CN112701414A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池模块包含多个电池芯、一电池支架、至少一灭火装置及一外壳。电池支架用以固定所述电池芯。灭火装置设置成邻近所述电池芯的至少一端。外壳用以容置电池支架、灭火装置及所述电池芯。灭火装置包含一包装壳及一灭火剂。灭火剂设于该包装壳内，包装壳上形成有一压力阀结构，而且压力阀结构构成：当所述电池芯的一异常电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，压力阀结构因在异常电池芯内产生的高压气体的压力而破裂的结构。

Description

电池模块

技术领域

本发明关于一种电池模块，尤其关于一种具有灭火装置的电池模块。

背景技术

图1A显示现有技术的电池模块的分解图。如图1A所示，电池模块320包含多个圆柱形电池芯321、至少一支架(cell holder)323及多数的导电片324。所述支架323界定多个电池容置空间用以放置并固定电池芯321，所述电池芯321分别在所述支架323的长方向x及宽方向z堆叠。所述导电片324分别设于电池芯321的两端，用以使所述电池芯321并联或串联而形成多个电池芯阵列。所述导电片324是用焊接方式焊接于每颗电池芯321上，达到串联及并联的功能。电池模块320还有包含一电路板326。电路板326可以为一BMS控制板。于电路板326上形成有各种功能的芯片327。该至少一支架323更界定出一容置空间，用以容置电路板326。位于电池模块320两端的最终的正极或负极的所述导电片324被螺丝325锁附于电路板326，电路板326亦被螺丝325锁附于支架323。电路板326上设有多个电连接器。

图1B显示另一现有技术的电池模块的示意图。如图1B所示，现有电池模块100包含一外壳110、一电池支架121及多个电池芯131。外壳110包含一第一壳体111及一第二壳体112，第一壳体111及第二壳体112界定出一收纳空间，用以收纳电池支架121及所述电池芯131。电池支架121用以固定所述电池芯131，更具体而言，于一实施例中，可以更界定有多个容置空间用以容置所述电池芯131。

随着使用者对于电池容量需求越来越高，电池芯131的能量密度也随之升高。但是，依据现有技术，当电池芯131发生内部短路，巨大能量产生爆炸火焰flame喷发时，因外壳110的阻隔，使火焰于电池模块110内消散不易，进而窜烧到邻近电池芯131，而引发邻近电池芯131产生二次爆炸；或在作为封装壳的外壳110内产生气体，封装壳内中充满了气体且无法排出时，那么动力电池芯131的内部压力会异常升高，而发生爆炸；或爆炸火焰直接喷发到电池模块100外部，而点燃外部设备或物质，引发邻近外部设备或物质产生二次燃烧或爆炸。

于传统的一设计中，将灌胶或石蜡设于电池模块舱体间，以防止一电池芯爆炸时因热传递而引爆其他电池芯。但是电池模块舱体灌满胶或石蜡，不仅造成重量过重，且作业繁杂。而且，胶或石蜡有阻碍电池芯CID开启的疑虑。于另一设计中，使用感测装置启动触发件以开启灭火装置，但是感测与致动装置昂贵且占空间。于另一设计中，采用高温将灭火剂外壳熔融才能灭火。

中国专利公开号CN104064692A，揭露一种将灭火包设于电池模块内，并由触发部触发产生气体。中国专利公开号CN106356485A，揭露一种电池模块，其封装结构被高温融化，使封装结构中的灭火剂会吸收热量而迅速发生反应。中国专利公开号CN106784508A，揭露一种电池模块其包含分隔件，且在分隔件内部填充有灭火剂。中国专利公开号CN107537111A，揭露一种电池模块其将灭火剂密封在第一容置腔内。

然而，现有结构依然还有更进一步改良的空间。如何有效消散火焰，并且能简化制程及降低成本，是目前值得探讨的问题。

发明内容

依据本发明一实施例，提供一种具有灭火装置的电池模块，其能够在异常电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，火焰气体会冲破灭火装置的压力阀结构，使灭火装置的灭火剂散逸而达自动灭火的功效。

一种电池模块包含多个电池芯、一电池支架、至少一灭火装置及一外壳。电池支架用以固定所述电池芯。灭火装置设置成邻近所述电池芯的至少一端。外壳用以容置电池支架、灭火装置及所述电池芯。灭火装置包含一包装壳及一灭火剂。灭火剂设于该包装壳内，包装壳上形成有一压力阀结构，而且压力阀结构构成：当所述电池芯的一异常电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，压力阀结构因在异常电池芯内产生的高压气体的压力而破裂的结构。

于一实施例中，压力阀结构设于面向所述电池芯其中之一的一正极。于一实施例中，包装壳上更形成有多个压力阀结构，而且每一该压力阀结构分别设于面向每一该电池芯的一正极。

于一实施例中，压力阀结构包含一沟槽及一覆盖部，沟槽围绕覆盖部。于一实施例中，沟槽形成于包装壳的内表面。于一实施例中，覆盖部的一内侧面形成圆弧状。较佳的情况是，于一实施例中，覆盖部的一外侧面形成圆弧状。

于一实施例中，覆盖部与包装壳连接处的厚度，小于包装壳的厚度。

于一实施例中，灭火装置的包装壳可为一塑胶软袋式壳体或一吹塑成型壳体。于一实施例中，灭火装置的包装壳可为塑胶射出或金属冲压形成。

于一实施例中，灭火剂可为二气化碳气体、水或碳酸钾。

于一实施例中，电池模块还包含多个电极片，所述电极片分别设置于所述电池芯的两端，用以使所述电池芯并联或串联地电连接，而且压力阀结构的面积大于每一该电极片与每一该电池芯的接触面积。

如上述，依据本发明一实施例，电池模块内设有灭火装置，而且灭火装置的包装壳上形成有压力阀结构，当异常电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，火焰气体会冲破压力阀结构，使灭火剂散逸而达自动灭火的功效。

附图说明

图1A显示现有技术的电池模块的分解图。

图1B显示另一现有技术的电池模块的示意图。

图2显示本发明一实施例的电池模块的示意图。

图3A显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的一部分的俯视图。

图3B显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的侧面图及部分放大图。

图4A显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的压力阀结构的第一状态的侧面图。

图4B显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的压力阀结构的第二状态的侧面图。

符号说明

100：电池模块

110：外壳

111：第一壳体

112：第二壳体

121：电池支架

131：电池芯

200：电池模块

210：外壳

221：电池支架

231：电池芯

231a：正极

231b：负极

240：灭火装置

241：包装壳

242：灭火剂

243：压力阀结构

243a：覆盖部

243b：沟槽

250：电极片

320：电池模块

321：电池芯

323：支架

324：导电片

325：螺丝

326：电路板

327：芯片

具体实施方式

依据本发明一实施例的目的在于当电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，电池模块内有自动灭火装置且不须额外的检测器与触发件，进行检测或触发，能够自动触发而灭火功能，使火焰于电池模块内消散，避免窜烧到邻近电池芯，而引发邻近电池芯产生二次爆炸，并避免爆炸火焰直接喷发到电池模块外部，而点燃外部设备或物质，引发邻近外部设备或物质产生二次燃烧或爆炸。

图2显示本发明一实施例的电池模块的示意图。如图2所示，依据本发明一实施例，电池模块200包含一外壳210、一电池支架221、多个电池芯(Cell)231及至少一灭火装置240。于本实施例中，电池支架221用以固定所述电池芯231，更具体而言，于一实施例中，电池支架221可以更界定有多个容置空间用以容置所述电池芯231。电池芯231可以为圆柱型锂离子电池芯，举例而言可以为规格是26650、18650、17670、18500、18350、17500、16340、14500、10440等的圆柱型锂离子电池芯。

灭火装置240装设于邻近电池芯231处。如图2所示，电池芯231为圆柱型锂离子电池芯，其包含一正极231a及一负极231b。两个灭火装置240分别设于所述电池芯231的所述电极231a及231b的邻近处，更具体而言，灭火装置240设置成压力阀结构243面向电池芯231的正极231a。较佳的情况是，包装壳241上更形成有多个压力阀结构243，而且每一压力阀结构243分别设于面向每一电池芯231的一正极231a。

于一实施例中，电池模块200还包含多个电极片250，所述电极片250分别设置于所述电池芯231的两端，用以使所述电池芯231并联或串联地电连接，而且压力阀结构243的面积，大于每一该电极片250与每一该电池芯231的接触面积。

图3A显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的一部分的俯视图。图3B显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的侧面图及部分放大图。如图3A及图3B所示，灭火装置240包含一包装壳241及一灭火剂242。于包装壳241上设有压力阀结构243。灭火剂242设于包装壳241内。灭火装置240的包装壳241可为塑胶软袋式或吹塑成型外壳。灭火剂241可为二气化碳气体、水或碳酸钾等，此外，灭火剂241亦可以为阻燃液体、干粉、卤代烷、氮气、惰性气体、及二氧化碳中的一种。于一实施例中，干粉的主要成分为碳酸氢钠。灭火剂241亦可以为氟化酮类灭火剂。当所述电池芯231的一异常电池芯231发生内部短路，巨大能量产生爆炸火焰，火焰从异常电池芯231的结构弱处喷发而出，例如从电流遮断装置(CurrentInterrupt Device，CID)处喷发而出后，再向灭火装置240喷发，火焰的高压使灭火装置240外壳破裂，造成灭火剂242散逸而达自动灭火的功效，且不需额外的感测与致动装置。

为了使火焰的高压，更容易使灭火装置240外壳破裂，而于包装壳241处设置压力阀结构243。较佳的情况是，压力阀结构243对向电池芯231的正极231a。包装壳241可为塑胶射出或金属冲压形成的结构，包装壳241有局部薄壳微结构当作压力阀结构243，而当电池芯231发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，于电池芯231内产生高压气体，压力阀结构243因电池芯231的爆炸压力，被内推破裂，灭火剂242从压力阀结构243破裂结构处溢出，造成灭火剂242散逸而达自动灭火的功效，且不需额外的感测与致动装置。

于一实施例中，压力阀结构243包含一沟槽243b及一覆盖部243a，如图3A所示，沟槽243b为一环状的连续凹槽，而覆盖部243a被沟槽243b围绕。在图3B实施例中，沟槽243b形成于包装壳241的内表面，亦即沟槽243b内填充有灭火剂242。于一实施例中，沟槽243b也可以形成于包装壳241的外表面。较佳地，沟槽243b形成于包装壳241的内表面，因为压力阀结构243被破坏后，覆盖部243a较不会被卡于槽243b处。

图4A显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的压力阀结构的第一状态的侧面图。图4B显示本发明一实施例的电池模块的灭火装置的压力阀结构的第二状态的侧面图。图4A实施例的结构相似于图3A实施例的结构，因此相同的元件使用相同的符号并省略其相关说明，以下仅说明两者的至少一相异处。

如图4A及图4B所示，压力阀结构243的覆盖部243a为局部薄壳微结构，而且覆盖部243a的内侧面形成圆弧状。较佳地，覆盖部243a的厚度h1小于包装壳241的厚度H。于一实施例中，覆盖部243a与包装壳241连接处的厚度h小于包装壳241的厚度H。如图4B所示，形成圆弧状的好处在于，在压力阀结构243一侧的沟槽243b的破裂时，另一侧的沟槽243b的可以较容易地弯折。于一实施例中，覆盖部243a的外侧面也可以形成圆弧状，圆弧状的外表面的面积大于平面的面积，因此受力的面积较大。较佳的情况是，覆盖部243a的外侧面形成从外表面向内凹的圆弧状，如此气体会累积在该内凹处会具有较大的压力，让压力阀结构243更容易破裂。

综上所述，依据本发明一实施例，电池模块200内设有灭火装置240，而且灭火装置240的包装壳241上形成有压力阀结构243，当异常电池芯231发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，火焰气体会冲破压力阀结构243，使灭火剂242散逸而达自动灭火的功效。

Claims (12)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

多个电池芯；

一电池支架，用以固定所述电池芯；

至少一灭火装置，设置成邻近所述电池芯的至少一端；

一外壳，用以容置所述电池支架、至少一灭火装置及所述电池芯；及

其中，

至少一灭火装置包含一包装壳及一灭火剂，

该灭火剂设于该包装壳内，

该包装壳上形成有一压力阀结构，而且

该压力阀结构，构成：当所述电池芯的一异常电池芯发生内部短路产生爆炸火焰喷发时，该压力阀结构因在该异常电池芯内产生的高压气体的压力而破裂的结构。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述压力阀结构设于面向所述电池芯其中之一的一正极。

3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，所述压力阀结构包括：

一沟槽；及

一覆盖部，所述沟槽围绕该覆盖部。

4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，所述沟槽形成于所述包装壳的内表面。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述覆盖部的一内侧面形成圆弧状。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述覆盖部的一外侧面形成圆弧状。

7.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，所述覆盖部与所述包装壳连接处的厚度，小于所述包装壳的厚度。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述灭火装置的所述包装壳可为一塑胶软袋式壳体或一吹塑成型壳体。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述灭火装置的所述包装壳可为塑胶射出或金属冲压形成。

10.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述灭火剂可为二气化碳气体、水或碳酸钾。

11.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括：

多个电极片，分别设置于所述电池芯的两端，用以使所述电池芯并联或串联地电连接，而且

所述压力阀结构的面积，大于每一所述电极片与每一所述电池芯的接触面积。

12.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述包装壳上还形成有多个压力阀结构，而且每一所述压力阀结构分别设于面向每一所述电池芯的一正极。

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