汇流排，应用于蓄电池组的安全防护中；所述汇流排包括：
与每只蓄电池连接的导电片2；
与每个导电片连接的汇流条1；其中：
在每个导电片和汇流条之间设置有遇热爆炸物3。
请参阅图1：以下实施例及对比例中，采用的均为18650电池组。
实施例1
20只18650电池并联组成电池组，以金属Al为汇流排，18650电池与汇流排之间通过Al片相连，Al片与汇流排之间留出一个空腔(如图1所示)，在Al片和汇流排之间的空腔内部填充硝酸铵。
在电池组中的1只18650电池发生热失控后，高温从电池上盖沿着Al片快速扩散，Al片温度升高引起硝酸铵爆炸，切断Al片与汇流排之间的连接，防止热失控沿着汇流排扩散。
实施例2
20只18650电池并联组成电池组，以金属Al作为汇流排，18650电池与汇流排之间通过Al片连接，Al片与汇流排之间留有空腔，NaN3与粘结剂混合后压制在电热丝4表面，然后放入到Al片与汇流排之间的空腔，电热丝的两端与BMS系统连接。
BMS对电池组运行状态进行监控，当发现某只18650电池发生内短路或即将发生热失控时，BMS系统为电热丝加电，触发NaN3发生分解，将Al片与汇流排切断，防止热失控沿着汇流排发生蔓延。
实施例3
20只18650电池并联组成电池组，以金属Cu作为汇流排，18650电池通过Ni带与汇流排之间连接，汇流排中留有凹坑，用于填充硝酸铵与蔗糖混合物，然后将Ni片焊接在汇流排凹坑的上方。
在某只18650电池发生热失控后，高温沿着Ni片扩散，触发硝酸铵与蔗糖混合物爆炸，切断18650电池与汇流排之间的连接，防止热失控的蔓延。
对比例1
20只18650电池经过筛选和匹配后组成电池组，以金属Cu作为集流体，18650电池与汇流排之间通过Ni片直接连接
电池测试方法：
1、热失控测试
20只18650电池以并联的形式组成电池组，通过汇流排实现相互之间的连接，以针刺的形式触发中间的一只电池发生热失控，随后观察电池组的热失控扩散情况。
采用新型防热扩散集流结构后，18650电池组成的电池组没有发生热失控扩散，仅有热失控电池周边的3～5只电池发生了防爆阀开启泄压，未发生起火和爆炸，而采用普通汇流结构的电池组，在中间电池热失控发生后，高温沿着汇流排传播，导致周边电池先后发生热失控，最终热失控在整个电池组内发生扩散。
表明防止热失控扩散的汇流排结构设计在保证汇流结构过流能力的同时，巧妙的避免了高温沿着汇流排扩散，减少了热失控在电池组内扩散的风险，对于提升电池组的使用安全具有重要的意义。
一种应用上述防止热失控扩散的汇流排的蓄电池组。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种防止热失控扩散的汇流排，应用于蓄电池组的安全防护中；其特征在于：所述汇流排包括：
与每只蓄电池连接的导电片；
与每个导电片连接的汇流条；其中：
在每个导电片和汇流条之间设置有遇热爆炸物。
2.根据权利要求1所述的防止热失控扩散的汇流排，其特征在于：所述导电片和汇流条均为Al制成。
3.根据权利要求2所述的防止热失控扩散的汇流排，其特征在于：在所述导电片和汇流条之间设置一个密封腔，在所述密封腔内填充有硝酸铵。
4.根据权利要求2所述的防止热失控扩散的汇流排，其特征在于：在所述导电片和汇流条之间设置电热丝，在所述电热丝上压制有NaN3与粘结剂混合物，所述电热丝的两端与BMS系统连接；BMS系统对蓄电池组的运行状态进行监控，当某只蓄电池发生内短路或即将发生热失控时，BMS系统为电热丝加电，触发NaN3发生分解，将导电片与汇流排切断。
5.根据权利要求1所述的防止热失控扩散的汇流排，其特征在于：所述导电片为Ni片，所述汇流条为Cu制成；在所述汇流条上开设有凹坑，在凹坑内填充硝酸铵与蔗糖混合物，所述导电片焊接在汇流排凹坑的出口。
6.根据权利要求1-5任一项所述的防止热失控扩散的汇流排，其特征在于：所述蓄电池为锂离子蓄电池。
7.一种应用上述权利要求1-5任一项所述防止热失控扩散的汇流排的蓄电池组。
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