CN112382808A - 电池模组及电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，提供一种电池模组及电池包，上述电池模组包括外壳和设于外壳内的电芯组，电芯组包括依次叠堆的多个电芯单体，各电芯单体包括极耳和电芯主体，极耳与电芯主体密封连接形成极耳封边部，外壳包括用于固定各电芯单体的极耳的极耳支架，电池模组还包括沿各电芯单体的叠堆方向依次排列的多个防火隔热体，各防火隔热体抵靠在极耳支架和对应的电芯单体的电芯主体之间，相邻两防火隔热体之间形成供对应的电芯单体的极耳封边部插入的隔热缝隙，上述防火隔热体能够有效阻隔高温气体或火焰沿各电芯单体的叠堆方向扩散，从而延缓电池模组内部的燃烧速度，有效提高上述电池模组具有较好的使用安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其提供一种电池模组及电池包。
背景技术
随市场对电池模组比能量的不断追求，电池模组所面临的安全性问题也日益突出。电池模组的安全性问题主要从两个维度去解决：第一个维度是提高电芯的安全性，使电芯难以出现热失控的情况；第二个维度是在电芯发生热失控的情况下，阻止或减缓热量向邻近的电芯蔓延扩散。
对于第二个维度而言，现有的电池模组一般是通过在相邻两电芯的电芯主体之间设置隔热件来阻止或减缓热量蔓延扩散，但是，由于电芯的极耳封边部较为薄弱，当电芯发生热失控时，高温气体或火焰容易将极耳封边部撑破后向外喷出，随后扩散到邻近的电芯上，从而引发其它电芯出现热失控的情况，导致电池模组内部燃烧速度加快，使用安全性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池模组及电池包，旨在解决现有的电池模组的使用安全性能差的技术问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种电池模组，包括外壳和设于外壳内的电芯组，电芯组包括依次叠堆的多个电芯单体，各电芯单体包括极耳和电芯主体，极耳与电芯主体密封连接形成极耳封边部，外壳包括用于固定各电芯单体的极耳的极耳支架，电池模组还包括沿各电芯单体的叠堆方向依次排列的多个防火隔热体，各防火隔热体抵靠在极耳支架和对应的电芯单体的电芯主体之间，相邻两防火隔热体之间形成供对应的电芯单体的极耳封边部插入的隔热缝隙。
电池模组通过在相邻两电芯单体的极耳封边部之间设置防火隔热体，并将各防火隔热体抵靠在极耳支架和对应的电芯单体的电芯主体之间，当电池模组中的电芯单体发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体的极耳封边部时，各防火隔热体可有效将相邻两电芯单体的极耳封边部的间隙封闭，从而有效阻隔高温气体或火焰沿各电芯单体的叠堆方向扩散，另外，通过将各防火隔热体抵靠在极耳支架和对应的电芯单体的电芯主体之间，可将各防火隔热体有效固定，防止防火隔热体脱离相邻两电芯单体的极耳封边部之间位置，确保电池模组内部的防火隔热性能，从而延缓电池模组内部的燃烧速度，为驾乘人员争取更多的逃生时间，由此可见，上述电池模组具有较好的使用安全性能。
在其中一实施例中，防火隔热体为热膨胀防火隔热体。
通过采用上述技术方案，电池模组完成组装后，在相邻两电芯单体的极耳封边部的间隙内放置热膨胀防火隔热体，当电池模组中的电芯单体发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体的极耳封边部时，防火隔热体受热膨胀，以将相邻两电芯单体的极耳封边部的间隙封闭，有效阻隔高温气体或火焰沿电芯单体的叠堆方向扩散。
在其中一实施例中，防火隔热体为发泡防火隔热体。
通过采用上述技术方案，电池模组完成组装后，在相邻两电芯单体的极耳封边部的间隙内填充发泡防火隔热体，以将相邻两电芯单体的极耳封边部的间隙封闭，当电池模组中的电芯单体发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体的极耳封边部时，发泡防火隔热体能够有效阻隔高温气体或火焰沿各电芯单体的叠堆方向扩散。
在其中一实施例中，防火隔热体为相变防火隔热体。
通过采用上述技术方案，电池模组完成组装后，在相邻两电芯单体的极耳封边部的间隙内放置相变防火隔热体，当电池模组中的电芯单体发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体的极耳封边部时，相变防火隔热体受热且逐渐由固态变化为汽态或液态，从而将热量吸收，有效延缓高温气体或火焰沿各电芯单体的叠堆方向的扩散速度。
在其中一实施例中，外壳包括顶板，顶板上开设有泄气孔。
通过采用上述技术方案，当电池模组中的电芯单体发生热失控时，在各防火隔热体的热阻隔作用下，大部分高温气体只能向上流动，最后从外壳的顶板的泄气孔向外排出，避免高温气体在外壳内积聚，有效延缓电池模组内部的燃烧速度，从而可进一步提高上述电池模组的使用安全性能。
在其中一实施例中，顶板的泄气孔内设有防爆阀。
通过采用上述技术方案，有效保证电池模组在正常状态下的密封性能，当电池模组的内压达到设定值时，高温气体将防爆阀冲破并向外排出。
在其中一实施例中，电池模组还包括若干第一隔热件，电芯组包括多个子电芯组，各子电芯组包括至少两个电芯单体，各第一隔热件分别设于相邻两子电芯组之间。
通过采用上述技术方案，当电池模组中的电芯单体发生热失控且高温气体或火焰从电芯单体的电芯主体喷出时，各第一隔热件有效阻隔高温气体或火焰从沿各电芯单体的叠堆方向扩散，从而有效降低电池模组内部的燃烧速度，进一步提高上述电池模组的使用安全性能，另外，通过将电芯组分为多个子电芯组并在各子电芯组之间设置第一隔热件，可在确保电池模组内部的隔热性能的前提下，有效减少第一隔热件的设置数量，从而减少第一隔热件的占用空间，可一定程度上提高上述电池模组的能量密度。
在其中一实施例中，电池模组还包括若干第一隔热件，各电芯单体均包括电芯主体，各第一隔热件分别设于相邻两电芯单体的电芯主体之间。
通过采用上述技术方案，当电池模组中的电芯单体发生热失控且高温气体或火焰从电芯单体的电芯主体喷出时，各第一隔热件有效阻隔高温气体或火焰从沿各电芯单体的叠堆方向扩散，从而有效延缓电池模组内部的燃烧速度，可进一步提高上述电池模组的使用安全性能。
在其中一实施例中，电池模组还包括第二隔热件，外壳包括侧板，第二隔热件设于电芯组与侧板之间。
通过采用上述技术方案，当电池模组中的电芯单体发生热失控，第二隔热件可有效阻隔热量经外壳的侧板向外扩散，避免电池包的其余电池模组受热后随之发生热失控，从而有效延缓电池包内部的燃烧速度，提高电池包的使用安全性能。
为实现上述目的，本发明还提供一种电池包，包括箱体和多个电池模组，各电池模组均容置于箱体内。
由于上述电池包采用了上述电池模组的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电池模组的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电池模组去掉顶板后的结构示意图；
图3为图2所示电池模组的A处放大结构示意图；
图4为本发明实施例提供的电芯单体的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
10、电池模组，11、外壳，111、极耳支架，112、顶板，1121、泄气孔，113、侧板，12、电芯组，121、子电芯组，1211、电芯单体，1212、极耳封边部，1213、电芯主体，1214、极耳，13、防火隔热体，131、隔热缝隙，14、第一隔热件，15、第二隔热件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
请结合图1至图4所示，一种电池模组10，包括外壳11和设于外壳11内的电芯组12，电芯组12包括依次叠堆的多个电芯单体1211，各电芯单体1211包括极耳1214和电芯主体1213，极耳1214与电芯主体1213密封连接形成极耳封边部1212，外壳11包括用于固定各电芯单体1211的极耳1214的极耳支架111，电池模组10还包括沿各电芯单体1211的叠堆方向依次排列的多个防火隔热体13，各防火隔热体13抵靠在极耳支架111和对应的电芯单体1211的电芯主体1213之间，相邻两防火隔热体13之间形成供对应的电芯单体1211的极耳封边部1212插入的隔热缝隙131。
需要说明的是，前述各电芯单体1211的叠堆方向即图1和图2中所指示的Y轴方向。
电池模组10通过在相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212之间设置防火隔热体13，并将各防火隔热体13抵靠在极耳支架111和对应的电芯单体1211的电芯主体1213之间，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体1211的极耳封边部1212时，各防火隔热体13可有效将相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212的间隙封闭，从而有效阻隔高温气体或火焰沿Y轴方向扩散，另外，通过将各防火隔热体13抵靠在极耳支架111和对应的电芯单体1211的电芯主体1213之间，可将各防火隔热体13有效固定，防止防火隔热体13脱离相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212之间位置，确保电池模组10内部的防火隔热性能，从而延缓电池模组10内部的燃烧速度，为驾乘人员争取更多的逃生时间，由此可见，上述电池模组10具有较好的使用安全性能。
具体地，对于单端设置极耳1214的电芯单体1211而言，外壳11内设置一个极耳支架111，各防火隔热体13抵靠在该极耳支架111和对应的电芯单体1211的电芯主体1213之间；对于两端分别设置极耳1214的电芯单体1211而言，外壳11内设置两个极耳支架111，一部分防火隔热体13分别抵靠在一极耳支架111和对应的电芯单体1211的电芯主体1213的一端之间，另一部分防火隔热体13分别抵靠在另一极耳支架111和对应的电芯单体1211的电芯主体1213的另一端之间。
在本实施例中，防火隔热体13为热膨胀防火隔热体，即防火隔热体13由热膨胀隔热材料制成，如膨胀石墨、硅酸盐、蛭石或含有5wt％以上蛭石的混合物质，电池模组10完成组装后，在相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212的间隙内放置热膨胀防火隔热体，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体1211的极耳封边部1212时，热膨胀防火隔热体受热膨胀，以将相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212的间隙封闭，有效阻隔高温气体或火焰沿电芯单体1211的叠堆方向扩散。
在本实施例中，请结合图1所示，外壳11包括顶板112，顶板112上开设有泄气孔1121。通过采用上述技术方案，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控时，在各防火隔热体13的热阻隔作用下，大部分高温气体只能向上流动，最后从外壳11的顶板112的泄气孔1121向外排出，避免高温气体在外壳11内积聚，有效延缓电池模组10内部的燃烧速度，从而可进一步提高上述电池模组10的使用安全性能。
具体地，顶板112的泄气孔1121内设有防爆阀(图中未示)，有效保证电池模组10在正常状态下的密封性能，当电池模组10的内压达到设定值时，高温气体将防爆阀冲破并向外排出。
在本实施例中，请结合图2和图3所示，电池模组10还包括若干第一隔热件14，电芯组12包括多个子电芯组121，各子电芯组121包括至少两个电芯单体1211，各第一隔热件14分别设于相邻两子电芯组121之间。通过采用上述技术方案，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控且高温气体或火焰从电芯单体1211的电芯主体1213喷出时，各第一隔热件14有效阻隔高温气体或火焰从沿各电芯单体1211的叠堆方向扩散，从而有效降低电池模组10内部的燃烧速度，进一步提高上述电池模组10的使用安全性能，另外，通过将电芯组12分为多个子电芯组121并在各子电芯组121之间设置第一隔热件14，可在确保电池模组10内部的隔热性能的前提下，有效减少第一隔热件14的设置数量，从而减少第一隔热件14的占用空间，可一定程度上提高上述电池模组10的能量密度。
在本实施例中，请结合图2和图3所示，电池模组10还包括第二隔热件15，外壳11包括侧板113，第二隔热件15设于电芯组12与侧板113之间。通过采用上述技术方案，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控，第二隔热件15可有效阻隔热量经外壳11的侧板113向外扩散，避免电池包的其余电池模组10受热后随之发生热失控，从而有效延缓电池包内部的燃烧速度，提高电池包的使用安全性能。
实施例二
本实施例与实施例一相比，区别在于防火隔热体13的种类不同。
在本实施例中，防火隔热体13为发泡防火隔热体，电池模组10完成组装后，在相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212的间隙内填充发泡材料，发泡材料凝固后形成上述防火隔热体13，以将相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212的间隙封闭，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体1211的极耳封边部1212时，发泡防火隔热体能够有效阻隔高温气体或火焰沿各电芯单体1211的叠堆方向扩散。
实施例三
本实施例与实施例一相比，区别在于防火隔热体13的种类不同。
在本实施例中，防火隔热体13为相变防火隔热体，即上述防火隔热体13由相变材料制成，如石蜡、硅树脂或含有5wt％以上硅树脂的混合物质，电池模组10完成组装后，在相邻两电芯单体1211的极耳封边部1212的间隙内放置相变防火隔热体，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控且高温气体或火焰撑破电芯单体1211的极耳封边部1212时，相变防火隔热体受热且逐渐由固态变化为汽态或液态，从而将热量吸收，有效延缓高温气体或火焰沿各电芯单体1211的叠堆方向的扩散速度。
实施例四
本实施例与实施例一相比，区别在于各电芯单体1211与各第一隔热件14的排列结构不同。
在实施例中，电池模组10还包括若干第一隔热件14，各第一隔热件14分别设于相邻两电芯单体1211的电芯主体1213之间。通过采用上述技术方案，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控且高温气体或火焰从电芯单体1211的电芯主体1213喷出时，各第一隔热件14有效阻隔高温气体或火焰从沿各电芯单体1211的叠堆方向扩散，从而有效延缓电池模组10内部的燃烧速度，可进一步提高上述电池模组10的使用安全性能。
下面从整体上对上述电池模组10的工作原理进行说明。
请结合图1和图2所示，当电池模组10中的电芯单体1211发生热失控时，从该电芯单体1211的极耳封边部1212喷出的高温气体或火焰在位于该极耳封边部1212相对两侧的防火隔热体13的热阻隔作用下无法沿图中所指示的Y轴方向扩散，而是一部分高温气体或火焰沿图中所指示的Z轴方向扩散，另一部分高温气体或火焰先沿图中所指示的X轴方向扩散，被外壳11的极耳支架111阻挡后沿图中所指示的Z轴方向扩散，最后两部分高温气体或火焰均从外壳11的顶板112上的泄气孔1121向外排出，可见，通过设置防火隔热体13，既可有效阻隔高温气体或火焰扩散到邻近的电芯单体1211上，也可有效引导高温气体或火焰的扩散方向，使高温气体或火焰快速向外排出，有效提高电池模组10的使用安全性能。
一种电池包，包括箱体和多个电池模组10，各电池模组10均容置于箱体内。
由于上述电池包采用了上述电池模组10的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池模组，包括外壳和设于所述外壳内的电芯组，所述电芯组包括依次叠堆的多个电芯单体，各所述电芯单体包括极耳和电芯主体，所述极耳与所述电芯主体密封连接形成极耳封边部，所述外壳包括用于固定各所述电芯单体的所述极耳的极耳支架，其特征在于：所述电池模组还包括沿各所述电芯单体的叠堆方向依次排列的多个防火隔热体，各所述防火隔热体抵靠在所述极耳支架和对应的所述电芯单体的所述电芯主体之间，相邻两所述防火隔热体之间形成供对应的所述电芯单体的所述极耳封边部插入的隔热缝隙。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述防火隔热体为热膨胀防火隔热体。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述防火隔热体为发泡防火隔热体。
4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述防火隔热体为相变防火隔热体。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池模组，其特征在于：所述外壳包括顶板，所述顶板上开设有泄气孔。
6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于：所述顶板的所述泄气孔内设有防爆阀。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电池模组，其特征在于：所述电池模组还包括若干第一隔热件，所述电芯组包括多个子电芯组，各所述子电芯组包括至少两个所述电芯单体，各所述第一隔热件分别设于相邻两所述子电芯组之间。
8.根据权利要求1-4任一项所述的电池模组，其特征在于：所述电池模组还包括若干第一隔热件，各所述电芯单体均包括电芯主体，各所述第一隔热件分别设于相邻两所述电芯单体的所述电芯主体之间。
9.根据权利要求1-4任一项所述的电池模组，其特征在于：所述电池模组还包括第二隔热件，所述外壳包括侧板，所述第二隔热件设于所述电芯组与所述侧板之间。
10.一种电池包，其特征在于：所述电池包包括箱体和多个电池模组，各所述电池模组均容置于所述箱体内。
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