CN115149152A - 一种电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池技术领域，公开了一种电池，该电池包括壳体和冷却板。其中，壳体内设置有多个互不连通的容纳腔，容纳腔被配置为容置电池零部件，每个容纳腔的壁体均开设有引流通道，引流通道内设置有第一热熔封堵件；冷却板连接于壳体的底部，冷却板内设置冷却通道，每个引流通道均与冷却通道连通；当任一容纳腔内的电池零部件发生热失控时，相应的引流通道内的第一热熔封堵件熔化，以使冷却板内的灭火材料进入容纳腔进行灭火。该电池能够在电池零部件发生热失控时及时进行冷却和灭火，有效避免电池整体热失控，提高电池系统的安全性。

Description

一种电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池。
背景技术
锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度大、功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好以及绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通和动力电源等方面具有广泛的应用前景。
现有技术中，为了获得更高的能量或功率，往往会使用多个电芯连接起来制作成电池模组或电池包。而为了获得更大的储能效果，电池模组上的各部件之间组装紧凑，各部件之间的间距都比较小。当某个电芯发生热失控以后，高温会迅速扩散，这样发生异常的电芯很容易引起周围部件的连锁反应，甚至导致整个电池包发生热失控、起火或爆炸事故，严重危害使用者的生命及财产安全。
目前防止电池热失控的手段主要是通过使用一个装有灭火药剂的灭火罐进行灭火，灭火罐内预装了一定压力，并通过使用管连接入电池包内，使用管上设置有开关阀，在火灾发生时，可通过打开开关阀并利用灭火罐里的压力把灭火药剂注入电池包内，达到灭火以及降温的目的，防止热失控的扩散。但是，这种措施只能在发生火情后进行扑救，无法在火灾发生的早期对险情进行控制，导致电池包整体受损，可靠性和安全性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池，其能够在电池热失控时及时进行冷却和灭火，有效避免电池整体热失控，提高电池系统的安全性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池，包括：
壳体，所述壳体内设置有多个互不连通的容纳腔，所述容纳腔被配置为容置电池零部件，每个所述容纳腔的壁体均开设有引流通道，所述引流通道内设置有第一热熔封堵件；
冷却板，设置于所述壳体的底部，所述冷却板内设置冷却通道，每个所述引流通道均与所述冷却板连通；
当任一所述容纳腔内的电池零部件发生热失控时，相应的所述引流通道内的所述第一热熔封堵件熔化，以使所述冷却板内的灭火材料进入所述容纳腔进行灭火。
可选地，所述壳体包括本体、多个横梁和多个纵梁，所述本体内部中空，多个所述横梁间隔设置，多个所述纵梁间隔设置，多个所述横梁、多个所述纵梁和所述本体的壁体围设形成所述容纳腔，所述引流通道开设于所述容纳腔的底壁。
可选地，所述冷却板包括底座水冷板、进水管和出水管，所述底座水冷板连接于所述本体的底部，所述底座水冷板内设置冷却通道，所述冷却通道内流通有所述灭火材料，所述冷却通道的进口与所述进水管连通，所述冷却通道的出口与所述出水管连通，所述冷却通道能够与任一所述引流通道连通。
可选地，还包括第二热熔封堵件，所述本体对应每个容纳腔的侧壁上开设排水孔，所述排水孔处设置有所述第二热熔封堵件，当所述容纳腔内的电池零部件发生热失控时，所述第二热熔封堵件熔化，以使流入所述容纳腔内的灭火材料从所述排水孔流出。
可选地，还包括防爆泄压装置，每个所述容纳腔的壁体上设置有至少一个所述防爆泄压装置，用于对发生热失控的所述容纳腔内的气体进行泄压。
可选地，所述防爆泄压装置与所述第二热熔封堵件设置于所述容纳腔的同侧，且所述防爆泄压装置的高度高于所述第二热熔封堵件。
可选地，所述防爆泄压装置为防爆泄压阀。
可选地，还包括盖板，所述壳体的一侧设置开口，每个所述容纳腔均与所述开口连通，所述盖板用于封堵所述开口。
可选地，还包括密封件，所述盖板与所述壳体之间设置有所述密封件。
可选地，所述第一热熔封堵件为易熔塞，所述易熔塞的熔点温度低于所述电池零部件发生热失控的温度；或，
所述第一热熔封堵件采用低熔点材料制成，以使所述第一热熔封堵件在所述电池零部件发生热失控时熔化。
本发明的有益效果：
本发明提供的电池，壳体内设置有多个互不连通的容纳腔，以容置电池零部件。可以理解的是，每个容纳腔为一个相对独立的腔体，当其中一个容纳腔内的电池零部件发生热失控时，短时间内只会损坏该容纳腔内的零部件，对壳体其他容纳腔内的电池零部件的影响较小，降低了电池发生整包热扩散的风险，提高了电池的安全性能。每个容纳腔的壁体均开设有引流通道，引流通道内设置有第一热熔封堵件；冷却板设置于壳体的底部，冷却板内设置冷却通道，每个引流通道均与冷却通道连通；当任一容纳腔内的电池零部件发生热失控时，相应的引流通道内的第一热熔封堵件熔化，以使冷却板内的灭火材料进入容纳腔进行灭火。也就是说，当电池整体正常运行时，冷却板内的灭火材料受第一热熔封堵件的阻隔，不会进入容纳腔进而影响电池的工作；然而，当某一个容纳腔内的电池零部件发生热失控时，其相应引流通道内的第一热熔封堵件熔化，冷却板内的灭火材料经引流通道进入该容纳腔，以对该容纳腔内的电池零部件进行对性地灭火。通过第一热熔封堵件感应温度的变化进而熔化来控制灭火材料进入相应的容纳腔，不仅能够实现自动灭火，且第一热熔封堵件对温度的感知响应快速，能够在电池热失控时及时进行冷却和灭火，有效避免电池整体热失控，提高电池系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的电池的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的壳体的俯视图。
图中：
100、电池零部件；101、电芯模组；102、电池管理系统；
1、壳体；11、本体；12、横梁；13、纵梁；14、容纳腔；15、第一热熔封堵件；16、第二热熔封堵件；
2、冷却板；21、底座水冷板；22、进水管；23、出水管；
3、盖板；
4、防爆泄压装置。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本实施例提供了一种电池，其能够在电池热失控时及时进行冷却和灭火，有效避免电池整体热失控，提高电池系统的安全性。如图1所示，该电池包括壳体1和冷却板2。
具体地，壳体1内设置有多个互不连通的容纳腔14，以容置电池零部件100。示例性地，本实施例中的电池零部件100包括电芯模组101、电池管理系统102以及连接两者的线束，电芯模组101和电池管理系统102均分散放置于多个容纳腔14内，通过线束实现电芯模组101和电池管理系统102之间的电连接。可以理解的是，每个容纳腔14为一个相对独立的腔体，当其中一个容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，短时间内只会损坏该容纳腔14内的零部件，对壳体1其他容纳腔14内的电池零部件100的影响较小，降低了电池发生整包热扩散的风险，提高了电池的安全性能。
每个容纳腔14的壁体均开设有引流通道，引流通道内设置有第一热熔封堵件15；冷却板2设置于壳体1的底部，冷却板2内设置冷却通道，每个引流通道均与冷却通道连通；当任一容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，相应的引流通道内的第一热熔封堵件15熔化，以使冷却板2内的灭火材料进入容纳腔14进行灭火。也就是说，当电池整体正常运行时，冷却板2内的灭火材料受第一热熔封堵件15的阻隔，不会进入容纳腔14进而影响电池的工作。然而，当某一个容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，其相应引流通道内的第一热熔封堵件15熔化，冷却板2内的灭火材料经引流通道进入该容纳腔14，以对该容纳腔14内的电池零部件100进行对性地灭火。通过第一热熔封堵件15感应温度的变化进而熔化来控制灭火材料进入相应的容纳腔14，不仅能够实现自动灭火，且第一热熔封堵件15对温度的感知响应快速，能够在电池热失控时及时进行冷却和灭火，有效避免电池整体热失控，提高电池系统的安全性。
可选地，在本实施例中，第一热熔封堵件15为易熔塞，易熔塞的熔点温度低于电池零部件100发生热失控的温度。电池零部件100发生热失控之前，容纳腔14内的温度逐渐升高，直至达到第一热熔封堵件15的熔点使其熔化，则冷却板2的灭火材料进入该容纳腔14，实现对容纳腔14内电池零部件100的降温，避免其继续发热进而发生热失控事故，提高电池的安全性能。当然，在其他实施例中，第一热熔封堵件15也可采用低熔点材料制成。在电池正常运行时，第一热熔封堵件15用于封堵引流通道，阻断容纳腔14与冷却板2的连通。在某一个容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，第一热熔封堵件15熔化，使灭火材料进入容纳腔14以进行灭火。
可选地，如图1和图2所示，壳体1包括本体11、多个横梁12和多个纵梁13。本体11内部中空，多个横梁12间隔设置，多个纵梁13间隔设置，多个横梁12、多个纵梁13和本体11的壁体围设形成容纳腔14，引流通道开设于容纳腔14的底壁。具体地，在本实施例中，本体11呈长方体状，横梁12设置有两个，两个横梁12以平行于本体11长度方向的中轴线为轴对称设置。横梁12的长度小于本体11的长度，纵梁13设置有多个，多个纵梁13沿横梁12的长度方向间隔设置，纵梁13的两端分别连接于横梁12和本体11的侧壁。也就是说，横梁12、本体11的侧壁和相邻两个纵梁13之间形成多个矩形容置腔。该矩形容置腔用于容置电芯模组101。两个横梁12之间、以及位于两个横梁12端部的纵梁13和本体11之间，形成一个横截面为T型的容置腔。该T型容置腔的“-”部分用于容置电池管理系统102，该T型容置腔的“丨”部分用于容纳连接电芯模组101与电池管理系统102的线束，使得整个电池的结构更加紧凑和可靠。
可选地，如图1所示，冷却板2包括底座水冷板21、进水管22和出水管23。底座水冷板21连接于本体11的底部，底座水冷板21内设置冷却通道，冷却通道内流通有灭火材料，冷却通道的进口与进水管22连通，冷却通道的出口与出水管23连通，冷却通道能够与任一引流通道连通。具体地，在本实施例中，底座水冷板21即可为本体11的底壁，灭火材料为低温冷却液。底座水冷板21具有一定的厚度，底座水冷板21内设置有供低温流体流动的冷却通道，引流通道为在底座水冷板21上对应每个容纳腔14开设的注水孔。在电池正常运行时，低温冷却液经进水管22流入冷却通道，并在底座水冷板21内流通，通过底座水冷板21对整个电池进行降温，最后经出水管23流出。但是，在电池的部分零部件发生热失控时，引流通道内的第一热熔封堵件15熔化，进而使冷却通道内的低温冷却液流入相应的容纳腔14，低温冷却液能够实现容纳腔14内电池零部件100的冷却和灭火。
可选地，继续参见图1，该电池还包括第二热熔封堵件16。本体11对应于每个容纳腔14的侧壁上开设排水孔，排水孔处设置有第二热熔封堵件16，当容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，第二热熔封堵件16熔化，以使流入容纳腔14内的灭火材料从排水孔流出。可以理解的是，当容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，低温冷却液流入容纳腔14进行冷却和灭火，但是，随着低温冷却液的不断流入，容纳腔14内的冷却液越来越多，直至充满整个容纳腔14，导致该容纳腔14内压力增大，存在危险。在容纳腔14的开设排水孔，排水孔处设置第二热熔封堵件16，当电池正常运行时，第二热熔封堵件16能够隔绝容纳腔14与外界的连通，以对容纳腔14内的电池零部件100提供保护。当容纳腔14内的电池零部件100热失控时，第二热熔封堵件16熔化，当容纳腔14内液面高度高于排水孔的高度时，通过排水孔向外部排出冷却液以带走热量，并降低容纳腔14内的压力。
可选地，在本实施例中，第二热熔封堵件16为易熔塞，易熔塞的熔点温度不低于电池零部件100发生热失控的温度。电池零部件100发生热失控时，容纳腔14内的温度逐渐升高，直至达到第二热熔封堵件16的熔点使其熔化，此时，容纳腔14内的冷却液可通过排水孔流出。当然，在其他实施例中，第二热熔封堵件16也可采用易熔材料制成，易熔材料的熔点不低于电池零部件100发生热失控的温度。在电池正常运行时，第二热熔封堵件16用于封堵排水孔，隔绝容纳腔14与外界的连通。在某一个容纳腔14内的电池零部件100发生热失控时，第二热熔封堵件16熔化，使容纳腔14内的冷却液可通过排水孔流出。
可选地，如图1所示，该电池还包括防爆泄压装置4。每个容纳腔14的壁体上设置有至少一个防爆泄压装置4，用于对发生热失控的容纳腔14内的气体进行泄压。
进一步地，防爆泄压装置4与第二热熔封堵件16设置于容纳腔14的同侧，且防爆泄压装置4的高度高于第二热熔封堵件16。防止冷却液浸泡防爆泄压装置4导致其损坏失效。
具体地，防爆泄压装置4为防爆泄压阀。
可选地，如图1所示，该电池还包括盖板3，壳体1的一侧设置开口，每个容纳腔14均与开口连通，盖板3用于封堵开口。盖板3与壳体1配合，对电池零部件100进行保护，避免其受外界杂质或粉尘污染，保证电池的安全性能。在本实施例中，盖板3封盖壳体1后，每个容纳腔14之间能够保证IP67的防护安全级别，可防护灰尘吸入(整体防止接触，防护灰尘渗透)，以及防护短暂浸泡(防浸)。
进一步地，该电池还包括密封件。盖板3与壳体1之间设置有密封件，以增强盖板3与壳体1之间连接的密封性。示例性地，密封件可选为密封圈或橡胶圈等。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)内设置有多个互不连通的容纳腔(14)，所述容纳腔(14)被配置为容置电池零部件(100)，每个所述容纳腔(14)的壁体均开设有引流通道，所述引流通道内设置有第一热熔封堵件(15)；
冷却板(2)，设置于所述壳体(1)的底部，所述冷却板(2)内设置冷却通道，每个所述引流通道均与所述冷却通道连通；
当任一所述容纳腔(14)内的电池零部件(100)发生热失控时，相应的所述引流通道内的所述第一热熔封堵件(15)熔化，以使所述冷却板(2)内的灭火材料进入所述容纳腔(14)进行灭火。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体(1)包括本体(11)、多个横梁(12)和多个纵梁(13)，所述本体(11)内部中空，多个所述横梁(12)间隔设置，多个所述纵梁(13)间隔设置，多个所述横梁(12)、多个所述纵梁(13)和所述本体(11)的壁体围设形成所述容纳腔(14)，所述引流通道开设于所述容纳腔(14)的底壁。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述冷却板(2)包括底座水冷板(21)、进水管(22)和出水管(23)，所述底座水冷板(21)连接于所述本体(11)的底部，所述底座水冷板(21)内开设所述冷却通道，所述冷却通道内流通有所述灭火材料，所述冷却通道的进口与所述进水管(22)连通，所述冷却通道的出口与所述出水管(23)连通，所述冷却通道能够与任一所述引流通道连通。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第二热熔封堵件(16)，所述本体(11)对应每个容纳腔(14)的侧壁上开设排水孔，所述排水孔处设置有所述第二热熔封堵件(16)，当所述容纳腔(14)内的电池零部件(100)发生热失控时，所述第二热熔封堵件(16)熔化，以使流入所述容纳腔(14)内的灭火材料从所述排水孔流出。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，还包括防爆泄压装置(4)，每个所述容纳腔(14)的壁体上设置有至少一个所述防爆泄压装置(4)，用于对发生热失控的所述容纳腔(14)内的气体进行泄压。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述防爆泄压装置(4)与所述第二热熔封堵件(16)设置于所述容纳腔(14)的同侧，且所述防爆泄压装置(4)的高度高于所述第二热熔封堵件(16)。
7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述防爆泄压装置(4)为防爆泄压阀。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池，其特征在于，还包括盖板(3)，所述壳体(1)的一侧设置开口，每个所述容纳腔(14)均与所述开口连通，所述盖板(3)用于封堵所述开口。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，还包括密封件，所述盖板(3)与所述壳体(1)之间设置有所述密封件。
10.根据权利要求1-7任一项所述的电池，其特征在于，所述第一热熔封堵件(15)为易熔塞，所述易熔塞的熔点温度低于所述电池零部件(100)发生热失控的温度；或，
所述第一热熔封堵件(15)采用低熔点材料制成，以使所述第一热熔封堵件(15)在所述电池零部件(100)发生热失控时熔化。
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