CN111446392A - 电池模组及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模组及电池包，所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。通过采用本发明的方案，在电池模组中的电芯之间设置固固相变材料和防火板，一方面采用固固相变材料对电池电芯进行热管理，利用其相变材料吸收相变潜热，给动力电池进行降温；另一方面采用防火板对电池热失控进行防护，用于解决上述矛盾点，增加电池系统的安全性，因此，本发明通过固固相变材料和防火板的组合，同时提高动力电池的散热性能和热失控防护性能。

Description

电池模组及电池包
技术领域
本发明涉及电池模组技术领域，尤其涉及一种电池模组及电池包。
背景技术
随着社会的发展和人们对环保越来越重视，电动汽车得到了越来越广泛的应用。电池作为电动汽车的能量源，其安全性也显得尤为重要。在使用过程中，温度对电池的性能有着重要的影响。首先，电池的充放电反应是在一定温度范围内发生的，0℃-40℃是比较合适的范围，高于或者低于这个范围，电池都很难工作或者工作效率低；其次，由于化学反应伴随着热反应，实际电池内部温度并不等于环境温度，这种温度差对电池有重要的影响。如高温环境下电极片容易受损，导致电池过充，严重影响电池的性能和实用寿命，表现为可冲入的电量越来越少，发热越来越严重。严重时导致电池软鼓、起火等事故。所以，对电池进行热管理以改善散热效果对电池的使用安全性有着重要的影响。
目前通常使用空气冷却技术和液冷技术对电池进行散热处理，均属于主动热管理。上述冷却系统需要风机、泵、加热器等附件。由此可知，现有技术中，冷却系统结构庞大而复杂，同时消耗电池能量，导致电池释放的热能未能回收利用，在损伤电池的同时未能达到节能减排的效果，没能达到能量的合理利用。
另外，动力电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象，叫做热失控。当电池产生的热量高于它可以消散的热量时，则会发生热失控。如果电池系统中，由于一个电芯产生热失控而引发其他电芯热失控，即为热失控扩散，可简称为热扩散。
锂电池一旦出现热失控，宏观表现是电池包局部出现温度异常，故障的电芯内阻变大，这一过程如果伴随着电动汽车的充电或者放电，根据焦耳定律，热失控早期的电芯会因为通过电流而发热，加速故障电芯热失控速度，可谓是在火上浇油。热失控早期一旦未得到控制，热量会持续聚集，故障电芯周围的电芯温度也很快升高，例如电芯温度一旦超过60℃，电芯内部的物质会反应分解，产生枝晶或者分解产生氧气。此时电池内部具有可燃物、助燃剂、温度这三种条件，电芯就容易发生起火爆炸，最终影响到其它电池。目前对于锂电池起火没有有效的阻止措施，只能任由电动汽车燃烧直至热失控过程结束。
综上所述，一方面，动力电池在未发生热失控的常规使用环境下，需要将电池自身热量散发出去，而另一方面，一旦动力电池发生了热失控，则需要将热量封闭在热失控电芯内，不希望此部分热量传递给其余的电芯，避免热扩散的发生。所以，动力电池的散热和热失控防护是一件相互矛盾的事情。现有技术中尚没有一种能够很好地平衡动力电池散热和热失控防护的技术。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种电池模组及电池包，通过固固相变材料和防火板的组合，同时提高动力电池的散热性能和热失控防护性能。
本发明实施例提供一种电池模组，所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。
可选地，所述电池模组的至少一侧的电芯的外侧面还设置有固固相变材料。
可选地，所述固固相变材料为固固相变蜡板，所述固固相变蜡板平行于所述电芯的侧面设置。
可选地，所述电池模组的至少一侧的电芯的外侧面还设置有防火板，设置于外侧面的防火板位于所对应的固固相变材料的外侧面。
可选地，所述防火板的导热系数低于0.04W/mk。
可选地，所述电芯的温度升高至所述固固相变材料的相变温度时，所述固固相变材料发生固固相变，吸收所述电芯的热量。
可选地，所述电芯的温度升高至第一温度值时，所述固固相变材料被烧穿，所述第一温度值高于所述固固相变材料的相变温度。
本发明实施例还提供一种电池包，包括箱体和电池模组，所述电池模组设置于所述箱体的内部，所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。
可选地，所述电池模组的至少一侧的电芯的外侧面还设置有固固相变材料和防火板，设置于外侧面的防火板位于所对应的固固相变材料的外侧面。
可选地，所述固固相变材料为固固相变蜡板，所述固固相变蜡板平行于所述电芯的侧面设置。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
本发明所提供的电池模组及电池包具有下列优点：
本发明提供了一种电池模组，在电池模组中的电芯之间设置固固相变材料和防火板，一方面采用固固相变材料对电池电芯进行热管理，利用其相变材料吸收相变潜热，给动力电池进行降温；另一方面采用防火板对电池热失控进行防护，用于解决上述矛盾点，增加电池系统的安全性；进一步地，本发明中采用的相变材料为固态到固态相变材料，在吸收锂电池放出的热量以后，不会产生固液变化，更不会产生液体的随意流动，这样就避免了液体相变材料的泄露问题，从而避免了锂电池跑冒滴漏的事故发生；因此，本发明通过固固相变材料和防火板的组合，同时提高动力电池的散热性能和热失控防护性能，避免动力电池发生爆炸等危险情况，提高电动汽车的安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明一实施例的电池包的结构示意图；
图2是本发明一实施例的电池模组的结构示意图；
图3是图2中A处放大图。
附图标记：
1 电池模组 2 上盖
11 电芯 3 下箱体
12 防火板
13 固固相变蜡板
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电池模组及包括该电池模组的电池包，所述电池模组设置于所述电池包的箱体内部，所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。
一方面，所述电芯的温度升高至所述固固相变材料的相变温度时，所述固固相变材料发生固固相变，因此本发明通过采用固固相变材料对电池电芯进行热管理，利用其相变材料吸收相变潜热，给动力电池进行降温，并且该相变材料是固态到固态相变材料，在吸收锂电池放出的热量以后，不会产生固液变化，更不会产生液体的随意流动，这样就避免了液体相变材料的泄露问题，从而避免了锂电池跑冒滴漏的事故发生；另一方面，所述电芯的温度升高至第一温度值时，所述固固相变材料被烧穿，所述第一温度值高于所述固固相变材料的相变温度，因此本发明采用防火板对电池热失控进行防护，可以有效地解决现有技术中的矛盾点，增加电池系统的安全性。
进一步地，为了实现多个电池模组之间的热量隔绝和热失控隔绝，在电池模组的至少一侧的最外侧的电芯的外侧面还设置有固固相变材料和防火板，并且最外侧的防火板设置于最外侧的固固相变材料的外侧，从而提高电池模组之间的散热性能，并且避免一个电池模组发生热失控扩散到其他的电池模组。
下面结合各个附图进一步介绍本发明的电池包和电池模组的结构。
如图1所示，为本发明一实施例的电池包的结构示意图。所述电池包包括箱体和电池模组1，所述电池模组1设置于所述电池包的箱体中。在该实施例中，所述箱体包括上盖2和下箱体3，电池模组1设置在下箱体3中之后，上盖2覆盖电池模组1的上表面。
如图2所示，为本发明一实施例的电池模组的结构示意图，图3为图2中A区域放大图。所述电池模组1包括多个电芯11，相邻两个所述电芯11之间设置有防火板12和固固相变材料，用于隔离相邻两个电芯11，所述防火板12平行于所述电芯11的侧面设置，且所述防火板12的侧面与一所述电芯11的侧面相贴合，所述防火板12的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。在该实施例中，所述固固相变材料为固固相变蜡板13，所述固固相变蜡板13平行于所述电芯11的侧面设置。所述固固相变蜡板13可以是在平板上涂覆固固相变材料。其中，固固相变材料可以是无机固固相变材料、有机固固相变材料和复合固固相变材料中的至少一种，例如可以是聚乙二醇类固固相变材料、改性石蜡固固相变材料等等。
在该实施例中，一方面，采用固固相变蜡板13对电池进行热管理，利用其固固相变蜡吸收相变潜热，即所述电芯的温度升高至所述固固相变材料的相变温度(一般为40℃～60℃之间)时，所述固固相变材料发生固固相变，在固固相变的过程中吸收电芯的多余热量，使得电芯的温度降低而不超过设定的上限温度值。在电芯温度恢复正常之后，固固相变材料会逐渐恢复到发生固固相变之前的初始状态，以用于下一次电芯过热时对电芯热量的吸收。固固相变材料的相变温度随不同固固相变材料的种类而有所不同，例如可以为42℃、46℃等。并且该相变材料是固态到固态相变材料，在吸收锂电池放出的热量以后，不会产生固液变化，更不会产生液体的随意流动，这样就避免了液体相变材料的泄露问题，从而避免了锂电池跑冒滴漏的事故发生。因此，本发明通过增加了固固相变蜡板13，动力电池的性能和容量衰退率都会得到有效的保证，并且在不消耗动力电池自身能量的前提下，可以将动力电池发出的热量进行能量回收，减少用户里程焦虑的同时，实现节能减排。
另一方面，本发明采用防火板12对电池热失控进行防护，可以有效地解决现有技术中的矛盾点，增加电池系统的安全性，具体地，所述电芯11的温度升高至第一温度值时，所述固固相变蜡板13被烧穿，所述第一温度值高于所述固固相变蜡板13的相变温度。例如，在动力电池的其中一颗电芯11发生热失控之后，温度可以接近1000℃，甚至温度可以达到1000℃以上，此时固固相变蜡板13也会被烧穿，热量会传递至防火板12侧，此防火板12因为具有超低的导热系数，例如低于0.04W/mk，所以防火板12的隔热性较高，可以有效地阻止热量传递至下一颗电芯11，从而避免热扩散的发生，保证动力电池系统的安全性。
如图3所示，在该实施例中，所述电池模组1的至少一侧的电芯11的外侧面还设置有固固相变材料，该固固相变材料也优选为固固相变蜡板13，同样地，此处的固固相变蜡板13平行于所述电芯11的侧面设置。设置在最外侧电芯11的外侧面的固固相变蜡板13可以进一步提高最外侧的电芯11的散热性能，并且实现在电芯11温度升高时，在多个电池模组1之间的热量隔绝。此处，所述电池模组1的至少一侧的电芯11的外侧面设置有固固相变蜡板13指的是在图2中电池模组1的最左侧的电芯11的左侧面设置有固固相变蜡板13和/或电池模组11的最右侧的电芯11的右侧面设置有固固相变蜡板13。
如图3所示，在该实施例中，所述电池模组的至少一侧的电芯11的外侧面还设置有防火板12，设置于外侧面的防火板12位于所对应的固固相变蜡板13的外侧面。所述最外侧的电芯11的外侧面的防火板可以实现多个电池模组1之间的热量隔绝和热失控隔绝，避免一个电池模组1发生热失控而影响到其他相邻电池模组1。此处，所述电池模组1的至少一侧的电芯11的外侧面设置有防火板12指的是在图2中电池模组1的最左侧的电芯11的左侧面设置有防火板12和/或电池模组11的最右侧的电芯11的右侧面设置有防火板12。
在将所述电池模组1设置于电池包的箱体中，并将电池包应用于电动汽车之后，在电动汽车驾驶中，固固相变蜡板13可以有效地实现电池包的热量管理，避免电芯11温度上升到上限温度值，并且不会出现热失控、爆炸等情况，对电动汽车的安全性大有裨益。
综上所述，与现有技术相比，本发明所提供的电池模组及电池包具有下列优点：
本发明提供了一种电池模组，在电池模组中的电芯之间设置固固相变材料和防火板，一方面采用固固相变材料对电池电芯进行热管理，利用其相变材料吸收相变潜热，给动力电池进行降温；另一方面采用防火板对电池热失控进行防护，用于解决上述矛盾点，增加电池系统的安全性；进一步地，本发明中采用的相变材料为固态到固态相变材料，在吸收锂电池放出的热量以后，不会产生固液变化，更不会产生液体的随意流动，这样就避免了液体相变材料的泄露问题，从而避免了锂电池跑冒滴漏的事故发生；因此，本发明通过固固相变材料和防火板的组合，同时提高动力电池的散热性能和热失控防护性能，避免动力电池发生爆炸等危险情况，提高电动汽车的安全性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组的至少一侧的电芯的外侧面还设置有固固相变材料。
3.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于，所述固固相变材料为固固相变蜡板，所述固固相变蜡板平行于所述电芯的侧面设置。
4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组的至少一侧的电芯的外侧面还设置有防火板，设置于外侧面的防火板位于所对应的固固相变材料的外侧面。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述防火板的导热系数低于0.04W/mk。
6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电芯的温度升高至所述固固相变材料的相变温度时，所述固固相变材料发生固固相变，吸收所述电芯的热量。
7.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述电芯的温度升高至第一温度值时，所述固固相变材料被烧穿，所述第一温度值高于所述固固相变材料的相变温度。
8.一种电池包，其特征在于，包括箱体和电池模组，所述电池模组设置于所述箱体的内部，所述电池模组包括多个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有防火板和固固相变材料，所述防火板的侧面与一所述电芯的侧面相贴合，所述防火板的侧面与所对应的固固相变材料相贴合。
9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述电池模组的至少一侧的电芯的外侧面还设置有固固相变材料和防火板，设置于外侧面的防火板位于所对应的固固相变材料的外侧面。
10.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述固固相变材料为固固相变蜡板，所述固固相变蜡板平行于所述电芯的侧面设置。
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