CN114464918B - 一种电池包 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池包，至少包括外壳、分隔组件、电芯、导热件、相变储热材料以及泄压孔，分隔组件设置于外壳内，且将外壳的内部空间分隔成互不连通的第一空间和第二空间，电芯与导热件相邻设置于分隔组件上，且位于第一空间内，相变储热材料设置于第二空间内，泄压孔设置于外壳的表面上，且与第二空间连通。本申请提供的电池包，一方面，结构简单、安装方便且成本较低，另一方面，相比于现有技术中直接将相变材料贴在电芯上的方案，本申请能够更加有效的均衡电池包内各电芯温度，从而提升电芯温度的一致性。

Description

一种电池包

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包。

背景技术

随着技术的发展，电池已经成为人类的重要能源之一，为各领域设备提供持续稳定的工作电能，逐步成为人类科技发展中不可或缺的产品。但是电池使用过程中会产生大量的热量，尤其是密闭环境下的大型电池包工作发热特别可观，不仅会影响整个电池包性能，而且长期积聚的热量甚至会造成电池包发生危险事故。

目前的电池包常用的热管理方式主要有空气冷却和单相液体冷却。空气冷却利用空气带走热量，优点是结构简单、成本低，缺点是空气的流量大并且传热效率低，电池包散热装置的温度一致性差。液体冷却包含单相冷却和相变冷却两种形式，单相冷却利用水/乙二醇等工质的显热带走热量，温度一致性比空气冷却好，缺点是温度一致性受外部散热条件的影响，同时单相流的工质质量流量大，需要额外的机械力驱动液体流动，系统占用空间大、成本高、结构复杂，而目前的相变冷却通常直接将相变材料贴在电芯上，同样存在温度一致性差等问题。

因此，亟需提出一种新的电池包，以解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述一个或多个技术问题，本申请实施例提供了一种新的电池包，以解决现有技术中的电池包中的散热装置存在温度一致性差以及结构复杂、占用空间大、成本较高等问题。

为了达到上述目的，本申请就解决其技术问题所采用的技术方案是：

本申请提供了一种电池包，所述电池包至少包括外壳、分隔组件、电芯、导热件、相变储热材料以及泄压孔；

所述分隔组件设置于所述外壳内，且将所述外壳的内部空间分隔成互不连通的第一空间和第二空间，优选地，所述第二空间位于所述外壳的底部；

所述电芯与所述导热件相邻设置于所述分隔组件上，且位于所述第一空间内；

所述相变储热材料设置于所述第二空间内；

所述泄压孔设置于所述外壳的表面上，且与所述第二空间连通。

进一步的，所述分隔组件包括：

支撑板，所述支撑板的第一端与所述外壳的第一端抵接；

支撑梁，设置于所述支撑板与所述外壳之间，且与所述外壳底部连接。

进一步的，所述支撑梁包括第一支撑梁和第二支撑梁，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁分别连接于所述支撑板的两侧。

进一步的，所述支撑板的长度小于所述外壳的长度，所述分隔组件还包括：

第一挡板，设置于所述第一支撑梁与所述第二支撑梁之间，且所述第一挡板的一端与所述外壳的第二端抵接，另一端与所述支撑板的第二端连接；

第二挡板，与所述第一支撑梁以及所述第一挡板均连接，且与所述第一挡板以及所述支撑板均垂直部署。

进一步的，所述泄压孔设置于所述外壳上与所述第一挡板以及所述第二挡板相对应的区域。

进一步的，所述支撑板上设置有贯通的插槽，所述导热件设置于所述插槽中，且部分所述导热件通过所述插槽进入所述第二空间内。

进一步的，所述电池包还包括两个支撑脚，所述两个支撑脚分别设置于所述支撑板的两端，且位于所述支撑板与所述外壳之间，所述支撑脚对所述第二空间与所述第一空间进行隔离。

进一步的，所述电芯与所述导热件的数量相同，且所述电芯与所述导热件间隔设置于所述分隔组件上。

进一步的，所述导热件包括金属片。

进一步的，所述外壳包括主体以及与所述主体相配合的顶盖，所述主体包括侧围板以及与所述侧围板底部连接的底板，所述泄压孔设置于所述侧围板上。

进一步的，所述第一挡板、所述第二挡板、所述外壳的侧围板以及所述第一支撑梁形成泄压通道，所述泄压通道将所述泄压孔与所述第二空间连通。

进一步的，所述相变材料的初始状态为固态；

进一步的，所述相变材料包括固-固相变材料、固-液相变材料或固-气相变材料，优选地，所述相变材料为固-气相变材料，进一步优选地，所述固-气相变材料为碳酸氢钠或者氯化铝；

进一步的，所述相变材料包括复合相变材料，优选地，所述复合相变材料具有阶梯性的相变温度，进一步优选地，所述复合相变材料为石蜡、石墨、碳酸氢钠组成的复合材料；

进一步地，所述电池包还包括报警系统，所述报警系统在气体从所述泄压孔流出时进行报警，电池包停止工作。

进一步的，所述顶盖与所述外壳的封装强度大于所述泄压孔的封装强度。

进一步的，所述泄压孔的封装强度根据所述相变材料相变产生的气体的压强来确定，优选地，所述泄压孔的封装强度等于所述第二空间内的固-气相变材料在预设时间内相变产生的气体导致的电池包内部的气体压强。

进一步的，所述电池包还包括设置在所述外壳上的汇流排，所述电芯的极耳连接到所述汇流排上形成电池包的供电线路。本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例提供的电池包，所述电池包至少包括外壳、分隔组件、电芯、导热件、相变储热材料以及泄压孔，所述分隔组件设置于所述外壳内，且将所述外壳的内部空间分隔成互不连通的第一空间和第二空间，所述电芯与所述导热件均设置于所述分隔组件上，且位于所述第一空间内，所述相变储热材料设置于所述第二空间内，所述泄压孔设置于所述外壳的表面上，且与所述第二空间连通，一方面，结构简单、安装方便且成本较低，另一方面，相比于现有技术中直接将相变材料贴在电芯上的方案，本申请能够更加有效的均衡电池包内各电芯温度，从而提升电芯温度的一致性。

本申请所有产品并不需要具备上述所有效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的电池包的爆炸图；

图2是本申请实施例提供的电池包的顶盖处于开启状态的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的电池包的内部组件的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的电池包的顶盖处于关闭状态的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如背景技术所述，现有技术中的电池包中的散热装置存在温度一致性差以及结构复杂、占用空间大、成本较高等问题。

为解决现有技术中一个或多个技术问题，本申请创造性地提出了一种新的电池包，一方面，通过对电池包的结构的巧妙设计，且使用廉价的相变材料，相对于需要专门设计的水冷系统等热管理方式，更能节省成本且更加适用于小功率体系，另一方面，相比于现有技术中直接将相变材料贴在电芯上的方案，本申请更加有效的均衡电池包内各电芯温度，对电芯温度的一致性有所帮助。

下面结合附图具体描述本申请实施例的方案。

图1是本申请实施例提供的电池包的爆炸图，图2是本申请实施例提供的电池包的顶盖处于开启状态的结构示意图，图3是本申请实施例提供的电池包的内部组件的结构示意图，图4是本申请实施例提供的电池包的顶盖处于关闭状态的结构示意图，参照图1至4所示，本申请实施例提供的电池包，主要包括外壳100、分隔组件200、电芯300、导热件400、相变储热材料(图未示)以及泄压孔500。其中，分隔组件200设置于外壳100内部，将外壳内部空间分隔成了第一空间和第二空间，第一空间位于外壳100的顶盖120与分隔组件200之间，第二空间位于外壳100的底板112与分隔组件200之间，第一空间和第二空间相互之间不连通，第一空间用于容纳电芯300和导热件400，且电芯300的安装位置和导热件400相邻，共同设置于分隔组件200上，实际使用时，电芯产生的热量通过紧邻的导热件400传递到第二空间，第二空间用于容纳相变储热材料(图未示)。泄压孔500设置于外壳100的表面上，且与第二空间连通，当电芯300热失控时，膨胀气体将会从第二空间中通过设置在外壳100上的泄压孔500流出，而不会进入电芯300的设置区域(即第一空间)。

可以理解的是，第一空间和第二空间通过分隔组件进行分隔是能够达到本申请定向泄压的目的，即第一空间和第二空间之间并非是绝对气密的。电池热失控时，气体能从第一空间流向第二空间；在第二空间内的相变材料发生相变产生气体时，产生的气体也能从第二空间流到第一空间，但是，在第一空间和第二空间之间相互流通的气体与热失控或相变时产生的气体相比，量是极其小的，不会改变第二空间内的相变产生的气体冲破泄压阀的效果。同时，由于第一空间和第二空间内并非完全气密的，因此，即使电池发生完全的热失控，气体也会优先从第一空间进入第二空间，进而冲破泄压阀，而不会冲破顶盖，从上方喷出。

由于相变材料为固体，将相变材料设置在电池包底部有助于实现电池包的稳定以及电芯的设置方便和热量的传递。

进一步参照图1所示，外壳100包括主体110以及与主体100相配合的顶盖120。主体110与顶盖120一起形成了内部空间，分隔组件200将该内部空间分隔成了互不连通的第一空间和第二空间。其中，主体110包括侧围板111和底板112，侧围板111的底部与底板112连接，侧围板111的顶部与顶盖120连接，侧围板111由依次连接的四块侧板组成，泄压孔500开设在侧围板上。

进一步参照图1和图2所示，分隔组件200包括支撑板210、支撑梁220、第一挡板230和第二挡板240。其中，支撑板210的长度小于外壳100的长度，支撑板210的第一端211与外壳100的第一端130抵接。支撑梁220设置于支撑板210与外壳100的底板112之间，支撑梁220包括第一支撑梁221和第二支撑梁222，第一支撑梁221和第二支撑梁222分别连接在支撑板210的两侧。第一挡板230设置于第一支撑梁221与第二支撑梁222之间，且第一挡板230的一端与外壳100的第二端140抵接，另一端与支撑板210的第二端212连接，即支撑板210的第二端212通过第一挡板230与外壳100的第二端140抵接，第一挡板230的上下两端分别与外壳100的顶盖120以及底板112抵接。第二挡板240设置在第一支撑梁221上，且与第一挡板230以及支撑板210的第二端212均连接，且第二挡板240与第一挡板230以及支撑板210均垂直部署。

进一步参照图1和图2所示，第一挡板230、第二挡板240、支撑板210、外壳100的侧围板111以及顶盖120围成第一空间，第一挡板230、第二挡板240、支撑板210、外壳100的侧围板111以及底板112围成第二空间，且第一空间与第二空间不连通，第一挡板230、第二挡板240、外壳100的侧围板111以及第一支撑梁221形成泄压通道250，当第二空间内的相变材料发生相变产生的气体通过泄压通道250从电池包的下部空间进入到电池包的上部空间，并在电池包内的压强大于泄压孔500的封装强度时，气体从泄压孔500中流出。通过设置泄压通道，使得泄压孔可以设置在侧围板111上并将相变材料设置在电池包底部，既实现了定向泄压，又实现了电池包的运行稳定。

第一空间中部署了电芯300和导热件400，第二空间中部署了相变储热材料(图未示)，泄压孔500设置于外壳100的侧围板111上，且与第二空间连通，当电芯300热失控时，电芯300放热产生的热量所引起的气压经由泄压通道250从设置在侧围板111上的泄压孔500流出，而不会进入电芯300的设置区域(即第一空间)，既实现了散热，又实现了定向泄压的目的。

作为一种较优的实施方式，本申请实施例中，导热件400包括但不限于金属片。参照图1和图3所示，导热件400包括导热部分410。支撑板210上设置有贯通的插槽213，插槽213用于容纳导热件400穿过，使得导热件400的导热部分410穿过插槽213进入第二空间内。当电芯300发生潜在温度失控的风险时，热量顺着导热件400的导热部分410传递给第二空间内，第二空间内的相变储热材料受热发生相变，吸收电芯释放的热量。同时电芯300放热产生的热量所引起的气压将会通过泄压通道250经过泄压孔500流出，避免了的风险。

进一步参照图1至3所示，导热件400间隔设置在支撑板210上的插槽213中，导热件400的数量与安装的电芯300的数量相同，即每个电芯300对应一个导热件400，导热件400穿过支撑板210上的插槽213伸入下方的第二空间内，使得电池在热失控时，热量能通过导热件400的高导热效率迅速传递到下方第二空间内，部署于第二空间内的相变储热材料通过自身相变吸收电芯300热失控散发的热量。与外壳相连的上方空间内设置有泄压通道250，泄压通道250与下方第二空间连通，而与上方第一空间密闭不连通。当电池发生散热异常时，下方第二空间的相变储热材料挥发成气体，率先发生失控，冲破外壳100上的泄压孔500，完成泄压。

进一步参照图3所示，电池包还包括两个支撑脚600，两个支撑脚600分别设置于支撑板210的两端，且位于支撑板210与外壳100的底板112之间。第一挡板230和第二挡板240的设置使得第二空间与电池包内部的上部空间既可以相连通，又一定程度上隔离了第一空间，这减少了支撑板的长度，支撑板两端设置支撑脚600，一方面给支撑板210以及部署于支撑板210上的电芯300和导热件400提供支撑，提高电池包整体结构的稳定性；另一方面，起到隔绝第二空间与第一空间的作用，降低了支撑板210的长度，减少了整个电池的重量。

本申请对相变材料没有特别的限定，任何已知的相变的材料均能用于本申请中，包括但不限于固-固相变材料、固-液相变材料、固-气相变材料，但不建议使用初始状态为液体的相变材料，因为这对于正常行驶状态下的电池系统的稳定性具有影响。

作为一种优选方案，相变材料在电池正常使用的状态下应为固体，这种状态便于电池系统的平稳运行。

作为一种优选的实施方式，相变材料为复合相变材料。复合相变材料指的是由多种相变材料复合形成的材料，复合后，相变材料具有阶梯性的相变温度。优选地，复合相变材料中包含固-气相变材料，当电池达到潜在危险温度时，固-气相变材料相变形成气体，形成的气体导致第二空间内的压力急剧增大，冲破泄压孔。

固-气相变材料可以是常温下为固体，当温度达到设置的阈值时，发生相变产生气体，阈值可以根据电池包和电芯的性能进行设置。作为一种实施方式，所述固-气相变材料是分解产生气体的材料，比如碳酸氢钠；或者是受热挥发的材料，比如氯化铝。

进一步优选地，所述电池包还包括报警系统，当气体从泄压孔500流出时，报警系统进行报警，电池包停止工作。

采用本申请的结构，电池包在完全热失控前，通过相变材料的相变产生气体，进而达到发出警报的作用，方式简单，无需过多的复杂的控制和监控系统。

作为一种特别优选的实施方式，复合相变材料是石蜡、石墨、碳酸氢钠组成的复合材料，当电池温度达到热失控临界点时，碳酸氢钠发生分解产生二氧化碳，大量生成的二氧化碳，最终使得第二空间内的压强急剧增加，最终通过泄压孔实现定向泄压，并向报警系统报警。

作为一种优选方式，所述顶盖120与外壳100的封装强度大于泄压孔500的强度。可以理解的是，当电池存在潜在的热失控风险时，第二空间内的固气相变材料发生相变产生大量气体，大量气体冲破泄压阀，发出警报。当热失控不能避免，电池发生完全的热失控时，此时电芯由于剧烈的热反应而发生爆燃，反应产生的大量气体离开电芯进入第一空间内，当气体无法从泄压孔及时排出时，内部的气压大于顶盖与外壳的封装强度，而引起电池包外壳的损坏。电池包的泄压孔的强度设置应根据固-气相变材料相变产生的气体的压强来设置。

优选地，泄压孔的封装强度等于所述第二空间内的固-气相变材料在1min内相变产生的气体导致的电池包内部的气体压强。

当固-气相变材料产生的气体与原有空气所形成的气体压强大于泄压孔压强时，泄压孔被冲破。

可以理解的是，外壳100上设置有汇流排(未示出)，电池包内各个电芯的极耳连接到汇流排上形成电池包的供电线路，本申请对汇流排及相应的电气线路没有特别限定，在不违背本申请发明构思的基础上，任何已知的线路排布方法均能用于本申请中。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“垂直”“平行”“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申请和简化描述，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申请的限制。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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电池包，其特征在于，所述电池包至少包括外壳、分隔组件、电芯、导热件、相变储热材料以及泄压孔；

所述分隔组件设置于所述外壳内，且将所述外壳的内部空间分隔成互不连通的第一空间和第二空间；在所述第一空间和所述第二空间之间相互流通的气体的量小于热失控或相变时产生的气体的量，因而不会改变所述第二空间内的相变产生的气体冲破泄压阀的效果；

所述电芯与所述导热件相邻设置于所述分隔组件上，且位于所述第一空间内；

所述相变储热材料设置于所述第二空间内；

所述泄压孔设置于所述外壳的表面上，且与所述第二空间连通；

所述分隔组件包括：

支撑板，所述支撑板的第一端与所述外壳的第一端抵接；

支撑梁，设置于所述支撑板与所述外壳之间，且与所述外壳底部连接；

所述支撑梁包括第一支撑梁和第二支撑梁，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁分别连接于所述支撑板的两侧；

所述支撑板的长度小于所述外壳的长度，所述分隔组件还包括：

第一挡板，设置于所述第一支撑梁与所述第二支撑梁之间，且所述第一挡板的一端与所述外壳的第二端抵接，另一端与所述支撑板的第二端连接；

第二挡板，与所述第一支撑梁以及所述第一挡板均连接，且与所述第一挡板以及所述支撑板均垂直部署；

所述泄压孔设置于所述外壳上与所述第一挡板以及所述第二挡板相对应的区域；

所述外壳包括主体以及与所述主体相配合的顶盖，所述主体包括侧围板以及与所述侧围板底部连接的底板，所述泄压孔设置于所述侧围板上；

所述顶盖与所述外壳的封装强度大于所述泄压孔的封装强度；

所述第一挡板、所述第二挡板、所述外壳的侧围板以及所述第一支撑梁形成泄压通道，所述泄压通道将所述泄压孔与所述第二空间连通。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述支撑板上设置有贯通的插槽，所述导热件设置于所述插槽中，且部分所述导热件通过所述插槽进入所述第二空间内。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括两个支撑脚，所述两个支撑脚分别设置于所述支撑板的两端，且位于所述支撑板与所述外壳之间，所述支撑脚对所述第二空间与所述第一空间进行隔离。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电芯与所述导热件的数量相同，且所述电芯与所述导热件间隔设置于所述分隔组件上。