CN110061158A - 一种动力电池密封缓冲隔热垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池密封缓冲隔热垫，包括隔热垫主体(10)，所述隔热垫主体(10)包括隔热芯(1)和橡胶框(2)；所述橡胶框(2)的中心位置具有预留的隔热芯容纳孔(20)；所述隔热芯容纳孔(20)中放置有隔热芯(1)；所述隔热垫主体(10)的左右两侧面，分别贴合设置有一块封装膜(3)。本发明公开的动力电池密封缓冲隔热垫，隔热垫同时具有隔热、缓冲和密封功能，能够有效提升动力电池的安全性，保证动力电池模组的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及电动车动力电池技术领域，特别是涉及一种动力电池密封缓冲隔热垫。
背景技术
国家大力发展新能源，电动汽车逐步进入市场，以后甚至替代燃油车成为未来交通工具的主流。众所周知的是电动车的续航里程和充电便利性是前期问题，但未来更为关键的是电池安全性。随着电动车续航里程增大需求，要求电池能量密度越来越高，随着电池能量密度逐渐增大，电池循环膨胀率逐步增大，由此引来的是电池自身安全性逐步下降，组成模组后，电芯之间膨胀力增大，电池发生热失控的概率增大。
为降低电池之间发生热失控的风险，电池之间通常安装隔热垫，通常希望一个电芯发生热失控急剧温升甚至着火时，不引起隔壁电芯连锁失控。因此，一方面，要求隔热垫具有较低的导热系数，同时满足阻燃要求(通常UL94-v0防火等级)，这个主要与隔热垫材料有关；另一方面，要求隔热垫具有缓冲功能，因为电芯在充放电循环工作时膨胀与收缩，这里电池膨胀与收缩简称“呼吸”，为保证高能量密度电池可以长寿命工作，做好加载在电芯两侧的力不能过大，以防压坏电芯内部结构，所以该隔热垫应具有缓冲回弹功能。最后，还要求隔热垫具有密封功能，因为如果电芯与电芯之间(或电池单元与单元之间)中空，因模组和系统难以做到真空，所以中空具有空气，虽然空气也具有隔热功能，但难以阻隔热失控最后的火焰，所以隔热垫还应具有中间密封功能。
但是，目前还没有一种隔热垫，其同时具有隔热、缓冲和密封功能，能够有效提升动力电池的安全性，保证动力电池模组的安全性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种动力电池密封缓冲隔热垫及其应用的动力电池模组，隔热垫同时具有隔热、缓冲和密封功能，能够有效提升动力电池的安全性，保证动力电池模组的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种动力电池密封缓冲隔热垫，包括隔热垫主体，所述隔热垫主体包括隔热芯和橡胶框；
所述橡胶框的中心位置具有预留的隔热芯容纳孔；
所述隔热芯容纳孔中放置有隔热芯；
所述隔热垫主体的左右两侧面，分别贴合设置有一块封装膜。
其中，所述橡胶框的四角分别具有一个定位孔，该定位孔用于与外部电芯框上具有的连接销进行间隙配合。
其中，所述橡胶框的四角还分别具有一个定位槽；
其中，位于橡胶框顶部的定位槽的开口向上；
位于橡胶框底部的定位槽的开口向下。
其中，所述橡胶框的前后两端中部，还分别具有一个内凹的边槽，用于容纳折弯后的电池极耳。
其中，所述隔热芯是采用气凝胶、聚氨酯泡棉或硅泡棉制成的隔热芯。
其中，所述封装膜为PI膜、PET膜或PC膜。
其中，封装膜的外表面，通过粘接胶与外部的电芯相粘接。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫，该隔热垫同时具有隔热、缓冲和密封功能，能够有效提升动力电池的安全性，保证动力电池模组的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫的立体结构分解示意图；
图2为本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫在封装上封装膜前的结构示意图；
图3为本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫在封装上封装膜后的结构示意图；
图4为沿着图3所示A-A线的剖视放大图；
图5为沿着图3所示B-B线的剖视放大图；
图6为本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫所装配的动力电池模组的立体结构示意图；
图7为本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫所装配的动力电池模组中的任意一个隔热垫单元的立体结构放大示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图7，本发明提供了一种动力电池密封缓冲隔热垫，包括隔热垫主体10，所述隔热垫主体10包括隔热芯1和橡胶框2；
所述橡胶框2的中心位置具有预留的隔热芯容纳孔20；
所述隔热芯容纳孔20中放置有隔热芯1；
所述隔热垫主体10的左右两侧面(即隔热芯1及橡胶框2的两侧)，分别贴合设置有一块封装膜3。
在本发明中，需要说明的是，隔热芯1位于隔热垫主体10的中心，起到隔热和缓冲功能；橡胶框2位于隔热芯1的四周，起到密封整形作用；封装膜3贴合在隔热垫主体10的两侧，用于整体封装功能，同时封装膜3还具有抽真空和增加垫片的平面度的功能。
在本发明中，具体实现上，所述橡胶框2的四角分别具有一个定位孔4，该定位孔4用于实际应用定位，具体为与外部电芯框上具有的连接销进行间隙配合。
在本发明中，具体实现上，所述橡胶框2的四角还分别具有一个定位槽5；
其中，位于橡胶框2顶部的定位槽5的开口向上；
位于橡胶框2底部的定位槽5的开口向下。
需要说明的是，定位槽5，用于与外部动力电池模组具有的结构梁进行间隙配合，以便顺利安装外部动力电池模组具有的结构横梁。
在本发明中，具体实现上，所述橡胶框2的前后两端中部，还分别具有一个内凹的边槽6，用于容纳折弯后的电池极耳。
需要说明的是，对于本发明，整个密封缓冲隔热垫位于在两个电芯框之间的位置的外轮廓，即橡胶框2的外轮廓，与本发明的隔热垫所需要连接的电芯框轮廓相同。橡胶框2的两侧通过预紧挤压，来实现电池单元间无缝接触与密封。
在本发明中，具体实现上，，封装膜3的外表面，通过粘接胶与外部的电芯(即需要进行密封、缓冲、隔热保护的电池模组中的电芯)相粘接。在本发明中，具体实现上，隔热芯1及橡胶框2的厚度，可以根据实际情况而定，通常厚度选择在1～5mm之间，且隔热芯1和橡胶框2的厚度可以不同，整体封装均可通过封装膜3实现。
在本发明中，具体实现上，隔热芯1的材质不限，可以是任意一种具有良好隔热性质的材质，例如可以是采用气凝胶、聚氨酯泡棉或硅泡棉制成的隔热芯。
在本发明中，具体实现上，封装膜3的材质不限，可以是PI膜(聚酰亚胺薄膜)、PET膜(耐高温聚酯薄膜)或PC膜(聚碳酸酯膜)。
需要说明的是，对于本发明，在实际使用中，可以根据工况、电芯型号及尺寸的不同，相应进行隔热垫不同材料和厚度的设计和选择。
基于上述本发明提供的一种动力电池密封缓冲隔热垫，参见图6、图7，本发明还装配形成了动力电池模组，其包括电池模组主体；
所述电池模组主体包括纵向平行并列且垂直设置的多个隔热垫单元30；
每个隔热垫单元30包括两个中空的电芯框8，每个电芯框8内放置有一个电芯7；
任意两个相邻的隔热垫单元30之间，粘接设置有一个具有前面所述技术特征的动力电池密封缓冲隔热垫；
所述电池模组主体的左右两侧，分别设置有一个垂直分布的端板10；
所述电池模组主体的顶部前后两端以及底部前后两端，分别设置有一根横梁9；
所述横梁9与相邻的端板1焊接在一起。
需要说明的是，每个电芯7的前后两侧分别具有一个极耳(每个电芯7具有的两个极耳分别是正极耳和负极耳)。
在本发明中，具体实现上，所述电芯框8，在与动力电池密封缓冲隔热垫中橡胶框2具有的定位孔4相对应的位置，设置有连接销，该连接销与定位孔4之间为间隙配合。
在本发明中，具体实现上，所述横梁9和端板10之间为电阻焊或激光焊接。
在本发明中，具体实现上，动力电池密封缓冲隔热垫中封装膜3的外表面，与相邻的电芯7的侧面(例如左右侧面)通过粘接胶相粘接
需要说明的是，电芯框8为左右开口的框架结构，只是对电芯7的上下两侧以及前后两侧进行环绕设置。
在本发明中，具体实现上，在每个隔热垫单元30中，两个电芯7相对的侧面之间通过粘接胶进行粘接。
需要说明的是，所述粘接胶可以采用双组份环氧胶、硅胶或者压敏胶等。
因此，对于本发明，可以由隔热芯1、橡胶框2、封装膜3、两个电芯7和两个电芯框8一起，组装成一个隔热垫单元30，该隔热垫单元30是一个两并单元(即两个电芯并联单元)。
参见图6所示，图6为本发明提供的密封缓冲隔热垫所装配的动力电池模组的结构示意图，以2并10串(2P10S)的软包模组为例，该模组内部由上面提到的10个隔热垫单元(即两并单元)串联，端面另增加了一个上面提到的隔热缓冲垫，共11个隔热垫，单元正负极交叉排列与堆叠，模组外承力结构主要由四根横梁9和两个端板10构成，横梁9和端板10均为金属，可以通过电阻焊或激光焊接，模组上下面裸露电芯框8阵列，模组的横向两面用于后步工序穿极耳焊接。
该电池模组共采用11个密封隔热缓冲垫，垫片以4.3mm厚度为例，初始安装堆叠时，11个垫片被压缩至4mm以便预紧，隔热垫由于采用了与电芯框8一致轮廓的橡胶框2，且由于橡胶具有弹性，起到对电芯四周密封的作用，体现在电池模组上，就是电池模组四周全部实现了预紧密封，每一串电芯之间的挤压力不大(本例初始预紧力不超过100N)，保证了电池后续循环工作中的缓冲变形和较长循环寿命(经过检验，可以达到1500次以上)。
因2并10串(2P10S)电池模组中，任意相邻的两个隔热垫单元间及端面增加了本发明提供的隔热垫，隔热芯采用轻质隔热材料，导热系数不超过0.03W/mK，即便其中一个单元热失控，甚至燃烧达800℃，隔热垫单元之间因为有隔热垫的存在，可以短时间隔热和阻燃，经测试，如果隔壁的电芯发生失控，隔热垫可以隔离3分钟，保持隔壁的电芯无热失控发生，进一步结合水冷系统散热，可以保证5分钟无热失控连锁发生，保证给电池管理系统BMS和电动汽车的整车控制，留出控制和通断时间，以及人员逃离时间，极大提升电池系统和整车安全性。
基于以上技术方案可知，对于本发明，目的在于解决电池热失控被动安全问题，对于本发明提供的动力电池密封缓冲隔热垫，一旦模组或系统一串电芯热失控甚至着火，因该隔热垫的存在，隔壁(即相邻)的电芯不会发生热失控连锁反应。同时，因该隔热垫的存在，隔热垫单元与隔热垫单元之间并非直接接触，电芯在单次充放电循环的过程中鼓胀和收缩，而在全生命周期中也趋于膨胀，同时，本发明提供的隔热垫具有缓冲性，缓冲电芯膨胀力，鉴于在车辆行驶过程中因工况存在各种冲击，本发明能够在每一串隔热垫单元之间增加缓冲，以便增加电池电芯防护。此外，本发明还在对任意相邻的两个隔热垫单元之间进行隔热和缓冲之后，还会对电池之间因增加垫片产生的间隙，通过对本发明的隔热垫进行特殊的轮廓设计(即采用与电芯框8一致轮廓的橡胶框2)，以保证电池的密封效果。
因此，综上所述，与现有技术相比较，本发明提供了一种动力电池密封缓冲隔热垫，隔热垫同时具有隔热、缓冲和密封功能，能够有效提升动力电池的安全性，保证动力电池模组的安全性能，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，包括隔热垫主体(10)，所述隔热垫主体(10)包括隔热芯(1)和橡胶框(2)；
所述橡胶框(2)的中心位置具有预留的隔热芯容纳孔(20)；
所述隔热芯容纳孔(20)中放置有隔热芯(1)；
所述隔热垫主体(10)的左右两侧面，分别贴合设置有一块封装膜(3)。
2.如权利要求1所述的动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，所述橡胶框(2)的四角分别具有一个定位孔(4)，该定位孔(4)用于与外部电芯框上具有的连接销进行间隙配合。
3.如权利要求1所述的动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，所述橡胶框(2)的四角还分别具有一个定位槽(5)；
其中，位于橡胶框(2)顶部的定位槽(5)的开口向上；
位于橡胶框(2)底部的定位槽(5)的开口向下。
4.如权利要求1所述的动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，所述橡胶框(2)的前后两端中部，还分别具有一个内凹的边槽(6)，用于容纳折弯后的电池极耳。
5.如权利要求1所述的动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，所述隔热芯(1)是采用气凝胶、聚氨酯泡棉或硅泡棉制成的隔热芯。
6.如权利要求1至5中任一项所述的动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，所述封装膜(3)为PI膜、PET膜或PC膜。
7.如权利要求1至6中任一项所述的动力电池密封缓冲隔热垫，其特征在于，封装膜(3)的外表面，通过粘接胶与外部的电芯相粘接。
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