CN110289463B - 隔热组件及电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔热组件及电池，属于电池技术领域，所述隔热组件包括边框及设置在所述边框上的隔热单元；所述隔热单元为密封的袋状结构，所述隔热单元设置在所述边框内，且所述隔热单元的边缘连接在所述边框上；所述隔热单元内填充有流动性隔热材料，且能够吸收电芯产生的热量；位于所述边框内的所述隔热单元设置有至少一个凹陷区域，所述凹陷区域受热后膨胀，膨胀后的所述凹陷区域的表面向外隆起。本发明提供的隔热组件及电池，其隔热组件在受热时膨胀，可有效将热失控电芯进行隔离，提升了各电芯间的隔热性能，避免整个电池出现热失控现象。

Description

隔热组件及电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种隔热组件及电池。

背景技术

随着电动汽车的兴起，汽车电池的安全性逐渐成为人们关注的重点，其中，热失控风险受到关注，因而如何降低电池的热失控成为研究的热点。

目前，防止电池出现热失控的手段为：可在每个电池模组内的各电芯之间在增加隔热材料，以及在各电池模组间或者电池模组的上方设置上述隔热材料，以对整个电池进行热失控防护。隔热材料可选的是气凝胶毡、云母板、陶瓷垫等材料或复合材料等。

然而，利用上述隔热材料制作成的隔热层对电池进行热防护时，其无法有效地降低热量在电芯间传递，导致隔热效果差。

发明内容

本发明实施例提供了一种隔热组件及电池，当电芯发生热失控时，其隔热组件在受热时膨胀，可有效增加电芯间的间距，降低电芯件的热量传递，提升了各电芯间的隔热性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种隔热组件，包括边框及设置在所述边框上的隔热单元；所述隔热单元为密封的袋状结构，所述隔热单元设置在所述边框内，且所述隔热单元的边缘连接在所述边框上；所述隔热单元内填充有流动性隔热材料，且能够吸收电芯产生的热量；位于所述边框内的所述隔热单元设置有至少一个凹陷区域，所述凹陷区域受热后膨胀，膨胀后的所述凹陷区域的表面向外隆起。

进一步的，所述隔热单元包括相对设置的第一隔热面及第二隔热面；所述第一隔热面与所述第二隔热面的边缘处结合形成密封边，所述密封边连接在所述边框上。

进一步的，第一隔热面和第二隔热面均设置有至少一个凹陷区域；且所述第一隔热面的凹陷区域与所述第二隔热面的凹陷区域相对。

进一步的，所述第一隔热面和所述第二隔热面相对设置有多个凹陷区域；相邻两个所述凹陷区域之间设置有阻隔带，且所述阻隔带朝向密封边的端部与所述密封边不连接，并形成通道。

进一步的，所述第一隔热面及所述第二隔热面均为铝塑膜；所述铝塑膜包括由外及内依次设置的绝缘塑料层、铝箔层及耐腐蚀塑料层。

进一步的，所述隔热材料为水溶液、冷却液或防冻液中的至少一种。

进一步的，所述隔热材料为吸热后为流体的熔融态相变材料。

本发明实施例另一方面提供了一种电池，包括多个电池模组及所述隔热组件；所述电池模组包括依次排列设置的多个电芯，所述隔热组件包括边框及设置在边框上的隔热单元；相邻两个所述电芯之间形成安装所述隔热组件的间隙，所述隔热组件通过所述边框粘接在所述电芯上。

进一步的，所述电芯与所述隔热组件的抵接面之间设置有至少一个弹性单元。

进一步的，所述弹性单元为采用橡胶或者硅橡胶及泡棉制作的弹性块。

与现有技术相比，本发明提供的隔热组件及电池具有以下优点；

本发明实施例提供了一种隔热组件及电池，隔热组件设置在相邻两个电芯之间，且隔热组件包括隔热单元，隔热单元为密封的袋状结构，其隔热单元内部填充有吸收热量的隔热材料，且隔热单元设置有多个凹陷区域，凹陷区域吸热后膨胀。

在电芯处于正常工作组状态，其产生的热量较少，隔热材料能够吸收热量并传递，使电池模组内部各电芯以及各模组电池之间的温度均衡，避免出现局部高温而出现热失控现象。当某电芯处于热失控现象时，凹陷区域受热膨胀，将增大相邻电芯之间的间距，增强对热失控的电芯进行隔离，进而可提升电芯间的隔热效果。因此本实施例提供的隔热组件及电池，相比现有的隔热方案，其具有低温导热，高温隔离的性能，有效降低电芯件的热量传递，提升了各电芯间的隔热性能。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明提供的隔热组件及电池所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的隔热组件的爆炸示意图；

图2为图1中的隔热单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电池结构示意图。

附图标记说明：

10-边框；

20-隔热单元；

21-第一凹陷区域；

22-第二凹陷区域；

23-密封边；

24-阻隔带；

30-弹性单元；

40-电芯；

100-隔热组件；

200-电池。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实施例和简化描述，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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的隔热组件100，隔热单元20为密封的袋状结构，隔热单元20设置在边框10内，且隔热单元20的边缘连接在边框10上；隔热单元20内填充有流动性隔热材料，且能够吸收电芯产生的热量；位于边框10内的隔热单元20设置有至少一个凹陷区域，凹陷区域受热后膨胀，膨胀后的凹陷区域的表面向外隆起。

具体的，隔热单元20用于吸收电芯40产生的热量，其包括第一隔热面及第二隔热面，本实施例提供的第一隔热面和第二隔热面均为铝塑膜，铝塑膜由多层复合材料层叠成的一体结构，其包括绝缘塑料层、耐腐蚀塑料层及铝箔层；其中，绝缘塑料层位于铝塑膜的最外层，耐腐蚀塑料层位于最内层，铝箔层位于绝缘塑料层及耐腐蚀塑料层的之间；耐腐蚀塑料层与填充在隔热单元20内的隔热材料直接接触，可提升第一隔热面及第二隔热面的耐腐蚀性，绝缘塑料层一般与电芯40接触，相邻电芯40之间电性隔离，隔热单元20的表面为绝缘塑料层可防止电芯40通过隔热单元20将电荷传递至相邻电芯40而影响其安全性；铝箔具有一定支撑强度及变形能力，其同时具有良好的导热性能，在其吸收热量后，可发生变形保证凹陷区域的发生隆起，在电芯40发生热失控时，进而增大电芯40间的间距，降低电芯40间的热量传递效率。

本实施例中，第一隔热面和第二隔热面的边缘部分通过热熔焊接技术结合在一起并形成密封边23，密封边23对第一隔热面和第二隔热面进行周向密封且形成袋装结构；为保证第一隔热面和第二隔热面的密封性，可优选将密封边23的宽度设置成3mm至20mm，优选的可将密封边的宽度设置成10mm。

其中，隔热单元20为袋状密封结构，其包括内腔，内腔填充有流动性隔热材料，隔热材料可以为流体材料，例如，可在隔热单元20内盛放有水溶液、冷却液及防冻液，其优选采用采用冷却液或者防冻液，因其具有较低的冰点，冰点一般在-20℃至-45℃之间，可避免在极低环境下结冰，而影响隔热单元20的使用。同时，其具有较高的沸点，其沸点一般在90℃至150℃之间，使其具有较高的热熔，在高温环境中可吸收较多的热量，有利于提升高温隔热的效果。可以理解的是，隔热材料还可以为熔融态相变材料，其可在吸收大量热量后变成流体，可在隔热单元20内流动。

进一步的，隔热单元20设置有至少一个凹陷区域，具体实施方案如下，可在第一隔热面设置有至少一个凹陷区域；或者，在第二隔热面设置有至少一个区域；或者，第一隔热面及第二隔热面上均设置有至少一个凹陷区域，且第一隔热面上的凹陷区域与第二隔热面上的凹陷区域可相对设置或者错落设置，以及位于同一隔热面上的多个凹陷区域均匀分布或对称分布等，本实施例对此不做具体限制。

优选的，本实施例中第一隔热面和第二隔热面均设置有多个凹陷区域，且第一隔热面上的凹陷区域与第二隔热面上的凹陷区域相对设置。在第一隔热面和第二隔热面相对设置有多个凹陷区域，凹陷区域受热后膨胀，位于第一隔热面的凹陷区域膨胀后并可对电芯的表面产生挤压力，扩大第一隔热面与其相邻电芯之间的间距；同样可知，位于第二隔热面的凹陷区域膨胀后可对电芯的表面产生挤压力，扩大第二隔热面与其相邻电芯之间的间距，即将包括上述隔热单元的隔热组件100安装在相邻两个电芯40之间时，膨胀后的隔热单元20可有效增加相邻两个电芯40之间的距离，有效地降低或阻隔电芯40之间的热量传递。

在上述实施例的基础上，本实施例以在第一隔热面和第二隔热面对称设置有两个凹陷区域为例对本方案进行详细说明。

第一隔热面和第二隔热面对称设置有两个凹陷区域且第一隔热面的凹陷区域与第二隔热面的凹陷区域相对；两个凹陷区域分别为第一凹陷区域21和第二凹陷区域22。具体的，以第一隔热面为例，对凹陷区域的设置情况进行说明，第一隔热面呈矩形状，沿第一隔热面的长度方向分别对称设置有第一凹陷区域21及第二凹陷区域22，且第一凹陷区域21及第二凹陷区域22的长度方向可沿第一隔热面的宽度方向布置，即第一凹陷区域21、第二凹陷区域22可对称设置在第一隔热面或者第二隔热面的左右两侧，且呈纵向设置在第一隔热面上。第一凹陷区域21、第二凹陷区域22受热后向外隆起，并对与第一凹陷区域21、第二凹陷区域22相抵接的电芯40产生挤压力，增大位于隔热单元20两侧的电芯40间的距离。本实施例中，将两个凹陷区域对称设置在第一隔热平面及第二隔热面上，可使凹陷区域因吸热膨胀产生的变形力均衡的传递至电芯40上，保证电芯40受力均匀及在移动的过程中无倾斜现象发生。

隔热单元20通过边框10安装在电芯40上，边框10可采用塑料材质制作，例如，边框10可采用聚丙烯(PP)材质制作，或者采用聚对苯二甲酸乙二醇(PET)材质组作，或者采用改性聚丙烯(MPP)材质制作，其制作成具有一定厚度的矩形围框结构，具有良好的支撑强度；隔热单元20通过边框10设置在电芯40上，即边框10压接在密封边23上，并能够对密封单元的四周的密封边23进行二次密封，有效防止填充在隔热单元20内的流动性隔热材料从其内部流出。可以理解的是，边框10与密封边23可通过粘结的方式连接在一次，可在边框10与密封边23的接触面上涂设粘接胶或者双面胶等，并且边框10与电芯40亦可采用粘结的方式连接在一起。

本实施例提供的隔热组件100，其包括隔热单元20，隔热单元20通过边框10安装在相邻两个电芯40之间，且组成隔热单元20的第一隔热面与第二隔热面分别与电芯40的表面贴合；电池模组正常使用时电芯40产生的热量可以通过隔热单元20进行热传递，使得模组间各电芯40温度一致，同时，隔热单元20内填充的液体具有流动性，可以实现电芯40表面的热均衡。

当电池模组内电芯40异常发生热失控时，异常电芯40产生的热量会向两侧迅速传导，隔热单元20首先其将吸收部分热量，当其达到填充隔热材料的沸点后，由于隔热材料具有较好的热熔，其温度上升将会变得缓慢，与此同时，隔热单元20的凹陷区域在受热后体积会发生膨胀，可增大失控电芯40与相邻电芯40之间的间距，阻隔热量在相邻电芯40间的传递，提升了各电芯间的隔热效果。。

在上述实施例的基础上，第一隔热面和第二隔热面相对设置有多个凹陷区域，且相邻两个凹陷区域之间设置有阻隔带24，且阻隔带24朝向密封边23的端部与密封边23不连接，并形成通道。下面以在第一隔热面和第二隔热面均对称设置有两个凹陷区域为例，进行说明。

在第一隔热面及第二隔热面的中线位置处通过热熔焊接将中线部分的隔热面结合在一起形成阻隔带24，阻隔带24将隔热单元20分成第一区域及第二区域；且其中第一凹陷区域21位于第一区域内，第二凹陷区域22位于第二区域内。阻隔带24实质为设置在局部的密封边23，阻隔带24可沿第一隔热面和第二隔热面的宽度方向延伸，且阻隔带24的两端距离密封边23预留有一定的间隙，可保证第一区域及第二区域连通。第一区域及第二区域均设置有冷却液，冷却液可在隔热单元20内流动，在隔热单元20内设置阻隔带24，可增强冷却液在第一区域及冷却液在第二区域内的流动效果，增强对电芯40的热量吸收，提升隔热组件100的吸热及阻热效果。

本实施例中，隔热单元20设置有压力耐受值，隔热单元20受热膨胀超出压力耐受值时而破裂，隔热材料脱离隔热单元20并敷设在电芯40上。具体的，电芯40发生热失控时，隔热单元20的凹陷区域吸热膨胀，可增大电芯40间的距离，降低电芯40间的热量传递。为进一步提升电芯40间的阻热效果，防止电芯40起火，可在隔热单元20发生一定膨胀程度后，使凹陷区域部分发生爆破，使的填充在隔热单元20内的冷却液体飞溅或雾化，对热失控引起的明火具有一定的抑制作用，同时，飞溅的冷却液体可能促使其他电芯40发生短路，可避免热失控的现象发生。可以理解的是，隔热单元20设置有压力耐受值，即第一隔热面及第二隔热面设置有压力耐受值，可在凹陷区域的膨胀程度超多其设定的压力耐受值时，隔热单元20的凹陷区域可发生破裂。

如图3所示，本发明实施例中还提供了一种电池200，包括多个电池模组及隔热组件100；电池模组包括依次排列设置的多个电芯40，隔热组件100包括边框10及设置在边框10上的隔热单元20；相邻两个电芯40之间形成安装隔热组件100的间隙，隔热组件100通过边框10设置在两个相邻电芯40之间。

具体的，电池200包括呈排列或层叠设置在其内部的多个电池模组，每个电池模组间包括依次排列的多个电芯40，在相邻电芯40之间设置有隔热组件100，隔热组件100用于电芯40间的热量传递，以及当发生热失控时，可降低或者阻隔电芯40间的热量传递。可以理解的是，当多个电池模组层叠设置在电池内时，可根据实际需要，在属于同一电池模组且相邻两个电芯之间的填充有隔热组件，另外也可在相邻两个电池模组之间填充有隔热组件，包括相邻电池模组间的侧面形成的间隙内填充隔热组件以及在相邻电池模组的顶面及地面形成的间隙内填充隔热组件，以实现对整个电池进行隔热处理。

本实施例提供的隔热组件100包括边框10及设置在边框10上的隔热单元20，隔热单元20包括密封边，其通过密封边粘接在边框10上，并且隔热组件100通过边框10粘接在电芯40上。隔热单元20包括第一隔热面及第二隔热面，且第一隔热面及第二隔热面的周边通过热熔焊接在一起，形成密封的腔体，腔体内填充有冷却液；第一隔热面和第二隔热面相对设置有凹陷区域，当电芯40正常工作产生的热量可经冷却液吸收后并在各电芯40间传递并导出；当某电芯40出现热失控后，凹陷区域吸收大量热量后发生变形膨胀，产生的变形力作用在电芯40上，可增大相邻两个电芯40间的距离，降低及阻隔热量在电芯40间的传递，降低整个电池模组及电池200出现热失控现象的发生的风险。

进一步的，电芯40与隔热组件100的抵接面之间设置有至少一个弹性单元30。具体的，弹性单元30可以为敷设在隔热单元20的表面的弹性层或者弹性块，弹性单元可对隔热单元的表面进行全覆盖或者对其表面进行局部覆盖。本实施例优选在电芯40与隔热组件100设置有弹性块，可将弹性块粘接在第一隔热面及第二隔热面上，进一步的，可将弹性块嵌设在凹陷区域内，便于将弹性块安装至第一隔热面及第二隔热面上。

本实施例提供的弹性块，其材质可以是橡胶、硅橡胶或泡棉等；弹性块可堆叠设置在两个电芯40之间，使得的其整体具有一定可压缩性，以便于吸收凹陷区域的变形膨胀产生的变形力；同时该弹性单元30可与隔热单元20的表面贴合，使作用在隔热面上的局部压力通过内部液体均匀分散，避免传统设计局部鼓胀的情况下出现受力集中现象，有效防止隔热单元出现破损，提升隔热组件的可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种隔热组件，其特征在于，包括边框及设置在所述边框上的隔热单元；

所述隔热单元为密封的袋状结构，所述隔热单元设置在所述边框内，且所述隔热单元的边缘连接在所述边框上；

所述隔热单元内填充有流动性隔热材料，且能够吸收电芯产生的热量；

位于所述边框内的所述隔热单元设置有至少一个凹陷区域，所述凹陷区域受热后膨胀，膨胀后的所述凹陷区域的表面向外隆起；

所述隔热单元包括相对设置的第一隔热面及第二隔热面；

所述第一隔热面与所述第二隔热面的边缘处结合形成密封边，所述密封边连接在所述边框上；

所述第一隔热面和所述第二隔热面相对设置有多个凹陷区域；

且所述第一隔热面的凹陷区域与所述第二隔热面的凹陷区域相对；

相邻两个所述凹陷区域之间设置有阻隔带，且所述阻隔带朝向密封边的端部与所述密封边不连接，并形成通道。

2.根据权利要求1所述的隔热组件，其特征在于，所述第一隔热面及所述第二隔热面均为铝塑膜；

所述铝塑膜包括由外及内依次设置的绝缘塑料层、铝箔层及耐腐蚀塑料层。

3.根据权利要求1所述的隔热组件，其特征在于，所述隔热材料为水溶液、冷却液或防冻液中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的隔热组件，其特征在于，所述隔热材料为吸热后为流体的熔融态相变材料。

5.一种电池，其特征在于，包括多个电池模组及权利要求1至4任一项所述的隔热组件；

所述电池模组包括依次排列设置的多个电芯，所述隔热组件包括边框及设置在边框上的隔热单元；

相邻两个所述电芯之间形成安装所述隔热组件的间隙，所述隔热组件通过所述边框粘接在所述电芯上。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电芯与所述隔热组件的抵接面之间设置有至少一个弹性单元。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述弹性单元为采用橡胶或者泡棉制作的弹性块。

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