CN110148694A - 电池模组和电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池模组和电池包，其中电池模组包括电芯(10)和阻燃装置(20)，电芯(10)包括电芯本体、壳体和泄压装置，电芯本体和泄压装置均设置在壳体内，泄压装置用于在所述电芯(10)发生故障时降低所述壳体内的气压，阻燃装置(20)用于在所述泄压装置发生爆炸时所产生的爆炸冲击下破裂以向所述电芯(10)释放阻燃剂。电池包包括多个电池模组。本发明中的阻燃装置可以在泄压装置发生爆炸时通过泄压装置爆炸所产生的爆炸冲击而破裂并向电芯释放阻燃剂，反应迅速，灭火能力强，还可以降低电芯复燃的可能性，有利于实现完全灭火，提高电池模组的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组和电池包。
背景技术
当电芯用于储能领域时，需要串联或并联大量的电芯形成一个电池模组，电池模组再组装成电池PACK，再将电池PACK组装成电池簇，最终将电池簇构成一个完整的储能单元，对外提供直流母线，以达到符合用户侧的电压需求和电量存储要求。
以1MW钛酸锂储能集装箱为例，所用电芯可达上万，涉及电池模组的数量也达到上千。在整个储能集装箱中，每一个电芯的使用安全都会影响整个储能集装箱的安全。目前在相关技术中，在处理储能集装箱中的电芯遭受短路导致泄压阀炸开的问题时，通常是先通过气体传感器感应集装箱内的气体浓度，再启动集装箱内部的气体型灭火剂如七氟丙烷等进行灭火。这种方式需要在气体浓度达到设定条件时才能启动灭火剂的喷射，对火情的反应有些滞后；而且在出现短路时，各类采集线可能会因为电解液的腐蚀出现老化、导电现象而致使电芯再次复燃，气体灭火剂的总量和喷射时间有限，因此难以实现完全灭火，可能会影响其他电芯，进而影响整个储能集装箱的安全。
需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是提出一种电池模组和电池包，可以提高模组内的灭火能力，有利于实现完全灭火。
为实现上述目的，本发明提供了一种电池模组，包括：
电芯，包括电芯本体、壳体和泄压装置，电芯本体和泄压装置均设置在壳体内，泄压装置用于在电芯发生故障时降低壳体内的气压；和
阻燃装置，用于在泄压装置发生爆炸时所产生的爆炸冲击下破裂以向电芯释放阻燃剂。
在一些实施例中，电芯设有泄压口，泄压装置用于在电芯发生故障时打开泄压口进行泄压，泄压装置和阻燃装置均设置在泄压口处。
在一些实施例中，阻燃装置包括：
容器，用于存储阻燃剂；
连接管，与容器连通且远离容器的一端设有朝向泄压口的开口；和
密封盖，用于封闭开口。
在一些实施例中，阻燃装置包括多个连接管，多个连接管均与容器连通，电池模组包括多个电芯，每个连接管分别对应一个泄压口。
在一些实施例中，电池模组还包括模组底盘，模组底盘上设有多个第一凹槽，每个第一凹槽内设有多个卡槽，电芯安装在卡槽内。
在一些实施例中，电池模组还包括压板，压板设置在电芯的远离模组底盘的一侧用于固定电芯，电芯设有正极、负极和泄压口，压板上设有用于使正极露出的第一通孔、使负极露出的第二通孔和使泄压口露出的第三通孔。
在一些实施例中，电池模组还包括用于将阻燃装置固定在压板上的固定装置。
在一些实施例中，固定装置包括设置在压板的远离模组底盘的一侧的卡座，阻燃装置安装在卡座上。
在一些实施例中，电池模组还包括打包带和凸台，打包带用于打包和固定多个电芯，凸台与卡座之间形成第二凹槽，第二凹槽用于容纳打包带以防止打包带窜动。
在一些实施例中，电池模组还包括电路板以及连接在电芯和电路板之间的第一连接线和第二连接线，第一连接线用于采集电芯的电压，第二连接线用于采集电芯的电阻。
在一些实施例中，压板上设有第四通孔，电路板设置在第四通孔内，第四通孔的孔壁上设有支撑块，支撑块用于支撑电路板。
为实现上述目的，本发明还提供了一种电池包，包括多个上述的电池模组。
基于上述技术方案，本发明实施例中设有阻燃装置，阻燃装置可以在泄压装置发生爆炸时通过泄压装置爆炸所产生的爆炸冲击而破裂，阻燃装置破裂后可向电芯释放阻燃剂，从而实现灭火。相比于相关技术中通过检测气体浓度而释放气体灭火剂的方案来说，本发明实施例的方案通过泄压装置的爆炸冲击来启动阻燃装置，可以实现快速反应，不以气体浓度的大小来决定是否启动阻燃装置，可以避免在气体浓度未达到设定条件时造成的安全隐患；而且，阻燃装置通过向电芯释放阻燃剂的方式来实现灭火，相对于喷射气体灭火剂的方式来说可以更加有效地保护电芯，降低电芯复燃的可能性，降低对灭火剂总量和喷射时间的要求，提高模组内的灭火能力，有利于实现完全灭火，提高电池模组的安全性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明电池模组一个实施例的结构示意图。
图2为本发明电池模组一个实施例中电芯的结构示意图。
图3为本发明电池模组一个实施例中阻燃装置的结构示意图。
图4为本发明电池模组一个实施例中底盘的结构示意图。
图5为本发明电池模组一个实施例中压板的结构示意图。
图6为本发明电池模组一个实施例中电路板的结构示意图。
图中：
10、电芯；20、阻燃装置；30、模组底盘；40、压板；50、电路板；60、第一连接线；70、第二连接线；
11、泄压口；12、正极；13、负极；
21、容器；22、连接管；23、密封盖；
31、第一凹槽；32、卡槽；33、第三凹槽；
41、第一通孔；42、第二通孔；43、第三通孔；44、第四通孔；45、第一保护框架；46、第二保护框架；47、卡座；48、凸台；49、支撑块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，在本发明提供的电池模组的一个实施例中，该电池模组包括电芯10和阻燃装置20，电芯10包括电芯本体、壳体和泄压装置，电芯本体和泄压装置均设置在壳体内，泄压装置用于在电芯10发生故障时降低壳体内的气压，阻燃装置20用于在泄压装置发生爆炸时所产生的爆炸冲击下破裂以向电芯10释放阻燃剂。
在该实施例中，电池模组包括阻燃装置20，阻燃装置20可以在泄压装置发生爆炸时通过泄压装置爆炸所产生的爆炸冲击而破裂，阻燃装置破裂后可向电芯释放阻燃剂，从而实现灭火。相比于相关技术中通过检测气体浓度而释放气体灭火剂的方案来说，该实施例的方案通过泄压装置的爆炸冲击来启动阻燃装置20，可以实现快速反应，不以气体浓度的大小来决定是否启动阻燃装置20，可以避免在气体浓度未达到设定条件时造成的安全隐患。
而且，阻燃装置20通过向电芯释放阻燃剂的方式来实现灭火，相对于喷射气体灭火剂的方式来说可以更加有效地保护电芯，降低电芯复燃的可能性，降低对灭火剂总量和喷射时间的要求，提高模组内的灭火能力，有利于实现完全灭火，提高电池模组的安全性能。
如图2所示，电芯10上设有泄压口11，泄压装置用于在电芯10发生故障时打开泄压口11进行泄压，泄压装置和阻燃装置20均设置在泄压口11处。
通过将泄压装置和阻燃装置20均设置在泄压口11处，可以使阻燃装置20尽可能地靠近泄压装置，以在泄压装置发生爆炸时更加快速和直接地将爆炸冲击传递给阻燃装置20，使阻燃装置20受到爆炸冲击后可以迅速破裂并释放阻燃剂，提高反应速度。并且，将泄压装置和阻燃装置20设置在泄压口11处，还可以尽量增大阻燃装置20所受到的冲击力，从而在阻燃装置20破裂后可以将阻燃剂覆盖到电芯10的更大面积，增大灭火范围。
可选地，泄压装置设置在电芯10的内部，阻燃装置20设置在电芯10的外部。
如图3所示，阻燃装置20包括容器21、连接管22和密封盖23，容器21用于存储阻燃剂，连接管22与容器21连通，连接管22的远离容器21的一端设有开口，开口朝向泄压口11布置，密封盖23用于封闭开口。在装配前，可通过打开密封盖23向容器21内盛装阻燃剂，填满后再将密封盖23盖回。阻燃剂预装可以提高电池模组发生短路时的安全性能。
阻燃剂可以采用氧化铝或氧化锌等固体粉末状阻燃物。
容器21可以采用柔性绝缘塑料制成，采用柔性绝缘塑料的好处是，易于拆卸且不易破损，维护方便，成本低。
可选地，阻燃装置20包括多个连接管22，多个连接管22均与容器21连通，电池模组包括多个电芯10，每个连接管22分别对应一个电芯10上的泄压口11。
容器21呈长筒形，一组电芯10可以设置一个容器21，一个容器21与多个连接管22连接，连接管22与泄压口11一一对应，这样可以便于布置和安装，节省阻燃装置20的占用空间。
如图4所示，电池模组还包括模组底盘30，模组底盘30上设有多个第一凹槽31，每个第一凹槽31内设有多个卡槽32，电芯10安装在卡槽32内。通过设置卡槽32，可以有效提高电芯10的稳定性。
如图5所示，电池模组还包括压板40，压板40设置在电芯10的远离模组底盘30的一侧用于固定电芯10，电芯10上设有正极12、负极13和泄压口11，压板40上设有用于使正极12露出的第一通孔41、使负极13露出的第二通孔42和使泄压口11露出的第三通孔43。
通过设置压板40，可以进一步稳固电芯10，提高电池模组的稳定性。压板40上设置的第一通孔41、第二通孔42和第三通孔43，一方面可以使正极12、负极13和泄压口11露出，便于连接和泄压；另一方面，还可以通过这些通孔对电芯10进行定位，防止电芯10和电芯10之间发生相对移动。
电池模组还包括用于将阻燃装置20固定在压板40上的固定装置。
固定装置的结构形式可以有多种选择。在一个可选的实施例中，固定装置包括设置在压板40的远离模组底盘30的一侧的卡座47，阻燃装置20安装在卡座47上。
如图5所示，卡座47呈C字型，容器21可以通过卡座47的开口卡入卡座47中。这种结构形式的卡座47，结构简单，固定作用好，且安装和拆卸比较方便。
第一通孔41的周向设有用于保护正极12的第一保护框架45，第二通孔42的周向设有用于保护负极13的第二保护框架46，通过设置第一保护框架45和第二保护框架46，可以有效保护正极12和负极13，避免正极12和负极13受到损伤。
电池模组还包括打包带和凸台48，打包带用于打包和固定多个电芯10，通过打包带可以将多个电芯10固定在一起。凸台48与卡座47之间形成第二凹槽，第二凹槽用于容纳打包带以防止打包带窜动。
如图6所示，电池模组还包括电路板50，通过设置电路板50，可以将用于并联或串联电芯10的连接线布置在电路板50上，避免在电芯10的表面有太多的线缆走过，防止由于连接线短路而导致安全事故，提高电池模组的安全性。
电池模组还包括连接在电芯10和电路板50之间的第一连接线60和第二连接线70，第一连接线60用于采集电芯10的电压，第二连接线70用于采集电芯10的电阻，可以实时采集电芯10的温度、电压等数据，进行安全监控。
压板40上设有第四通孔44，电路板50设置在第四通孔44内，第四通孔44的孔壁上设有支撑块49，支撑块49用于支撑电路板50。这样设置可以提高电路板50的安装稳定性。
在电池模组包括多组电芯10时，电路板50可以设置在两组电芯10之间，对应地，压板40上的第四通孔44设置在两组用于使正极12、负极13和泄压口11露出的通孔之间。模组底盘30上还可以对应设置第三凹槽33，以减轻整体重量，或者容纳其他部件。
下面结合附图1～6对本发明电池模组一个实施例的结构和装配过程进行详细说明：
如图1所示，在该实施例中，电池模组还包括电芯10、阻燃装置20、模组底盘30、压板40、电路板50、第一连接线60和第二连接线70。
该电池模组包括8个电芯10，每4个电芯10为一组，共2组。每组电芯10设有一个阻燃装置20。
如图2所示，每个电芯10上设有泄压口11、正极12和负极13。电芯10内设有泄压装置，泄压装置设置在泄压口11处。
如图3所示，阻燃装置20包括容器21、连接管22和密封盖23。1个容器21上连接有4个连接管22，分别对应4个电芯10上的4个泄压口11。连接管22的开口朝向泄压口11。
如图4所示，模组底盘30上设有两个第一凹槽31，每个第一凹槽31内设有4个卡槽32，8个电芯分别安装在两个第一凹槽31的8个卡槽32内。第一凹槽31和卡槽32的周向槽壁可以对电芯10进行限位和固定。两个第一凹槽31之间设有第三凹槽33。
如图5所示，压板40的中间位置设有第四通孔44，第四通孔44的左侧设有4个第一通孔41、4个第二通孔42和4个第三通孔43，通过4个第一通孔41，可以使4个电芯10的正极12露出；通过4个第二通孔42可以使4个电芯10的负极13露出；通过4个第三通孔43可以使4个电芯10的泄压口11露出，阻燃装置20的连接管22插入第三通孔43中以便靠近泄压口11和泄压装置。
第一通孔41的周向设有第一保护框架45，第二通孔42的周向设有第二保护框架46，位于压板40的两侧的两个第三通孔43的外侧分别设有卡座47和凸台48，凸台48与卡座47之间形成第二凹槽，打包带可以穿过第二凹槽，防止窜动。
卡座47和凸台48均设置在压板40的上表面。卡座47呈C字型，开口朝向右侧。第四通孔44内设有用于支撑电路板50的支撑块49。
第四通孔44的右侧与左侧对称，也设有4个第一通孔41、4个第二通孔42和4个第三通孔43，第一通孔41的周向设有第一保护框架45，第二通孔42的周向设有第二保护框架46，位于压板40的两侧的两个第三通孔43的外侧分别设有卡座47和凸台48。
如图6所示，电路板50上设有多个连接口，用于连接多个电芯10的正极12或负极13，实现多个电芯10的并联或串联。第一连接线60用于采集电芯10的电压，第二连接线70用于采集电芯10的电阻。
装配步骤如下：
(1)、先将8个电芯10分别置于8个卡槽32内；
(2)、再将压板40压在电芯10的上部，将8个电芯10固定，同时使电芯10上的正极12、负极13和泄压口11露出来；
(3)、紧接着将装配好的电芯10放到焊接台，在电芯10的正极12和负极13处焊接铝排，使电池模组变成4P2S模组(即每4个电芯10并联成组，两组再串联)，再使用打包带固定4P2S模组；
(4)、打开密封盖23，将阻燃剂从连接管22的开口装进容器21内，然后拧紧密封盖23，再将阻燃装置20安装在压板40的卡座47上，连接管22插入压板40的第三通孔43内，保证阻燃装置20位于泄压装置的上部；
(5)再将电路板50固定在压板40的第四通孔44内，使用第一连接线60和第二连接线70将电芯10与电路板50连接，起到采集电压和电阻的作用，至此，便可得到一个结构简单、稳固性好的电池模组。当遭遇外部短路而导致泄压装置爆炸时，阻燃装置20由于受到强力冲击导致连接管22的开口破裂，从而将阻燃剂喷洒至电池模组的表面，实现灭火效果，还可以降低电芯复燃的可能性，提升电池的安全性能。
通过对本发明电池模组多个实施例的说明，可以看到本发明电池模组实施例在设置泄压装置的泄压口处设置阻燃装置，可以在泄压装置爆炸时释放阻燃剂粉末，实现灭火效果，还可以降低电芯发生短路时的电解液泄露问题，降低复燃发生的可能性，有利于实现完全灭火；模组结构简单，易于组装，稳固性好；采用电路板代替连接线，大大降低连接线束在后续安全事故中的助燃反应，提升安全性。
基于上述的电池模组，本发明还提出一种电池包，该电池包包括多个上述的电池模组。上述各个实施例中电池模组所具有的积极技术效果同样适用于电池包，这里不再赘述。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (12)
1.一种电池模组，其特征在于，包括：
电芯(10)，包括电芯本体、壳体和泄压装置，所述电芯本体和所述泄压装置均设置在所述壳体内，所述泄压装置用于在所述电芯(10)发生故障时降低所述壳体内的气压；和
阻燃装置(20)，用于在所述泄压装置发生爆炸时所产生的爆炸冲击下破裂以向所述电芯(10)释放阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯(10)设有泄压口(11)，所述泄压装置用于在所述电芯(10)发生故障时打开所述泄压口(11)进行泄压，所述泄压装置和所述阻燃装置(20)均设置在所述泄压口(11)处。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述阻燃装置(20)包括：
容器(21)，用于存储所述阻燃剂；
连接管(22)，与所述容器(21)连通且远离所述容器(21)的一端设有朝向所述泄压口(11)的开口；和
密封盖(23)，用于封闭所述开口。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述阻燃装置(20)包括多个所述连接管(22)，多个所述连接管(22)均与所述容器(21)连通，所述电池模组包括多个所述电芯(10)，每个所述连接管(22)分别对应一个所述泄压口(11)。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，还包括模组底盘(30)，所述模组底盘(30)上设有多个第一凹槽(31)，每个所述第一凹槽(31)内设有多个卡槽(32)，所述电芯(10)安装在所述卡槽(32)内。
6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，还包括压板(40)，所述压板(40)设置在所述电芯(10)的远离所述模组底盘(30)的一侧用于固定所述电芯(10)，所述电芯(10)设有正极(12)、负极(13)和泄压口(11)，所述压板(40)上设有用于使所述正极(12)露出的第一通孔(41)、使所述负极(13)露出的第二通孔(42)和使所述泄压口(11)露出的第三通孔(43)。
7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，还包括用于将所述阻燃装置(20)固定在所述压板(40)上的固定装置。
8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述固定装置包括设置在所述压板(40)的远离所述模组底盘(30)的一侧的卡座(47)，所述阻燃装置(20)安装在所述卡座(47)上。
9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，还包括打包带和凸台(48)，所述打包带用于打包和固定多个所述电芯(10)，所述凸台(48)与所述卡座(47)之间形成第二凹槽，所述第二凹槽用于容纳所述打包带以防止所述打包带窜动。
10.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，还包括电路板(50)以及连接在所述电芯(10)和所述电路板(50)之间的第一连接线(60)和第二连接线(70)，所述第一连接线(60)用于采集所述电芯(10)的电压，所述第二连接线(70)用于采集所述电芯(10)的电阻。
11.根据权利要求10所述的电池模组，其特征在于，所述压板(40)上设有第四通孔(44)，所述电路板(50)设置在所述第四通孔(44)内，所述第四通孔(44)的孔壁上设有支撑块(49)，所述支撑块(49)用于支撑所述电路板(50)。
12.一种电池包，其特征在于，包括多个如权利要求1～11任一项所述的电池模组。
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