CN113644345B - 一种超级模组 - Google Patents

一种超级模组 Download PDF

Info

Publication number
CN113644345B
CN113644345B CN202110953310.5A CN202110953310A CN113644345B CN 113644345 B CN113644345 B CN 113644345B CN 202110953310 A CN202110953310 A CN 202110953310A CN 113644345 B CN113644345 B CN 113644345B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid
temperature
module according
super module
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110953310.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113644345A (zh
Inventor
刘存良
汪波
杨钢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Modu New Energy Co ltd
Original Assignee
Jiaxing Modu New Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaxing Modu New Energy Co ltd filed Critical Jiaxing Modu New Energy Co ltd
Priority to CN202110953310.5A priority Critical patent/CN113644345B/zh
Publication of CN113644345A publication Critical patent/CN113644345A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113644345B publication Critical patent/CN113644345B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6569Fluids undergoing a liquid-gas phase change or transition, e.g. evaporation or condensation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/229Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

本发明提出了一种超级模组,包括若干柱状的电池,相邻所述电池的侧面壳体之间均压紧电连接有可熔断的实心电桥;相邻柱状电池的所述顶部极柱之间电连接有顶部汇流排。本发明采用极低阻值的低温熔断器,通过无热冷焊夹持新工艺设置在单体电池与汇流排间,不仅实现了正常工作状态的高功率低发热常态,以及热失控初期低温熔断(<60oC)快速电隔离的功能,还可实现制备环节的高生产效率。

Description

一种超级模组
技术领域
本发明涉及新能源电池模组领域,尤其涉及超级模组。
背景技术
通过多电池并联形成高电容量的电池模组,可满足大电流输出的要求,是电动汽车储能单元封装的通常办法。由于并联的多圆柱型电池模组通常采用矩阵型、菱形或Z型的排列方式,而圆柱型的电池如图1所示,包括侧面壳体1、顶部极柱2、底部极柱3和泄压阀4,泄压阀位于顶部极柱上部,壳体极柱和顶部极柱均为导体,且侧面壳体和顶部极柱分别可作为正极或者负极,泄压阀的作用是,当电池内部热失控后,电池会从泄压阀喷火。
目前常见的电池模组存在以下问题:1、电池通过热焊的方式与汇流排连接,热焊的高温会严重造成电池的内伤,日后易热失控。若通过传统的外加的汇流排的结构,需要在汇流排与电池之间架设熔断器,需要两次焊接固定。若不加熔断器,单一电池热失控喷火时,高温会对临近电池热蔓延,拖累整组电池热失控或失效,危害倍增;2、目前主要采用在电池壳体间填充均温介质的形式进行均温,但顶部极柱的是内部最高温的最近反应点,仅靠薄片型汇流排难以实现平面的高热传导性,造成电池内外温差增大,影响电池寿命; 3、目前主要采用模组整体温度监测手段进行预警,监测点有限且阻隔了许多大热容的电池,难以发现早期热异常单体,预警时间严重滞后; 4、热失控单体电池的燃爆不依靠外部供氧即可自行燃爆,现有灭火剂的隔氧模组难以延缓燃爆时间。
单体电池的极柱分别电连接到汇流排进行电池间的串并联,是动力电池成组应用的主要形式;无论是电池间的并联电路,还是串联电路,当某个电池出现热失控时,通常表现为该电池由内向外的持续加大的发热,以及因该电池热失控(通常由内部短路引发)导致内阻变小,并联电池组内的其他正常电池会向该电池放电,导致该电池被持续灌注大电流,进而引发该电池的更高发热。
业内通常采用在每个电池极柱和汇流排间设置简易过流熔断器。简易熔断器通常采用较细的熔铝飞线方式制成,通过大电流和高热的正激励,烧断细铝丝,从而实现该热失控电池与汇流排的电隔离。这种热失控电池电隔离的方法,存在以下问题:一是过流熔断器上的电阻不能太小,才能在过流状态下尽快产生能烧断熔断器的高温。但有一定阻值的细铝丝在正常电流下亦产生较大的热量,不利于电池组的整体温控;二是烧断细铝丝的温度往往较高(电流与发热成敏感正比),才能适当放大正常工作电流的高限。烧断时的高热(>200oC),对周边正常电池的热影响较大。
随着单体电池能量密度的进一步提升,单体电池的正常工作电流的高限也需要提高。由于熔铝飞线加粗对工艺要求很高,多个高阻值铝丝并联的焊接生产效率极低,故该行业难题亟待解决。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种超级模组,包括若干柱状的电池,所述电池包括侧面壳体、顶部极柱、底部极柱和泄压阀,相邻所述电池的侧面壳体之间均压紧电连接有可熔断的实心电桥;
实心电桥将所有侧面壳体并联;
实心电桥与侧面壳体之间电连接有至少一个引桥;
相邻电池的顶部极柱之间电连接有顶部汇流排。
优选地,实心电桥包括空心壳体,空心壳体两端密封设置有导电片,空心壳体内填充有导体粉末;空心壳体由热熔胶制成。
优选地,实心电桥为低熔点金属或者低熔点合金或者热熔导体。
优选地,相邻电池的底部极柱之间设有集流软排,集流软排上设有若干第一压力传感器和第一温度传感器,第一温度传感器和第一压力传感器分别压于电池底部,集流软排采集压力信号和温度信号至PCBA。
优选地,电池、顶部汇流排和集流软排外部包覆有绝缘聚脲层并形成内腔。
优选地,所有电池上方的绝缘聚脲层外设有降温管,降温管内填充有粉末状的固固二次相变材料和压力气体,对应电池升温时,降温管向电池喷洒固固二次相变材料。
优选地,降温管包括管体和位于管体两端的接口,管体相对顶部极柱处设有喷淋口,喷淋口用热熔材料封闭。
优选地,固固二次相变材料包括固态气凝胶微囊,固态气凝胶微囊内包裹有固态无机盐。
优选地,内腔底部的电池之间设有固态均温介质,固态均温介质上方填充有液态均温介质,液态均温介质上部的空间内填充有惰性气体。
优选地,侧面壳体之间均填充有第一结构胶;
优选地,绝缘聚脲层外部设有保温层,保温层下方设有热板,热板下部设有冷板,外侧的电池外的绝缘聚脲层上设有固定片,固定片为PCBA。
优选地,固态均温介质材料为常温固化导热胶或相变材料;固态均温介质中设有至少三个第二温度传感器和至少一振动传感器,第二温度传感器和振动传感器通过集流软排电连接到PCBA上;液态均温介质为硅油,液态均温介质中至少设有一第三温度传感器,并通过集流软排电连接到PCBA上。
优选地,集流软排包括绝缘外壁,绝缘外壁内设有若干平行设置的金属丝,金属丝分别与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器和振动传感器电连通。
优选地,电池部的绝缘聚脲层外侧设有以中心点为交点的散射状浅划痕,中心点对应在泄压阀上方。
优选地,顶部汇流排为片状金属或非金属导体。
优选地,顶部汇流排为复合导体片,复合导体片包括多层石墨导体片与金属导体片,多层石墨导体片和金属导体片之间设有复合导电胶,复合导电胶四周设有第二结构胶或第二聚脲层,顶部汇流排表面至少设有一个第四温度传感器,第四温度传感器通过集流软排电连接PCBA上。
优选地,惰性气体中设有至少一第二压力传感器和一第五温度传感器,内腔外侧壁设有保温泄压装置,保温泄压装置包括单向泄压阀,单向泄压阀上连接有保温长导管,保温长导管伸于内腔内且开口向上设置,并靠近内腔顶部。
本发明提出的超级模组有以下有益效果:1、在模组内部依次设置的固态均温介质、液态均温介质和高平面导热的顶部极柱汇流排,同时高效均温电池间的内外温度,减少温差。
2、本模组通过可熔断实心电桥连接壳体极柱的方法,一次挤压固封,效率高;同时,由于没有外加汇流排,成组方式更具灵活性;每个电池壳体极柱均与相邻电池通过电桥连接,一旦该电池熔断了所有其对外电通路,其他周边电池对它的内部电流激烈通道就被切断,形成该电池的电隔离,而其他电池可以继续正常工作。
3、针对濒危热失控的单体电池,由于其顶部极柱位置的温度最高,并且会通过顶部泄压阀喷火,我们在其上方设置了降温管,封口被热熔开后喷洒固态结构的二次相变材料,形成顶部“冷帽”大量吸热,可有效推迟该热失控电池达到燃点的时间。且一旦封口开启,管内压力骤减,可即时对整车预警,为生产财产的完全转移争取了宝贵的时间。
4、使用第一结构胶形式进行电池件的内部固定,并配合聚脲包覆于整体外部的外部紧固,大大提高了电池模组的结构稳定性,聚脲具有良好的封闭性和韧性,有助于提升模组的抗跌落能力。
5、设置单向泄压阀大大提高模组压力稳定性,防止整体爆炸。长且细的隔温导管有助于形成管内稳定温度梯度,不会形成箱内外的热交换,特别适合于保温箱的防爆泄压功能。
6、用设置集流软排的结构,可大幅提升多信号线束引流和排布效率,在高体积密度的电池模组中应用,结构简洁且可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为现有技术中柱状电池的示意图;
图2为本发明的超级模组的连接示意图;
图3为本发明的绝缘聚脲层内部及外部的示意图;
图4为本发明的降温管的示意图;
图5为本发明的实心电桥连接电池的俯视图;
图6为本发明的实心电桥的剖视图;
图7为本发明的固固二次相变材料的示意图;
图8为本发明的散射状浅划痕的示意图;
图9为本发明的顶部汇流排的示意图;
图10为本发明的降温管的连接俯视图;
其中,1、侧面壳体;2、顶部极柱;3、底部极柱;4、泄压阀;5、电池;6、实心电桥;7、引桥;8、第一结构胶;9、顶部汇流排;10、集流软排;11、第一温度传感器;12、第一压力传感器;13、PCBA;14、绝缘聚脲层;15、保温层;16、固态均温介质;17、液态均温介质;18、热板;19、冷板;20、第二温度传感器;21、振动传感器;22、第三温度传感器; 25、散射状浅划痕;26、固固二次相变材料;27、喷淋口;28、固态气凝胶微囊;29、固态无机盐;30、导电片;31、空心壳体;32、导体粉末;33、石墨导体片;34、金属导体片;35、第四温度传感器;36、降温管;37、单向泄压阀;38、第五温度传感器;39、保温长导管;40、接口;41、第二聚脲层;42、第二压力传感器;43、第三结构胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1、图5所示,本发明提出了一种超级模组,包括若干柱状电池5,电池5的规格相同,且同向设置,本模组中电池5之间相邻所述侧面壳体1之间均压紧电连接有可熔断的实心电桥6,所有所述侧面壳体1通过所述实心电桥6形成内部电连接,形成所有侧面壳体1的并联本实施例中的附图仅显示3*3数量的电池,但并不局限于上述数量,可成矩阵排列延展;所述实心电桥6到达一定温度后熔断,熔断温度约为40-60℃;实心电桥6的具体结构可以是两种形式,第一种实心电桥6的实施例为:所述实心电桥6为低熔点金属或者低熔点合金或者热熔导体,达到预设温度后,电桥直接熔断;第二种实施例为:如图6所示,所述实心电桥6包括空心壳体31,所述空心壳体31两端密封设置有导电片30,所述空心壳体31内填充有导体粉末32,导电片30压于两个电池的侧面壳体1之间;所述空心壳体31由热熔胶制成,实心电桥6的电连通是通过导电片30和导体粉末32实现的,当温度达到40—60度,单体电池5的侧面壳体1温度进入这个范围,与其连接的所有实心电桥6均熔断,则导体粉末32流出,实现实心电桥6的断开,此时,该电池成为孤岛,被电隔离,切断了所有周边电池5继续向它流入电流,所有其他电池5的侧面壳体1仍并联继续工作,模组仍可正常工作,而针对热失控的电池5,则需要快速进行降温,具体降温方式是通过降温管,具体原理详见后文。当然,为了增加电桥与电池5之间的稳定连接并且要增加电连接的稳定性,在电池5和实心电桥6之间可设置常温固化导电胶。
任一所述实心电桥6与所述侧面壳体1间压紧电连接有引桥7,所述引桥7为导体,引桥7可以通过导电胶连接在导电片30上,引桥7引出到整个模组外的一端作为对外的极柱,用于整个模组的电流引入或者引出。而为了保证整个电池模组的稳定结构,所述侧面壳体1之间均填充有第一结构胶8,本实施例中涉及的所有结构胶均为绝缘材料,为清楚表明各部件位置,故称为“第一、第二……”,通过第一结构胶8设置在相邻的电池5之间,第一结构胶8选用常温固化结构胶,或者用UV固化胶,固化快,且固化温度低,减少高温对电池5的热损伤,且使用第一结构胶8在保证整个电池模组的结构稳定性的同时,整个模组的电池5数量的增加或者减少的操作极为便捷,即直接将第一结构胶8去除,对应电池5即可取下,第一结构胶8即取代了现有技术中的电池架的作用,减小了模组体积。
相邻柱状电池5的所述顶部极柱2之间电连接有顶部汇流排9,顶部汇流排9为一连续的条形导体,设置在所有的顶部极柱2上部,所述顶部汇流排9为高平面导热性导体,所述顶部汇流排9至少有一外延部分,引出到所述超级模组的外侧的一端作为整个超级模组的对外顶部极柱;具体的说,所述顶部汇流排9可以是多种形式的,为高平面导热性的片状导体,片状导体可以是金属导体,也可以是非金属导体,用于快速平面热均衡和导电。当然顶部汇流排9的另一种形式是:如图9所示的复合导体片,所述复合导体片包括多层石墨导体片33与金属导体片34,所述多层石墨导体片33和金属导体片34通过复合导电胶连接,所述金属导体片34可以铝片或者镍片或者铜片,所述复合导电胶四周设有第二结构胶或第二聚脲层41,复合导电胶为层结构填充在金属片和石墨导电片之间,且复合导电胶周围的金属导电片和石墨导电片之间填充的结构胶,以增加结构稳定性。第二结构胶或者第二聚脲层41能够增加顶部汇流排9的层结构之间的稳定性,所述顶部汇流排9表面至少设有一个第四温度传感器35,所述第四温度传感器35通过所述集流软排10电连接所述PCBA13,PCBA13为控制电路板。
要说明的是,内部的第一结构胶8稳定后,为了进一步增加整体模组的稳定性,在电池模组的外部包覆有绝缘聚脲层14,具体的说,外侧的所述电池5、集流软排10和顶部汇流排9上均喷涂有绝缘聚脲层14,形成相互间的结构粘结并形成全封闭油密性的内腔,具体方法是,聚脲喷涂后的固化时间小于10秒,在对顶部汇流排9向下加压,使接触电阻落入设定范围后,喷涂聚脲并固化,撤压后由高韧性的绝缘聚脲层14保压,稳定接触电阻;聚脲具有粘结众多物体表面的普适性,可对穿越腔内外物体的交汇点进行周边封闭,所述绝缘聚脲层14的外侧设有保温层15,保温层15能够隔绝内腔与外部环境之间的温度传递,保证内部的低温效果。
为了保证内腔的电池5散热均匀,如图3所示,在所述内腔底部的电池5的侧面壳体1之间设有固态均温介质16,所述固态均温介质16上部填充有液态均温介质17,所述液态均温介质17上部的空间内填充有惰性气体,所述固态均温介质16材料为常温固化导热胶或相变材料,固态均温介质16层能够进一步固定电池5的稳定性,同时能够将电池5工作时散热的热量进行疏散,液态均温介质17为硅油,厚度不高于所述电池5高度的三分之一;液体自流动性好,特别是车辆在行驶会造成振动,更有利于液态介质的流动;所述固态均温介质16中设有至少三处第二温度传感器20和至少一振动传感器21,所述第二温度传感器20和振动传感器21通过所述集流软排10电连接到PCBA13上,通过第二温度传感器20和振动传感器21实时监控内部的温度和振动情况;所述液态均温介质17中至少设有一第三温度传感器22,并通过所述集流软排10电连接到PCBA13上,同样的,通过第三温度传感器22监测液态均温介质17内的温度。
另外,在内腔的剩余空间内填充惰性气体,用于排出内腔内的氧气含量,降低内部燃烧的可能性。另外,要说明的是:为了防止内腔内的压力影响,所述惰性气体中设有至少一第二压力传感器42和一第五温度传感器38,所述内腔外侧壁设有保温泄压装置,所述保温泄压装置包括单向泄压阀37,所述单向泄压阀37上连接有保温长导管39,所述保温长导管39伸于所述内腔内且开口向上设置,并靠近所述内腔顶部,第二压力传感器42和第五温度传感器38与集流软排10连接,并通过集流软排10将压力值和温度值传送至PCBA13,并实时监控,当压力过大时,控制单向泄压阀37向外排气,以防止爆炸,单向泄压阀37为购置件,其原理是仅能向一侧排气,在单向泄压阀37上连接的保温长导管39伸于内腔内,通过保温长导管39将内部气体部分排出,并且由于长导管细且长,可以是环形设置于内腔上部,也可以是直线设置,可以大大降低与外部热交换,保证内部的低温环境。
所述底部壳体的绝缘聚脲层14下部设有热板18,所述热板18为碳短纤维发热板,下部设有冷板19,冷板19可以是水冷板,能够保持模组内部的温度均衡。另外,为了进一步增加整体模组的稳定性,通过在侧壁设置PCBA13,即能够实现电路控制,同时PCBA板本身能够作为固定片加强整个电池模组的外侧强度,固定片是通过绝缘聚脲层14固定在电池5外部的,而PCBA13与电池5内部所有的传感器信号传输都是通过集流软排10来实现。具体的说,PCBA13包括控制电路板,控制电路板上设有若干信号输入PIN口、信号输出PIN口和控制电路,所述信号输入PIN口、信号输出PIN口与所述PCBA13电连接处设有聚脲层,聚脲层能够固定密封连接PIN口与PCBA13之间的连接。所述底部极柱3下部设有集流软排10,集流软排10 是连续的条形结构,设置在所有底部极柱3下部,所述集流软排10用于采集所有电池的温度及电压值,并传送至PCBA13,底部极柱3上由于取消了现有设计中的电池固定架,则有空间设置集流软排10。所述集流软排10包括绝缘外壁,所述绝缘外壁内设有若干平行设置的金属丝,所述金属丝在设定位置伸出绝缘外壁,并与所述第一温度传感器11和所述第一压力传感器12电连通,以及模组中设置的所有温度传感器、压力传感器以及振动传感器,此处也要说明的是,为了表明清楚不同处的传感器,故称为“第一、第二……”,集流软排10的设计减少了内部电线的密集排列,保证内部结构的简洁性。
本超级模组的工作原理是:电池模组在工作时,通过内部的固态均温介质16和液态均温介质17不断均热,但不可避免的出现电池热失控时,首先热失控电池周围的电桥熔断,使得该电池热隔离,电池由于高温,会从其顶部的热泄压阀4喷火,此时,在所述电池5上部的所述绝缘聚脲层14的外侧设有以中心点为交点的散射状浅划痕25,如图8所示,可以是十字形划痕,中心点对应在所述泄压阀上方,喷火时,则冲破绝缘聚脲层14上的散射状浅划痕25,火焰余烬回落在聚脲层的外侧,聚脲层外的保温涂层隔离了外热对腔内电池的热影响,阻断了热失控喷出的高热蔓延到周边电池上,继而引发连锁热失控的热传导通道,同时,由于高温则启动在电池5上部的降温管36。
降温管如图10所示,完全覆盖所有电池顶部,但不局限于图中S形的排列,也可以是环形排列,降温管36可通过第三结构胶43连接在绝缘聚脲层14外部,具体的说,如图2、图4所示,所述降温管36内填充有粉末状的固固二次相变材料26和压力气体,所述降温管36包括管体和位于所述管体两端的接口40,所述管体相对所述顶部极柱2处设有喷淋口27,所述喷淋口27用热熔材料封闭,高温使得降温管喷口处的热熔材料融化,使得固固二次相变材料26喷出;如图7所示,所述固固二次相变材料26包括固态气凝胶微囊28,所述固态气凝胶微囊28内包裹有固态无机盐29,气凝胶微囊为固态,这样使得喷洒出来材料为粉末状材料。但在气凝胶微囊内的无机盐吸热后第一次相变为液态,液态物质在没有足够大的压力的情况下无法穿越微囊,材料外观仍呈现固态;再次吸热后第二次相变为气态,虽部分蒸发出微囊,但微囊外部仍呈现固态,二次相变,材料外部一直保持固态,二次相变可大量吸热。管路上的向下喷口对着非解压阀开口处,喷下粉末后,形成粉堆,像“冷帽”戴在电池顶部,电池热是向上走的,容易与“冷帽”热交换。

Claims (17)

1.一种超级模组,其特征在于,包括:
若干柱状的电池(5),所述电池(5)包括侧面壳体(1)、顶部极柱(2)、底部极柱(3)和泄压阀(4);
相邻所述电池(5)的侧面壳体(1)之间均压紧电连接有可熔断的实心电桥(6);
所述实心电桥(6)将所有所述侧面壳体(1)并联,所有所述侧面壳体(1)通过所述实心电桥(6)形成内部电连接;
所述实心电桥(6)与所述侧面壳体(1)之间电连接有至少一个引桥(7),引桥(7)用于整个超级模组的电流引入或者引出;
相邻电池(5)的所述顶部极柱(2)之间电连接有顶部汇流排(9)。
2.根据权利要求1所述的一种超级模组,其特征在于,所述实心电桥(6)包括空心壳体(31),所述空心壳体(31)两端密封设置有导电片(30),所述空心壳体(31)内填充有导体粉末(32);所述空心壳体(31)由热熔胶制成。
3.根据权利要求1所述的一种超级模组,其特征在于,所述实心电桥(6)为低熔点金属或者低熔点合金或者热熔导体。
4.根据权利要求1所述的一种超级模组,其特征在于,相邻所述电池(5)的底部极柱(3)之间设有集流软排(10),所述集流软排(10)上设有若干第一压力传感器(12)和第一温度传感器(11),所述第一温度传感器(11)和第一压力传感器(12)分别压于所述电池(5)底部,所述集流软排(10)采集压力信号和温度信号至PCBA(13)。
5.根据权利要求4所述的一种超级模组,其特征在于,所述电池(5)、顶部汇流排(9)和集流软排(10)外部包覆有绝缘聚脲层(14)并形成内腔。
6.根据权利要求1所述的一种超级模组,其特征在于,所有所述电池(5)上方的绝缘聚脲层(14)外设有降温管(36),所述降温管(36)内填充有粉末状的固固二次相变材料(26)和压力气体,对应电池(5)升温时,所述降温管(36)向所述电池(5)喷洒所述固固二次相变材料(26)。
7.根据权利要求6所述的一种超级模组,其特征在于,所述降温管(36)包括管体和位于所述管体两端的接口(40),所述管体相对所述顶部极柱(2)处设有喷淋口(27),所述喷淋口(27)用热熔材料封闭。
8.根据权利要求6所述的一种超级模组,其特征在于,所述固固二次相变材料(26)包括固态气凝胶微囊(28),所述固态气凝胶微囊(28)内包裹有固态无机盐(29)。
9.根据权利要求5所述的一种超级模组,其特征在于,所述内腔底部的电池(5)之间设有固态均温介质(16),所述固态均温介质(16)上方填充有液态均温介质(17),所述液态均温介质(17)上部的空间内填充有惰性气体。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种超级模组,其特征在于,所述侧面壳体(1)之间均填充有第一结构胶(8)。
11.根据权利要求5所述的一种超级模组,其特征在于,所述绝缘聚脲层(14)外部设有保温层(15),所述保温层(15)下方设有热板(18),所述热板(18)下部设有冷板(19),外侧的所述电池(5)外的绝缘聚脲层(14)上设有固定片,所述固定片为所述PCBA(13)。
12.根据权利要求9所述的超级模组,其特征在于,所述固态均温介质(16)材料为常温固化导热胶或相变材料;所述固态均温介质(16)中设有至少三个第二温度传感器(20)和至少一振动传感器(21),所述第二温度传感器(20)和振动传感器(21)通过所述集流软排(10)电连接到PCBA(13)上;所述液态均温介质(17)为硅油,所述液态均温介质(17)中至少设有一第三温度传感器(22),并通过所述集流软排(10)电连接到PCBA(13)上。
13.根据权利要求4所述的超级模组,其特征在于,所述集流软排(10)包括绝缘外壁,所述绝缘外壁内设有若干平行设置的金属丝,所述金属丝分别与所述第一温度传感器(11)、第二温度传感器(20)、第三温度传感器(22)、第一压力传感器(12)和振动传感器(21)电连通。
14.根据权利要求5所述的超级模组,其特征在于,所述电池(5)上部的所述绝缘聚脲层外侧设有以中心点为交点的散射状浅划痕(25),中心点对应在所述泄压阀(4)上方。
15.根据权利要求1-8任一项所述的超级模组,其特征在于,所述顶部汇流排(9)为片状金属或非金属导体。
16.根据权利要求5所述的超级模组,其特征在于,所述顶部汇流排(9)为复合导体片,所述复合导体片包括多层石墨导体片(33)与金属导体片(34),所述多层石墨导体片(33)和金属导体片(34)之间设有复合导电胶,所述复合导电胶四周设有第二结构胶或第二聚脲层(41),所述顶部汇流排(9)表面至少设有一个第四温度传感器(35),所述第四温度传感器(35)通过所述集流软排(10)电连接所述PCBA(13)上。
17.根据权利要求9所述的超级模组,其特征在于,所述惰性气体中设有至少一第二压力传感器(42)和一第五温度传感器(38),所述内腔外侧壁设有保温泄压装置,所述保温泄压装置包括单向泄压阀(37),所述单向泄压阀(37)上连接有保温长导管(39),所述保温长导管(39)伸于所述内腔内且开口向上设置,并靠近所述内腔顶部。
CN202110953310.5A 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组 Active CN113644345B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110953310.5A CN113644345B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110481939.4A CN112993442B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组
CN202110953310.5A CN113644345B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110481939.4A Division CN112993442B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113644345A CN113644345A (zh) 2021-11-12
CN113644345B true CN113644345B (zh) 2023-07-18

Family

ID=76336749

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110481939.4A Active CN112993442B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组
CN202110955719.0A Pending CN113644346A (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组
CN202110953310.5A Active CN113644345B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110481939.4A Active CN112993442B (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组
CN202110955719.0A Pending CN113644346A (zh) 2021-04-30 2021-04-30 一种超级模组

Country Status (1)

Country Link
CN (3) CN112993442B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113644360B (zh) * 2021-10-19 2021-12-28 嘉兴模度新能源有限公司 一种具有热疏导功能的电池箱、热疏导结构及方法
EP4207435A1 (en) * 2021-12-28 2023-07-05 Polarium Energy Solutions AB A battery device comprising a tube including a cooling and/or fire extinguishing medium

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105764618A (zh) * 2013-11-20 2016-07-13 汉高知识产权控股有限责任公司 电池单元涂层
CN206650127U (zh) * 2017-02-28 2017-11-17 比亚迪股份有限公司 一种单体电池、双电池组及电池模组
CN108448021A (zh) * 2018-04-11 2018-08-24 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种电池模组
WO2019132155A1 (ko) * 2017-12-28 2019-07-04 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
CN110010837A (zh) * 2017-12-26 2019-07-12 丰田自动车株式会社 二次电池
CN110156428A (zh) * 2019-04-04 2019-08-23 南京工业大学 核壳结构Na2SO4相变颗粒复合Al2O3-SiO2气凝胶隔热材料的制备方法
KR20200078188A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 한국단자공업 주식회사 배터리모듈용 직렬연결장치
WO2020200338A1 (de) * 2019-04-05 2020-10-08 Scio Technology Gmbh Batteriezellenmakromodulgehäuse, kontaktiervorrichtung für ein batteriezellenmakromodulgehäuse, gehäusedeckel für eine kontaktiervorrichtung für ein batteriezellenmakromodulgehäuse und ein batteriezellenmakromodul
CN112038555A (zh) * 2020-08-18 2020-12-04 嘉兴模度新能源有限公司 一种电池模组中的电池同性壳体极柱并联结构
CN112332013A (zh) * 2019-09-26 2021-02-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包、车辆及缓解电池包热失控蔓延的控制方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251263A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置
US9093726B2 (en) * 2009-09-12 2015-07-28 Tesla Motors, Inc. Active thermal runaway mitigation system for use within a battery pack
CN104752666B (zh) * 2013-12-31 2017-05-03 比亚迪股份有限公司 动力电池模组
CN106785212B (zh) * 2017-01-10 2023-11-17 买易网络科技(北京)有限公司 一种电池系统
KR20190036371A (ko) * 2017-09-27 2019-04-04 엠에이치기술개발 주식회사 냉각플레이트
CN108682887A (zh) * 2018-06-05 2018-10-19 华霆(合肥)动力技术有限公司 一种电池模组和动力电池系统
CN109065774A (zh) * 2018-07-09 2018-12-21 深圳市诚思品科技有限公司 一种锂电池模组
CN109192918A (zh) * 2018-07-27 2019-01-11 苏州市模度智能科技有限公司 一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置及其熔断方法
CN114270608A (zh) * 2019-08-30 2022-04-01 松下知识产权经营株式会社 蓄电模块
CN110660945A (zh) * 2019-11-11 2020-01-07 佛山科学技术学院 一种防止热失控蔓延的电池组
CN112002958B (zh) * 2020-08-27 2022-04-26 重庆金康动力新能源有限公司 电池包的喷淋降温系统
CN213026394U (zh) * 2020-09-14 2021-04-20 远景动力技术(江苏)有限公司 自熔断保护的汇流排、汇流组件和电池模组

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105764618A (zh) * 2013-11-20 2016-07-13 汉高知识产权控股有限责任公司 电池单元涂层
CN206650127U (zh) * 2017-02-28 2017-11-17 比亚迪股份有限公司 一种单体电池、双电池组及电池模组
CN110010837A (zh) * 2017-12-26 2019-07-12 丰田自动车株式会社 二次电池
WO2019132155A1 (ko) * 2017-12-28 2019-07-04 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈
CN108448021A (zh) * 2018-04-11 2018-08-24 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种电池模组
KR20200078188A (ko) * 2018-12-21 2020-07-01 한국단자공업 주식회사 배터리모듈용 직렬연결장치
CN110156428A (zh) * 2019-04-04 2019-08-23 南京工业大学 核壳结构Na2SO4相变颗粒复合Al2O3-SiO2气凝胶隔热材料的制备方法
WO2020200338A1 (de) * 2019-04-05 2020-10-08 Scio Technology Gmbh Batteriezellenmakromodulgehäuse, kontaktiervorrichtung für ein batteriezellenmakromodulgehäuse, gehäusedeckel für eine kontaktiervorrichtung für ein batteriezellenmakromodulgehäuse und ein batteriezellenmakromodul
CN112332013A (zh) * 2019-09-26 2021-02-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包、车辆及缓解电池包热失控蔓延的控制方法
CN112038555A (zh) * 2020-08-18 2020-12-04 嘉兴模度新能源有限公司 一种电池模组中的电池同性壳体极柱并联结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN112993442A (zh) 2021-06-18
CN113644345A (zh) 2021-11-12
CN113644346A (zh) 2021-11-12
CN112993442B (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113644345B (zh) 一种超级模组
US8632898B2 (en) Battery system including batteries that have a plurality of positive terminals and a plurality of negative terminals
CN206711984U (zh) 一种高安全性的动力锂电池组
CN108879023B (zh) 一种空气与冷却液耦合的电动汽车电池组热管理系统
CN211743341U (zh) 一种针对电池包进行热管理的陶瓷系统
CN113540651A (zh) 动力电池模组及车辆
CN105428722A (zh) 一种高安全性能锂离子电池和电池包
CN106356586A (zh) 一种集散热加热一体的动力电池模块
CN111584978A (zh) 电池模组
CN206834265U (zh) 一种动力锂电池组
CN109860442A (zh) 多联单体锂电池组封装技术
JP2023526216A (ja) バッテリー及び受電機器
CN213026259U (zh) 一种蓄能电池模组、电池蓄能系统及车辆
CN113921896A (zh) 一种叠片式大容量锂电池
CN113675456A (zh) 一种动力型锂离子电池单体、动力电池包和电动车
CN114865120A (zh) 一种锂电池低温充电系统
CN105280986A (zh) 一种机载大容量动力型锂离子蓄电池单元
CN206834288U (zh) 一种带有电芯导热隔离装置的动力锂电池模组
CN212783592U (zh) 一种电池壳体、电池及电池组
CN206313086U (zh) 一种集散热加热一体的动力电池模块
CN215988999U (zh) 动力电池模组及车辆
CN216850038U (zh) 一种叠片式大容量锂电池
TWI833208B (zh) 具有熱防護機制的電池設備
CN115810833A (zh) 一种电池模组和电池包
CN115692900A (zh) 大容量电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant