CN113328197A - 一种具有热失控通道的动力电池模组 - Google Patents

一种具有热失控通道的动力电池模组 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有热失控通道的动力电池模组，包括外壳及其内部设置的电池组、延缓热失控组件、隔热层、底层胶、侧面胶、弹性件和模组绝缘件，电池组与延缓热失控组件交替堆叠封装形成模组主体，模组主体底部设有底层胶，顶部设有隔热层，两侧均设有侧面胶，且排气侧的侧面胶上方设有弹性件，使得每两个延缓热失控组件之间、顶部的隔热层、底部的底层胶、两侧的侧面胶和弹性件形成了封闭的六面体，模组主体的两侧与外壳之间设有模组绝缘件。本发明所述的具有热失控通道的动力电池模组，实现了电池有序喷发，电池喷出的气体始终保持在可控的范围内，延缓了相邻电池的热失控，还能有效阻隔热量传输，为乘客争取逃生的时间。

Description

一种具有热失控通道的动力电池模组
技术领域
本发明属于及动力电池技术领域，尤其是涉及一种具有热失控通道的动力电池模组。
背景技术
随着新能源行业的发展，电动汽车的应用越来越广泛。而软包锂离子电池因具有重量轻、比容量高、安全性能好、内阻小、设计灵活等优点，在市场上广泛得到使用。随着锂离子电池能量密度的提高，锂离子电池的安全越来越受到人们的重视。尤其是高能量的锂离子电池过度充电或过热时，电池易引发爆炸或着火，在电池发生热失控的情况下，阻止或减缓热量向邻近的电池或邻近的模组蔓延扩散。如何提高电动汽车的安全性，如何延缓锂离子电池爆炸或着火时间，使驾驶员和乘客逃生，成为今后电动汽车发展的关键。
目前的电池模组，大部分是多个单体锂离子电池堆叠形成多个电池单元的电池模组，缺少改善安全的方法。如果任何一个单体电池单元由于过电流和过热而发生爆炸或着火，缺少热量和气体排出的通道，也就是热失控通道，则热量会蔓延到相邻的其他正常工作的电池单元，气体累积越来越多，最终导致多个电池单元串联爆炸。进一步蔓延至整个电池包及其他设备，使用户面临发生安全事故的危险。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有热失控通道的动力电池模组，以提高电动汽车的安全性，延缓锂离子电池爆炸或着火时间。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有热失控通道的动力电池模组，包括外壳及其内部设置的电池组、延缓热失控组件、隔热层、底层胶、侧面胶、弹性件和模组绝缘件，电池组与延缓热失控组件交替堆叠封装形成模组主体，模组主体底部设有底层胶，顶部设有隔热层，两侧均设有侧面胶，且排气侧的侧面胶上方设有弹性件，使得每两个延缓热失控组件之间、顶部的隔热层、底部的底层胶、两侧的侧面胶和弹性件形成了封闭的六面体，外壳一端设有排气孔，排气孔的位置与弹性件的位置匹配用于形成排气通道。
进一步的，所述电池包括电池主体，电池主体的两端分别设有封边，且一端设有极耳，电池主体的上下两侧均设有折边。
进一步的，所述电池两侧封边处均设有侧面胶；在排气侧，侧面胶的高度不大于模组主体高度的2/3，侧面胶上方贴低熔点的弹性件，另一侧的封边侧面胶高度与模组主体高度相同。
进一步的，所述弹性件分为互相独立的两层，一层靠近电池组，且被延缓热失控组件阻隔，另一层位于电池极耳与模组端盖之间。
进一步的，所述外壳排气端设有端盖，端盖上设有排气孔。
进一步的，所述电池组中电池的数量至少为1个。
进一步的，所述底层胶为呈膏状的导热结构胶。
进一步的，所述模组主体的两侧与外壳之间设有模组绝缘件，外壳为两端开口的壳体结构。
进一步的，所述延缓热失控组件包括弹性件及其一侧固接的防火层，弹性件靠近电池组一侧。
进一步的，所述模组主体与底层胶、隔热层均为粘接。相对于现有技术，本发明所述的具有热失控通道的动力电池模组具有以下优势：
(1)本发明所述的具有热失控通道的动力电池模组，实现了电池有序喷发，电池喷出的气体始终保持在可控的范围内，延缓了相邻电池的热失控，还能有效阻隔热量传输，为乘客争取逃生的时间。
(2)本发明所述的具有热失控通道的动力电池模组，相邻两个延缓热失控组件、顶部的隔热层、底部的底层胶、两侧的侧面胶和弹性物质形成了封闭的六面体，将电池封装在六面体以内；当某一单体电池热失控时，电池内部产生气道向六面体的薄弱位置-弹性物质延伸，释放高温气体，高温气体融化两层不耐高温的弹性物质，继续冲向对应模组端盖位置的一个排气孔，形成了单向排气的热失控通道；缓热失控组件耐高温和耐冲击，电池产生的热量通过热失控通道排出，有效延缓电池热失控带来的热量蔓延。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的电池的示意图；
图2为本发明实施例所述的具有热失控通道的动力电池模组的爆炸图；
图3为本发明实施例所述的具有热失控通道的动力电池模组的示意图；
图4为本发明实施例所述的具有热失控通道的动力电池模组的剖视图一；
图5为本发明实施例所述的具有热失控通道的动力电池模组的剖视图二。
附图标记说明：
1-电池；11-封边；12-折边；13-电池主体；14-极耳；2-延缓热失控组件；3-隔热层；4-底层胶；5-侧面胶；6-弹性件；7-外壳；8-端盖；81-排气孔；9-模组绝缘件；箭头-排气方向。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种具有热失控通道的动力电池模组，如图1至图5所示，包括外壳7及其内部设置的电池组、延缓热失控组件2、隔热层3、底层胶4、侧面胶5、弹性件6和模组绝缘件9，电池组与延缓热失控组件2交替堆叠封装形成模组主体，模组主体底部设有底层胶4，顶部设有隔热层4，两侧均设有侧面胶5，且排气侧的侧面胶5上方设有弹性件6，使得每两个延缓热失控组件2之间、顶部的隔热层3、底部的底层胶4、两侧的侧面胶5和弹性件6形成了封闭的六面体，模组主体的两侧与外壳7之间设有模组绝缘件9，外壳7为两端开口的壳体结构。
电池1包括封边11、折边12、电池主体13、极耳14，电池主体13的两端分别设有封边11，且一端设有极耳14，电池主体13的上下两侧均设有折边12。对于软包电池来说，内部产热远高于散热速率时发生热失控，热失控的部位在电池主体13。当电池主体13某部位发生热失控时，高温气体会寻找电池的薄弱位置释放高温气体，封边11、折边12、电池主体13任何位置都有可能发生失控。通过大量实验证明，当单体电池1的电池主体13和折边12做好防护时，最易发生失控的位置为封边11。当单体电池发生热失控时，高温气体向封边11扩散向外喷出，喷出的高温影响邻近的电池，从而引发其它电池相继出现热失控，导致电池模组内部温度越来越高，发生燃烧，降低了模组的安全性。
在电池两侧封边11处都灌有侧面胶5，在排气通道侧，灌侧面胶5约模组2/3高度，剩余1/3顶部高度贴低熔点的弹性件6，另一侧封边11灌满。
弹性件6分为互相独立的两层，一层靠近电池组，且被延缓热失控组件2阻隔，另一层位于电池极耳14与模组端盖8之间。延缓热失控组件2包覆并长于电池主体，且延伸至模组绝缘件9。
弹性件6为EVA泡棉、PU泡棉、CR泡棉等不耐高温的弹性材料。电池封边11灌注易流动的双组份胶，即起导热作用、方便极耳14热量导出，又起结构粘结作用，以提高封边11的强度。电池的薄弱位置发生在粘贴弹性件6处，当单体电池热失控时，电池内部产生气道向电池薄弱位置延伸，释放高温气体，高温气体融化不耐高温的弹性件6，形成了单向排气的热失控通道。
电池中电池1的数量至少为1个，当电池1的数量为多个时，多个电池1堆叠设置。
外壳7两端均设有端盖8，端盖8上设有排气孔81。
所述电池组的主体表面粘结延缓热失控组件2。
底层胶4呈膏状的导热结构胶，是双组份胶，即起导热作用，又起结构粘结作用，将每个单体电池1粘结在一起,增强了电池底部折边的强度。
延缓热失控组件2包括弹性件及其一侧固接的防火层，弹性件靠近电池组一侧。
因为弹性件具有可压缩，具有一定的弹力，故可以吸收对应单体电池1产生的膨胀力，满足电池1膨胀力的要求。弹性件的材料为全芳族聚酰亚胺。所述防火层为平板结构，主要材料为云母，即可以是云母片，也可以是云母和玻璃纤维复合而成，但是不仅仅限于这种防火材料。当电池热失控时，防火层耐高温，不仅能够有效延缓电池热失控带来的热量蔓延，延缓相邻电池的热失控，还能有效阻隔热量传输，为乘客争取逃生的时间。
所述隔热层3即可以是云母片，也可以是带有防火涂层的平板，隔热层3即隔热又耐冲击。因为汽车电池系统普遍安装在底板下面，当电池热失控时，单体电池1的温度传到隔热层3，隔热层3耐高温达1200℃以上，温度通过隔热层3传到模组外壳7上时，温度降到600℃以下，最大限度的防护乘客避免受到高温冲击。隔热层3上涂胶，粘结单体电池，增强了电池顶部折边12的强度。
一种具有热失控通道的动力电池模组的排气原理为：
每两个延缓热失控组件2之间、顶部的隔热层3、底部的底层胶4、两侧的侧面胶5和弹性件6形成了封闭的六面体，将电池封装在六面体以内。当某一单体电池热失控时，电池内部产生气道向六面体的薄弱位置-弹性件6延伸，释放高温气体，高温气体融化两层不耐高温的弹性件6，继续冲向对应模组端盖8位置的一个排气孔81，形成了单向排气的热失控通道。延缓热失控组件2耐高温和耐冲击，电池产生的热量通过热失控通道排出，有效延缓电池热失控带来的热量蔓延，当相邻电池发生热失控时，前一个电池喷发的气体大部分已排出模组，实现了电池有序喷发，电池喷出的气体始终保持在可控的范围内，因为气体排出，热量随之导出，产生的高温不足以使相邻电池失控，或者延缓了相邻电池的热失控，还能有效阻隔热量传输，为乘客争取逃生的时间。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：包括外壳及其内部设置的电池组、延缓热失控组件、隔热层、底层胶、侧面胶、弹性件和模组绝缘件，电池组与延缓热失控组件交替堆叠封装形成模组主体，模组主体底部设有底层胶，顶部设有隔热层，两侧均设有侧面胶，且排气侧的侧面胶上方设有弹性件，使得每两个延缓热失控组件之间、顶部的隔热层、底部的底层胶、两侧的侧面胶和弹性件形成了封闭的六面体，外壳一端设有排气孔，排气孔的位置与弹性件的位置匹配用于形成排气通道。
2.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：电池包括电池主体，电池主体的两端分别设有封边，且一端设有极耳，电池主体的上下两侧均设有折边。
3.根据权利要求2所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：电池两侧封边处均设有侧面胶；在排气侧，侧面胶的高度不大于模组主体高度的2/3，侧面胶上方贴低熔点的弹性件，另一侧的封边侧面胶高度与模组主体高度相同。
4.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：弹性件分为互相独立的两层，一层靠近电池组，且被延缓热失控组件阻隔，另一层位于电池极耳与模组端盖之间。
5.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：外壳排气端设有端盖，端盖上设有排气孔。
6.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：电池组中电池的数量至少为1个。
7.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：底层胶为呈膏状的导热结构胶。
8.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：模组主体的两侧与外壳之间设有模组绝缘件，外壳为两端开口的壳体结构。
9.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：延缓热失控组件包括弹性件及其一侧固接的防火层，弹性件靠近电池组一侧。
10.根据权利要求1所述的一种具有热失控通道的动力电池模组，其特征在于：模组主体与底层胶、隔热层均为粘接。
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