CN112448076A - 储能模块 - Google Patents

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金庄勳
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Abstract

提供了一种储能模块，所述储能模块包括：盖构件，包括被构造为容纳均包括通气孔的电池单元的内部收纳空间；顶板，结合到盖构件的顶部并且包括与电池单元的通气孔分别对应的管道；顶盖，结合到顶板的顶部部分并且包括位于排气区域中并与管道分别对应的排放孔；以及灭火片，位于顶盖与顶板之间，并且被构造为在超过特定温度的温度下发射灭火剂，顶盖包括位于顶盖的底表面上、覆盖排气区域并且结合到管道的外部的突起部。

Description

储能模块
本申请要求于2019年9月5日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0110364号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用被包含于此。
技术领域
本公开的实施例的方面涉及一种储能模块。
背景技术
储能模块可以与再生能源和电力系统(诸如，以太阳能电池为例)链接，以在对来自负载的电力的需求低时存储电力，并且在对电力的需求高时使用(或排出或提供)所存储的电力。储能模块通常包括(或者是)包含大量电池单元(例如，二次电池或二次电池单元)的设备。
电池单元通常被收纳(或容纳)在多个托盘中，所述多个托盘被收纳在机架中，并且多个机架被收纳在容器盒中。
近来，已经有很多储能模块发生火灾的情况。一旦储能模块起火，由于储能模块的特性，不容易灭火。包括多个电池单元的储能模块通常表现出高容量高输出特性，并且正在积极地进行用于提高储能模块的安全性的技术的研究。
发明内容
根据本公开的实施例的方面，提供了一种具有改进的安全性的储能模块。根据本公开的实施例的另一方面，提供了一种储能模块，该储能模块通过在起火时使火蔓延到相邻电池单元的机会减少或最小化而表现出降低的火灾风险和增加的安全性。
根据本公开的一个或更多个实施例，一种储能模块包括：盖构件，包括被构造为容纳电池单元的内部收纳空间，电池单元均包括通气孔；顶板，结合到盖构件的顶部并且包括与电池单元的通气孔分别对应的管道；顶盖，结合到顶板的顶部部分并且包括位于排气区域中并与管道分别对应的排放孔；以及灭火片，位于顶盖与顶板之间，并且被构造为在超过特定温度的温度下发射灭火剂，其中，顶盖包括位于顶盖的底表面上、覆盖排气区域并且结合到管道的外部的突起部。
在实施例中，灭火片可以包括定位为分别对应于管道的开口孔。
在实施例中，灭火片可以包括收纳空间，收纳空间在由聚脲和聚氨酯制成的外部壳体内收纳灭火剂。
在实施例中，接收空间可以包括一个或更多个胶囊或管。
在实施例中，灭火剂可以包括卤化碳化合物。
在实施例中，灭火片可以包括被构造为在不同温度下发射灭火剂的不同类型的片。
在实施例中，灭火剂在灭火片中的重量比可以为30％至50％。
在实施例中，灭火剂在灭火片中的量可以为0.12g/cm3至0.82g/cm3。
在实施例中，顶盖还可以包括倾斜部，倾斜部具有朝向排气区域中的突起部逐渐增大的厚度。
在实施例中，管道的顶端可以低于倾斜部。
在实施例中，在管道与突起部之间可以限定空间，并且从通气孔排放的气体中的一些可以穿过管道以通过倾斜部排放到所述空间。
在实施例中，管道可以具有向上逐渐减小的内径。
在实施例中，排气区域的一部分可以延伸到管道的内部中。
在实施例中，排气区域可以具有比顶盖小的厚度。
在实施例中，排气区域可以从顶盖向下突出。
在实施例中，排放孔的面积可以大于或等于排气区域的面积的约30％。
如上所述，根据本公开的实施例的方面，当电池单元的通气孔打开(或破裂)时或当起火时，储能模块可以通过快速熄灭和冷却电池单元来防止或减少热扩散到相邻电池单元。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的储能模块的透视图。
图2是图1的区域“A”的放大图。
图3是图1和图2中示出的储能模块的分解透视图。
图4是图1至图3中示出的储能模块中的灭火片和顶盖的分解底部透视图。
图5是示出图1至图3中示出的储能模块中的顶板和顶盖的分解透视图。
图6A是根据本公开的实施例的其上结合有多个储能模块的机架的局部图；图6B是沿着图5的线A-A截取的剖视图；图6C是沿着图5的线B-B截取的剖视图；图6D是图6C的区域的放大图。
图7是根据本公开的另一实施例的管道的剖视图。
图8A是示出图1至图3中示出的储能模块的结合到顶板的灭火片的透视图；图8B是图8A的区域“B”的放大图。
图9A和图9B是示出图1至图3中示出的储能模块中灭火片操作的状态的概念性剖视图。
图10A至图10D是示出根据本公开的实施例的储能模块中的灭火片的示例构造的图。
图11是布置在图1至图3中示出的储能模块的底板中的电池单元和绝缘间隔件的透视图。
图12是沿着图1的线C-C截取的剖视图。
图13是示出图1至图3中示出的储能模块中的绝缘间隔件的构造的透视图。
图14是图12的区域“C”的放大图。
图15是根据本公开的另一实施例的储能模块的透视图。
图16是安装在图15中示出的储能模块中的电池单元和绝缘间隔件的透视图。
图17是沿着图15的线D-D截取的剖视图。
图18是图17的区域“D”的放大图。
图19A和图19B分别是将被包括在根据本公开的实施例的储能模块中的电池单元的透视图和剖视图。
附图标记的说明
100、200：储能模块 110、210：盖构件
120：电池单元 130：绝缘间隔件
131：片部 132：边缘部
140：顶板 141：管道
143：开口孔
150、150A、150B、150C：灭火片
151：开口孔 152、152A、152B：收纳空间
160：顶盖
具体实施方式
在这里，将进一步详细描述本公开的一些实施例。然而，本公开的主题可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于在这里阐述的示例(或示例性)实施例。相反，提供这些示例实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员传达本公开的方面和特征。
另外，在附图中，为了简洁和清楚，可以夸大各种组件的尺寸或厚度。同样的附图标记始终指相同的元件。如在这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。另外，应理解的是，当元件A被称为“连接到”元件B时，元件A可以直接连接到元件B，或者一个或更多个中间元件C可以存在于元件A与元件B之间，使得元件A和元件B彼此间接地连接。
在这里使用的术语是出于描述特定实施例的目的，而不意图对公开进行限制。如在这里使用的，除非上下文另有清楚的指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”用在本说明书中时，说明存在的所陈述的特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
将理解的是，尽管可以在这里使用术语“第一”、“第二”等来描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一构件、元件、区域、层和/或部分区分开。因此，例如，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被命名为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分。
为了易于描述，在这里可以使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等空间相对术语来描述如图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图包含装置在使用或操作中的除了图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将随后被定位为“在”所述其他元件或特征“上”或“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含上方和下方两种方位。
除非另有定义，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，术语(诸如在通用词典中定义的术语)应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于形式化的含义来解释，除非在这里明确地如此定义。
在这里，将描述根据本公开的一些示例实施例的储能模块的构造。
图1是根据本公开的实施例的储能模块的透视图；图2是图1的区域“A”的放大图；图3是图1和图2中示出的储能模块的分解透视图；图4是图1至3中示出的储能模块中的灭火片和顶盖的分解底部透视图。
参照图1至图4，根据本公开的实施例的储能模块100可以包括盖构件110、顶板140、灭火片150和顶盖160。
盖构件110可以提供用于收纳(或容纳)电池单元和绝缘间隔件的内部空间。在实施例中，盖构件110包括底板111、端板112和侧板113，底板111、端板112和侧板113一起形成用于布置电池单元和绝缘间隔件的空间。另外，盖构件110可以固定电池单元和绝缘间隔物的位置，并且可以保护电池单元免受外部冲击的影响。
顶板140可以结合到盖构件110的顶部部分(例如，顶表面或顶部)。顶板140可以结合到盖构件110，同时覆盖电池单元的顶部部分(例如，顶表面)。在实施例中，电池单元的正电极端子和负电极端子暴露于顶板140(或通过顶板140暴露)，并且汇流条145结合到相应端子，从而将电池单元串联、并联或串联/并联地彼此连接。
顶板140包括定位为分别对应于通气孔的多个管道141，通气孔位于各个电池单元中的每个的顶表面上。因此，从电池单元的通气孔排出的气体可以沿着顶板140的管道141向上移动。下面将进一步详细描述管道141的构造和操作。
灭火片150位于顶板140与顶盖160之间。灭火片150可以设置为沿一个方向(例如，沿顶板140的长度方向)延伸的一个或更多个构件(或片)。另外，灭火片150可以包括定位为分别与顶板140的管道141对应的开口(例如，开口孔)。因此，灭火片150可以定位为使得在其中的开口与顶板140的管道141分别对准。另外，灭火片150可以结合到顶盖160的底表面160b。因为灭火片150结合到顶盖160的底表面160b，所以灭火片150可以定位在顶板140上方。下面将进一步详细描述灭火片150的构造和操作。
顶盖160结合到顶板140的顶部。顶盖160可以覆盖顶板140和汇流条145。顶盖160还覆盖结合到顶盖160的底表面160b的灭火片150，从而保护顶板140、汇流条145和灭火片150免受施加到顶盖160的顶表面160a的外部冲击的影响。另外，顶盖160可以包括排放开口(例如，排放孔)161。另外，顶盖160可以包括与排放孔161中的相应排放孔的外周分隔开一定距离(例如，预定距离)(例如，可以在排放孔161中的相应排放孔的外周周围延伸)的突起部(例如，突起)162，突起部162从顶盖160向下突出。灭火片150的开口(例如，开口孔)151可以结合到突起部162中的相应突起部的外部(例如，可以在突起部162中的相应突起部的外部周围延伸)，并且管道141可以结合到突起部162中的相应突起部的内部(例如，可以延伸到突起部162中的相应突起部的内部中)。排放孔161可以定位为分别对应于顶板140的管道141。因此，通气孔破裂时从电池单元的通气孔排放的气体可以通过顶板140的对应管道141和顶盖160的对应排放孔161排放到外部。在实施例中，顶盖160的排放孔161可以具有适当的尺寸以防止或基本上防止用户的手接触顶盖160的内部结构。
在实施例中，如下面将进一步描述的，机架包括多个搁板和容纳在搁板上的多个储能模块100。例如，机架可以包括在其上安装为彼此间隔开的多个搁板，并且一个或更多个储能模块100可以被容纳在多个搁板中的每个上。在实施例中，储能模块100中的一个的底表面可以接触搁板中的一个的顶表面，并且储能模块100中的另一个的底表面可以定位在另一搁板的顶表面上同时与所述另一搁板的顶表面间隔开一定距离。
在这里，将进一步详细描述根据本公开实施例的储能模块100中顶板140的管道141与顶盖160之间的结合关系。
图5是示出图1至图3中示出的储能模块中的顶板和顶盖的分解透视图。图6A是根据本公开的实施例的其上结合有多个储能模块的机架的局部图；图6B是沿着图5的线A-A截取的剖视图；图6C是沿着图5的线B-B截取的剖视图；图6D是图6C的区域的放大图。图7是根据本公开的实施例的管道的剖视图。
参照图5，位于顶板140上的管道141分别对应于电池单元120的通气孔124a，并且顶盖160的排放孔161可以定位为分别对应于顶板140的管道141。
在实施例中，电池单元120中的每个包括被容纳在壳体121中的电极组件，并且被成形为使得盖板124覆盖壳体121的顶部部分。电极组件可以通过在隔膜位于正电极板与负电极板之间的状态下卷绕、堆叠或层叠正电极板和负电极板来构造，正电极板和负电极板各自具有涂覆有活性材料的部分(例如，涂层或涂覆部分)。壳体121的顶部部分可以由盖板124密封。在实施例中，通气孔124a位于盖板124的大致中心处，并且具有比盖板124的其他区域的厚度小的厚度。另外，电连接到电极组件的第一电极端子122和第二电极端子123可以定位在盖板124的相对侧处。为了方便的目的，在下面的描述中，第一电极端子122将被称为负电极端子，第二电极端子123将被称为正电极端子，但是它们的极性可以反转。可以通过利用电池单元120的活性材料的特定组成来减少电池单元120的燃烧的发生，从而增加安全性。
参照图6A，根据本公开的实施例的储能模块100可以包括将要结合到机架10的多个储能模块100。储能模块100的数量可以根据期望的容量而变化，储能模块100可以安装在机架10中，然后被固定到机架10。机架10可以包括限定机架10的总体外部形状的框架11和在框架11的不同水平处用于支撑储能模块100的底部部分(例如，底表面)的搁板12。在图6A中，在框架11中示出了两个搁板12并使储能模块100分别安装在搁板12上，但是本公开不限于示出的实施例中的数量。
管道141是通过各个电池单元120的通气孔124a排出的气体通过的通道，并且管道141从顶板140突出。在实施例中，管道141可以具有与每个电池单元120的通气孔124a对应的剖面形状，例如，椭圆形形状。在实施例中，管道141可以远离其底部部分逐渐变细并使管道141的内径向上逐渐减小。在一些实施例中，管道141可以具有均匀的厚度并且可以朝向其内部以一定角度(例如，预定角度)(α)倾斜。在实施例中，为了使气体在不阻碍电池单元120的通气孔124a的工作范围的情况下被有效地排放，管道141的倾斜的角度(α)可以在从约1°至约3°的范围内。
在实施例中，为了有效地排放通过电池单元120的通气孔124a排放的气体，管道141可以具有与顶盖160的高度对应的高度。在实施例中，管道141的高度可以在从18mm至18.4mm的范围内。当管道141的高度大于或等于18mm时，即使气体在沿着管道141移动之后与搁板12碰撞，也可以防止或基本上防止从电池单元120的通气孔124a产生的气体返回到通气孔124a。另外，当管道141的高度小于或等于18.4mm时，能够容易地制造搁板12和管道141。
在实施例中，因为管道141具有与顶盖160的高度对应的高度，所以穿过管道141的气体可以朝向顶盖160的排放孔161移动。
另外，如图7中所示，根据本公开的另一实施例的管道141'可以随着其内径向上逐渐减小而远离其底部部分逐渐变细。另外，管道141'可以被构造为具有从其底部部分到其顶部部分逐渐减小的厚度。在实施例中，管道141'的内表面可以相对于外部以一定角度(例如，预定角度)逐渐向上倾斜，并且管道141'的外表面可以相对于内部以一定角度(例如，预定角度)逐渐向上倾斜。在实施例中，为了使气体在不阻碍电池单元120的通气孔124a的工作范围的情况下被有效地排放，管道141'的内部的倾斜角度可以在约1°至约3°的范围内。当倾斜角度大于或等于1°时，从电池单元120的通气孔124a产生的气体可以容易地向上积聚。当倾斜角度小于或等于3°时，可以保持管道141'的刚性，并且可以防止或基本上防止气体的向上移动被管道141'限制。
参照图6B至图6D，在实施例中，顶盖160可以包括具有位于其中的多个排放开口(例如，排放孔)161的排气区域161a、位于顶盖160的底表面上的突起部(例如，突起)162以及位于排气区域161a与每个突起部162之间的倾斜部163。排气区域161a定位在管道141的顶部部分上，并且可以由形成在排放孔161周围的外围的区域限定。在实施例中，排气区域161a可以具有比顶盖160的厚度D1小的厚度D2(D1>D2)。在实施例中，排气区域161a的厚度D2可以是顶盖160的厚度D1的三分之二(2/3)。在实施例中，排气区域161a的厚度D2可以是至少1.0mm。在这种情况下，可以适当地执行注射成型，同时最小化或减少排放气体时火焰的发生。例如，当顶盖160的厚度D1为约2.5mm时，排气区域161a的厚度D2可以为约1.5mm。
通过电池单元120的通气孔124a排出的气体可以经过位于排气区域161a中的排放孔161排出。在图6C中，示出了三个排放孔161，但是本公开不限于示出的实施例中的数量。在实施例中，多个排放孔161可以具有大于或等于排气区域161a的约30％的总面积，从而促进排气性能。在实施例中，每个排放孔161的宽度W1可以小于或等于3mm。当排放孔161的宽度W1小于或等于3mm时，可以防止或基本上防止内部火焰蔓延到外部，并且通过防止或基本上防止用户的手从顶盖160的外部直接接触电池单元来提高用户安全性。
排放孔161位于管道141内，并且管道141的顶端被排气区域161a覆盖。在一些实施例中，如图6C中所示，排气区域161a的没有定位排放孔161的区域可以延伸到管道141的内部中。在实施例中，排气区域161a的延伸到每个管道141的内部中的距离D3可以小于或等于约2mm，并且在实施例中，在1mm至1.5mm的范围内。
突起部162从顶盖160的底表面160b突出，并且结合到管道141的外部。在实施例中，突起部162可以成形为分别对应于管道141的剖面，并且可以覆盖排气区域161a。在实施例中，突起部162中的每个的剖面积大于管道141中的每个的剖面积，使得可以在管道141中的每个与突起部162中的每个之间限定空间。通过电池单元120的通气孔124a排放的气体中的一些可能与定位在管道141上方的排气区域161a碰撞，以然后朝向该空间移动。在实施例中，突起部162中的每个的高度D4可以在约2mm至约4mm的范围内，并且在一个实施例中为3mm。如果突起部162的高度小于2mm，则突起部162可能不够高以将与排气区域161a碰撞的气体引导到管道141的外部。如果突起部162的高度大于4mm，则突起部162可能定位得过高，使得难以有效地排放气体。在实施例中，突起部162的高度D4与管道141的高度的比例可以在约1:4至约1:9的范围内，并且在实施例中为1:6。当突起部162的高度D4与管道141的高度的比例大于或等于1:4时，突起部162可以被制造成容易地覆盖管道141的顶部部分。当突起部162的高度D4与管道141的高度的比例小于或等于1:9时，可以容易地向上引导穿过管道141的气体。
倾斜部163位于排气区域161a与突起部162之间。在实施例中，由于具有相对小的厚度的排气区域161a在顶盖160中连接到突起部162，所以倾斜部163是倾斜的。在一些示例中，倾斜部163可以被构造为具有在排气区域161a中朝向突起部162逐渐增大的厚度。管道141的顶端位于倾斜部163的底部部分处。倾斜部163可以防止或基本上防止通过电池单元120的通气孔124a排放的气体渗透到通气孔124a中。例如，即使通过电池单元120的通气孔124a排放的气体在沿着管道141向上移动时与延伸到管道141的内部中的排气区域161a碰撞，气体也可以沿着倾斜部163和突起部162排放到管道141的外部。因此，可以防止或基本上防止气体渗透到电池单元120的通气孔124a中，从而提高储能模块100的安全性。在实施例中，倾斜部163可以具有相对于管道141的外表面在约30°至约60°的范围内的斜率，并且在实施例中，具有相对于管道141的外表面在约40°至约50°的范围内的斜率。当倾斜部163相对于管道141的外表面的斜率大于或等于30°时，能够使通过通气孔124a排放的气体排放到外部，从而容易地防止或基本上防止气体渗透到通气孔124a中。当倾斜部163相对于管道141的外表面的斜率小于或等于60°时，倾斜部163可以与突起部162成一体。
如图6A至图6D中所示，如果电池单元120的通气孔124a破裂，则气体如箭头所示沿着管道141向上移动。在图6B和6C中，示出了保留在盖板124中的通气孔124a。然而，如果气体是内部产生的，则通气孔124a破裂并且然后可以被去除。另外，在排放的气体中的一些与延伸到管道141的内部中的排气区域161a碰撞之后，气体沿着倾斜部163和突起部162移动。另外，穿过管道141的气体可以经过顶盖160的位于管道141上方的排放孔161朝向外部移动。由于机架10的支撑另一储能模块100的另一搁板12，气体积聚在顶盖160的顶表面160a与相邻搁板12之间。在实施例中，顶盖160的顶表面160a与相邻搁板12之间的距离可以在约3mm至约7mm的范围内。当该距离大于或等于约3mm时，从储能模块100产生的热可以容易地排放到外部。当该距离小于或等于约7mm时，会容易产生高温不活泼气体气氛，这将在下面进一步描述。
在实施例中，具体地，当气体开始通过通气孔从电池单元排出时，在从约40℃至60℃范围内的温度(更具体地，从45℃至55℃范围内的温度)下，灭火片150中的灭火剂中可能开始发生相变。然而，即使在这种情况下，灭火剂也会保留在灭火片150内而不是从灭火片150喷射(释放)。同时，此后，当通过通气孔排出的气体的量逐渐增加并且通气孔周围的温度升高且达到从120℃至200℃范围内的温度(具体地，从约130℃至190℃范围内的温度，更具体地，从140℃至180℃范围内的温度)时，包含电解质蒸气的气体会主要穿过通气孔产生。另外，在以上温度范围内的气体可以使构成顶板140和顶盖160的耐热塑料能够保持不熔化。此外，一些灭火剂的喷射可能会开始。在实施例中，顶盖160的倾斜部163可以防止或基本上防止初始产生的具有相对低温度的可燃气体被引导到通气孔124a中。然而，如果隔膜由于电池单元120的内部温度的进一步升高而熔化，则高温不活泼气体可以与火焰一起产生。如上所述，不活泼气体可以填充顶盖160的顶表面160a与相邻搁板12之间的空间而产生不活泼气体气氛。另外，不活泼气体还可以填充管道141的内部空间，从而防止或基本上防止氧导入，防止或基本上防止在电池单元120中产生的火焰传播到相邻电池单元120或另一储能模块100。另外，位于顶盖160下方的灭火片150可以响应于高温不活泼气体而操作以发射或喷射灭火剂，这将在下文中进一步详细描述。
在此，将描述根据本公开的实施例的储能模块100的灭火片150的构造和操作。
图8A是图1至图3中示出的储能模块的结合到顶板的灭火片的透视图；图8B是图8A的区域“B”的放大图。图9A和图9B是示出图1至图3中示出的储能模块中灭火片操作的状态的概念性剖视图。图10A至图10D是示出根据本公开的实施例的储能模块中的灭火片的示例构造的图。
参照图8A和图8B，如上所述，灭火片150可以定位在顶板140与顶盖160之间。如图8A中所示，灭火片150可以具有结合到顶板140的管道141的开口孔151。因此，气体经过管道141的移动不会受灭火片150的影响。
另外，参照图9A和图9B，当产生具有例如约200℃的相对高温度的不活泼气体时，灭火片150可以响应于热而操作(例如，可以发射灭火剂)。包含在灭火片150中的灭火剂响应于高温气体而由灭火片150发射(例如，从灭火片150喷射)。另外，因为灭火片150的顶部部分被顶盖160覆盖，所以灭火剂可以沿远离顶盖160的底表面160b的方向定向地发射(或喷射)。另外，灭火剂可以经过位于顶板140的管道141中的相邻管道之间的开口(例如，灭火剂开口或开口孔)143到达下面的绝缘间隔件。在实施例中，流体引导突起142还可以在管道141中设置在开口143周围，从而有效地引导灭火剂朝向绝缘间隔件的移动。如下面将进一步描述的，在到达绝缘间隔件之后，灭火剂可以沿着绝缘间隔件的表面移动，从而熄灭电池单元120上的火并且冷却电池单元120。
灭火片150可以包括各种示例类型的灭火片中的任一种，如图10A至图10D中所示。例如，如图10A中所示，灭火片150可以包括在由聚脲和聚氨酯制成的外部壳体内用于收纳(例如，容纳或储存)灭火剂的收纳部(或收纳空间)152。在实施例中，灭火片150的收纳部152可以是能够包封内部灭火剂的微尺寸(微米级)胶囊的形式，所述内部灭火剂包括诸如以卤代酮类灭火剂(NOVAC)为例的卤化碳化合物。在实施例中，如上所述，当穿过顶板140的管道141的气体达到约200℃的相对高的温度时，形成灭火片150的收纳部152的灭火胶囊打开(或破裂)以发射内部灭火剂。在实施例中，灭火剂的相变可以在约100℃至约200℃范围内的温度下开始，并且灭火胶囊可以由于在约200℃的高温气氛中的相变期间施加的压力而打开，使得包封在灭火胶囊内的内部灭火剂发射。
在实施例中，灭火剂在灭火片150中的重量比可以在30％至50％的范围内。当灭火剂的重量比大于或等于30％时，可以在灭火片150的操作期间适当地熄灭电池单元120上的火。当灭火剂的重量比小于或等于50％时，灭火片150可以容易地在约200℃下操作(例如，破裂)。
在实施例中，灭火剂的量可以在0.12g/cm3至0.82g/cm3的范围内。当灭火剂的量大于或等于0.12g/cm3时，包含在灭火片150中的灭火剂适合于在包括灭火片150的储能模块100中使用的电池单元的容量，以能够熄灭电池单元中的任一个上的火。当灭火剂的量小于或等于0.82g/cm3时，灭火片150可以容易地在约200℃或更高的温度下操作(例如，破裂)。
另外，如图10B中所示，另一示例灭火片150A可以包括用于在收纳空间152A内收纳(例如，容纳或储存)灭火剂的管型收纳空间152A。
另外，如图10C中所示，另一示例灭火片150B可以包括布置在灭火片150B内的彼此间隔开一定距离(例如，规则距离)的收纳空间152B。与图10B中示出的管型灭火片150A中不同，收纳空间152B可以包括彼此间隔开的多个收纳空间。在实施例中，灭火片150B的收纳空间152B可以响应于电池单元120中的仅产生温度相对高的气体的一个电池单元而打开(例如，破裂)，以然后发射灭火剂。因此，当从多个电池单元120产生气体时，可以熄灭这些电池单元120中的对应电池单元上的火。
另外，如图10D中所示，另一示例灭火片150C可以具有包括不同类型的层的多层结构。例如，灭火片150C可以包括位于下面的第一灭火片150和位于上面的第二灭火片150A，位于下面的第一灭火片150具有位于其中的收纳部(或胶囊)152，位于上面的第二灭火片150A具有管型收纳空间152A。在实施例中，第一灭火片150和第二灭火片150A可以被设定为在不同的温度下操作。在实施例中，第一灭火片150和第二灭火片150A可以根据排放气体的温度和量依次操作。另外，利用灭火片150C的这样的双模式操作，灭火片150C可以根据产生的气体的温度和时间依次操作，从而不断地发射灭火剂。
在这里，将描述根据本发明的实施例的储能模块中的电池单元120和绝缘间隔件130的构造和操作。
图11是布置在图1至图3中示出的储能模块的底板中的电池单元和绝缘间隔件的透视图。图12是沿着图1的线C-C截取的剖视图。图13是示出图1至图3中示出的储能模块中的绝缘间隔件的构造的透视图。图14是图12的区域“C”的放大图。
参照图11和图12，在实施例中，电池单元120可以与绝缘间隔件130交替地布置在盖构件110的底板111的顶表面上(例如，使绝缘间隔件130布置在电池单元120中的相邻电池单元之间)。例如，电池单元120可以沿着底板111的顶表面布置成多列(例如，两列)，绝缘间隔件130可以定位在电池单元120中的相邻电池单元之间。
电池单元120中的每个包括容纳在壳体121中的电极组件。电极组件可以通过在隔膜位于正电极板与负电极板之间的状态下卷绕、堆叠或层叠正电极板和负电极板来构造，正电极板和负电极板各自具有涂覆有活性材料的部分(例如，涂层或涂覆部分)。在实施例中，电连接到正电极板和负电极板的未涂覆区域(例如，未涂覆部分)的电极端子122和123可以通过盖板124暴露在壳体121的上部部分处。电极端子122和123可以被称为分别限定例如负电极端子和正电极端子的第一电极端子122和第二电极端子123，但是其极性可以反转。可以通过利用电池单元120的活性材料的特定组成来减少电池单元120的燃烧的发生，从而增加安全性。
参照图13，绝缘间隔件130可以定位在电池单元120的彼此之间(例如，在电池单元120中的相邻电池单元之间)，以防止或基本上防止电池单元120彼此接触，从而将电池单元120保持在电隔离状态。在实施例中，在绝缘间隔件130中的每个与电池单元120之间保持参考距离或空间(例如，预定距离)以建立外部空气通道，从而能够冷却电池单元120。
绝缘间隔件130可以包括片部(例如，片)131和边缘部(例如，边缘)132。片部131可以包括阻燃(或不可燃)片和隔热片，当在电池单元120中的任一个中起火时，阻燃(或不可燃)片防止(或基本上阻止)火蔓延到相邻的电池单元120，隔热片防止(或基本上阻止)热传播到相邻的电池单元120。在一些实施例中，阻燃片可以包括(或可以是)云母，隔热片可以包括(或可以是)包含碱土金属的生物可溶性纤维陶瓷纸，但是本公开不限于这些材料。
在一些实施例中，边缘部132可以沿着片部131的外围边缘设置。在实施例中，边缘部132可以包括诸如通常的聚乙烯或聚丙烯的塑料材料(或可以由诸如通常的聚乙烯或聚丙烯的塑料材料制成)，并且可以通过使用双注射工艺结合到片部131的边缘以固定片部131的形状。
如上所述，当从绝缘间隔件130的顶部部分施加灭火剂时，灭火剂可以沿着片部131的表面向下移动。因此，灭火剂可以接触相邻的电池单元120的壳体121，从而对电池单元120执行灭火和冷却操作。在这里，将进一步详细描述灭火剂的移动。
如图14中所示，顶板140还可以包括开口(例如，灭火剂开口或开口孔)143，开口143分别定位为对应于绝缘间隔件130(例如，定位在绝缘间隔件130之上或上方)。因此，灭火剂在从灭火片150发射时可以经过顶板140的开口143穿过顶板140以到达绝缘间隔件130。另外，灭火剂可以沿着绝缘间隔件130的面向相邻电池单元120的壳体121的表面移动，从而熄灭任何火并冷却电池单元120。灭火剂由位于电池单元120中的其温度高于参考温度的一个或更多个电池单元上方的灭火片150发射。因此，灭火剂可以从具有升高的温度的电池单元120的顶部部分喷射。另外，因为灭火剂沿着绝缘间隔件130的定位在对应电池单元120的前侧和后侧处的表面移动，所以可以执行对应电池单元120的灭火和冷却两者。
在这里，将描述根据本发明的另一实施例的储能模块的构造。
图15是根据本公开的另一实施例的储能模块的透视图。图16是安装在图15中示出的储能模块中的电池单元和绝缘间隔件的透视图。图17是沿着图15的线D-D截取的剖视图。图18是图17的区域“D”的放大图。
参照图15至图18，根据本公开的另一实施例的储能模块200可以包括盖构件210、电池单元120、绝缘间隔件130、顶板240、灭火片250和顶盖260。
根据本公开的实施例的储能模块200的尺寸可以比上述储能模块100的尺寸小，使得与在储能模块100中相比，在储能模块200的由盖构件210、顶板240和顶盖260一起形成的空间中可以收纳较少数量的电池单元120。因此，盖构件210、顶板240和顶盖260的构造和尺寸可以根据收纳在其中的电池单元的数量而变化。然而，储能模块200基本上可以以与储能模块100类似的方式构造。
顶板240可以在覆盖电池单元120的顶部部分的同时结合到盖构件210。顶板240可以包括与形成在每个电池单元120的顶表面上的通气孔124a对应的管道241。管道241可以包括沿一定方向(例如，沿长度方向)布置的多个管道。
灭火片250位于顶板240与顶盖260之间。在实施例中，灭火片250可以包括位于顶板240的管道241的相对侧处并且沿顶板240的长度方向延伸的多个平面片。灭火片250可以安装在顶盖260的底表面260b上。这里，长度方向可以指顶板240的管道241延伸所沿的方向。
顶盖260结合到顶板240的顶部部分。顶盖260可以覆盖顶板240和灭火片250，从而保护顶板240和灭火片250免受施加到顶盖260的顶表面260a的外部冲击的影响。另外，顶盖260可以包括具有位于其中的排放开口(例如，排放孔)261的排气区域262与突起部(例如，突起)263。管道241可以分别结合到突起部263的内部(例如，可以分别延伸到突起部263的内部中)。在实施例中，排放孔261中的每个可以包括沿一定方向(例如，沿顶盖260的长度方向)布置的多个排放孔。另外，排放孔261可以定位为对应于顶板240的管道241。因此，如果电池单元120的通气孔124a破裂，则通过电池单元120的通气孔124a排放的气体可以沿着顶板240的管道241和顶盖260的排放孔261移动到外部。
在实施例中，具有排放孔261的排气区域262在顶盖260中具有比其他区域的高度小的高度。例如，排气区域262被构造为从顶盖260向下突出以在其上建立气体移动通道。排气区域262结合到管道241的顶部部分。这里，位于排气区域262的底表面上的突起部263结合到管道241的外部。在实施例中，管道241可以被构造为具有比顶盖260的高度小的高度。利用这种构造，经过管道241和排放孔261排放的气体可以聚集在位于排气区域262上的气体移动通道中。在实施例中，可以通过使用例如单独的风扇或抽吸结构(例如，真空)将气体排放到外部侧，从而使由电池单元120产生的气体能够被快速排放。
在这里，将进一步详细描述根据本发明实施例的储能模块100中使用的电池单元120的构造。
图19A和图19B分别是根据本公开的实施例的储能模块中使用的电池单元的透视图和剖视图。
参照图19A和图19B，电池单元120被构造为使得电极组件125被容纳在壳体121中，并且盖板124覆盖壳体121的顶部部分。在实施例中，具有比其他区域小的厚度的通气孔124a大致位于盖板124的中心处。如上所述，顶板140的管道141定位为对应于通气孔124a的顶部部分。
在实施例中，电极组件125可以通过一对集流体126电连接到位于盖板124上的第一电极端子122和第二电极端子123。为了方便的目的，在下面的描述中，第一电极端子122将被称为负电极端子，第二电极端子123将被称为正电极端子，但是它们的极性也可以反转。
电极组件125可以包括负电极125a、定位为面对负电极125a的正电极125b以及定位在负电极125a与正电极125b之间的隔膜125c，并且电极组件125可以与电解质(未示出)一起被容纳在壳体121中。
虽然已经描述了一些示例实施例以实践本公开的储能模块，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离本公开的由权利要求阐述的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.一种储能模块，所述储能模块包括：
盖构件，包括被构造为容纳电池单元的内部收纳空间，电池单元均包括通气孔；
顶板，结合到盖构件的顶部并且包括与电池单元的通气孔分别对应的管道；
顶盖，结合到顶板的顶部部分并且包括位于排气区域中并与管道分别对应的排放孔；以及
灭火片，位于顶盖与顶板之间，并且被构造为在超过特定温度的温度下发射灭火剂，
其中，顶盖包括位于顶盖的底表面上、覆盖排气区域并且结合到管道的外部的突起部。
2.根据权利要求1所述的储能模块，其中，灭火片包括定位为分别对应于管道的开口孔。
3.根据权利要求1所述的储能模块，其中，灭火片包括收纳空间，收纳空间在由聚脲和聚氨酯制成的外部壳体内收纳灭火剂。
4.根据权利要求3所述的储能模块，其中，收纳空间包括一个或更多个胶囊或管。
5.根据权利要求4所述的储能模块，其中，灭火剂包括卤化碳化合物。
6.根据权利要求1所述的储能模块，其中，灭火片包括被构造为在不同温度下发射灭火剂的不同类型的片。
7.根据权利要求1所述的储能模块，其中，灭火剂在灭火片中的重量比为30％至50％。
8.根据权利要求1所述的储能模块，其中，灭火剂在灭火片中的量为0.12g/cm3至0.82g/cm3。
9.根据权利要求1所述的储能模块，其中，顶盖还包括倾斜部，倾斜部具有在排气区域中朝向突起部逐渐增大的厚度。
10.根据权利要求9所述的储能模块，其中，管道的顶端低于倾斜部。
11.根据权利要求1所述的储能模块，其中，在管道与突起部之间限定空间，并且从通气孔排放的气体中的一些穿过管道以通过倾斜部被排放到所述空间。
12.根据权利要求1所述的储能模块，其中，管道具有向上逐渐减小的内径。
13.根据权利要求1所述的储能模块，其中，排气区域的一部分延伸到管道的内部中。
14.根据权利要求1所述的储能模块，其中，排气区域具有比顶盖的厚度小的厚度。
15.根据权利要求1所述的储能模块，其中，排气区域从顶盖向下突出。
16.根据权利要求1所述的储能模块，其中，排放孔的面积大于或等于排气区域的面积的30％。
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