CN115458857A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电池模块，其包括外壳、内壳与基座。外壳内设置有电芯阵列，电芯阵列具有多个堆迭的锂电池，内壳设置于电芯阵列与外壳间，内壳与基座配合形成封闭式空间用以容置电芯阵列，内壳对应于锂电池电极的侧面处开设有多个开口。其中，内壳与外壳之间形成导流通道，且封闭式空间通过多个开口与导流通道流体连通。通过设置有高强度或高导热的内壳，可以有效地防止由电芯阵列爆炸产生的火焰破坏外壳并窜出。除此之外，内壳上的多个开口不仅可以泄压，还可以有效地导引火焰及气流的延烧方向。如此一来，因电芯阵列燃烧、爆炸而导致的失控便可以控制在最小的范围内，从而保障使用者的安全。因此，本申请实现了一种具有优异安全性的电池模块。

Description

电池模块

技术领域

本申请涉及电池模块的技术领域，尤其涉及一种具有内壳的电池模块。

背景技术

在锂电池的电池模块系统中，尤其是在高密度能量的电池模块中，多颗锂电池紧密堆迭。当一颗锂电池故障发生热失控时，其产生的热量或是火焰窜出有很大机会发生连锁反应。热失控的连锁反应将导致电池模块发生全部烧毁的情况。因此，一般的电池模块往往通过外壳或是热隔绝部件来降低锂电池之间或模块之间的类烧与延烧。

为防止火焰窜出，单一外壳大部份都以最小开孔率进行设计。然而，上述设计常常会因为电芯热爆走产生巨大气体宣泄而导致外壳变形，进而让火焰窜出。也就是说，使用热隔绝部件在热失控初期虽可以隔绝热能，来防止火焰类烧到邻近的电芯，但等到锂电池开始热爆走反而会让电池模块更快速地提高内部温度，增加火焰窜出与全部烧毁的机率。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种具有泄压、吸热、控制火焰方向及抑制类烧功能的电池模块，以解决现有技术中电池模块因热爆走导致整个电池模块烧毁的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

提供一种电池模块，其包括外壳、内壳与基座。外壳内设置有电芯阵列，电芯阵列具有多个堆迭的锂电池。内壳设置于电芯阵列与外壳间，内壳与基座配合形成封闭式空间用以容置电芯阵列，内壳对应于锂电池电极的侧面处开设有多个开口。

在一些实施例中，内壳对应锂电池的电极的侧面具有多个依序排列的凸起或是凹部，凸起或是凹部的周缘的一部分开设至少一个开口。

在一些实施例中，凸起或是凹部的周缘的一部分开设至少两个开口。

在一些实施例中，两个相邻的开口的开口方向不朝向彼此。

在一些实施例中，多个开口的开口方向相同。

在一些实施例中，电池模块还包括电池管理组件，电池管理组件设置于外壳中，且多个开口的开口方向不朝向电池管理组件。

在一些实施例中，电池模块还包括多个单向阀，多个单向阀设置于多个开口上。

在一些实施例中，电池模块还包括风扇，风扇设置于外壳中的邻近锂电池的电极的一侧。

本申请的电池模块在外壳与电芯阵列之间设置有内壳，且内壳上开设有多个开口。通过设置有高强度或高导热的内壳，可以有效地防止由电芯阵列爆炸产生的火焰破坏外壳，导致火焰窜出。除此之外，内壳上的多个开口不仅可以泄压，还可以有效地导引火焰及气流的延烧方向。经导引的火焰及气流可在内壳与外壳之间的导流通道移动，从而逐步扩散。如此一来，因电芯阵列燃烧、爆炸而导致的失控便可以控制在最小的范围内，从而保障使用者的安全。因此，本申请实现了一种具有优异安全性的电池模块，以解决现有技术中电池模块因热爆走导致整个电池模块烧毁的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请一实施例的电池模块的分解图；

图2是本申请一实施例的电池模块的剖面示意图；

图3是本申请一实施例的内壳的示意图；

图4是本申请另一实施例的内壳的示意图；以及

图5是本申请又一实施例的内壳的示意图。

具体实施方式

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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1以及图2，其分别是本申请一实施例的电池模块的分解图以及示意图。更具体地，图2是由上方观察电池模块内部的示意图。如图所示，电池模块1包括外壳10、内壳11与基座12。外壳10内设置有电芯阵列13，电芯阵列13具有多个堆迭的锂电池。内壳11设置于电芯阵列13与外壳10间，内壳11与基座12配合形成封闭式空间S1用以容置电芯阵列13。内壳11对应于锂电池电极的侧面处开设有多个开口110。其中，内壳11与外壳10之间形成导流通道S2，且封闭式空间S1通过多个开口110与导流通道S2流体连通(如图2所示)。

在设置有内壳11的情况下，当电芯阵列13中的锂电池发生故障并燃烧产生高温气体时，高温气体及火焰会被内壳11挡住而避免直接冲击外壳10。另一方面，内壳11上开设的多个开口110可以将逐渐累积在封闭式空间S1中的高温气体及火焰导出，以避免内壳11中的压力持续累积，反而导致压力过大而喷发。进一步地，导流通道S2可以容置由内壳11中喷发出的高温气体及火焰，以有效延缓电池模块1的热失控。亦即，本申请通过了在电芯阵列13与外壳10之间所设置的内壳11实现了一种具有优异安全性的电池模块1。在下文中，将进一步提供各种实施例，以使本申请的技术特征更加清楚及浅显易懂。

在一些实施例中，内壳11可以选自具有较高比热容的材料，以通过吸收热能减缓温度上升。举例来说，较高比热容的材料可以是铁、铝、铜、或其合金、或其任意组合、或其他任何合适的材料。在一些实施例中，内壳11可以选自具有较高导热系数的材料，以通过热传导减缓温度上升。或者，内壳11的内/外表面也可以涂布有高导热系数的涂层，以通过热传导减缓温度上升。

在一些实施例中，内壳11可以根据设计上的需求，通过调整厚度或是材料以获得特定的机械强度。举例来说，当电芯阵列13与外壳10之间的空间较大时，可以通过设置有较厚厚度的内壳11以提高电池模块1整体的强度。或者，当当电芯阵列13与外壳10之间的空间较小时，内壳11可以选自具有较高刚性的材料，例如高碳钢、高速钢或是钨钢等材质。

在一些实施例中，内壳11可以通过不同的厚度来加强局部的强度。举例来说，在电池模块1较为脆弱的局部区域或是重点保护的区域位置处，内壳11可以对应地设置有更厚的厚度或是选用特定的材质，以加强保护效果。

请参阅图3及图4，其分别是本申请一实施例的内壳的示意图及图3中区域A的放大图。如图所示，在一些实施例中，内壳11对应锂电池电极的侧面可以具有多个依序排列的凸起111，凸起111的周缘的一部分开设至少一个开口110。

在一些实施例中，凸起111可以具有平行于内壳11的顶表面1110以及环绕顶表面1110的多个侧表面1111。其中，开口110设置于多个侧表面1111上。亦即，侧表面1111为上文中提到的周缘。值得一提的是，本申请的凸起111的结构并不限于此。在其他实施例中，凸起111也可以是带有弧形表面的圆球状、椭圆状凸起，且其周缘指的是邻近于内壳11的局部区域。另外，凸起111的数量、密度、大小等还可根据实际情况调整，其不应限于图3所示。

如图4所示，通过设置有多个依序排列的凸起111，可改变多个开口110的开口方向。具体地，开口110可设置于凸起111的任何一个侧表面1111上。以图3的凸起111为例，开口110可根据需求设置于凸起111的朝向上方的侧表面1111、朝向下方的侧表面1111、朝向左方的侧表面1111及朝向右方的侧表面1111中的一个。在其他实施例中，当凸起111的还具有朝向其他方向的侧表面时，开口110亦可设置于朝向其他方向的侧表面，以使开口方向更加多元。

如图1及图4所示。在一些实施例中，电池模块1还可包括电池管理组件14，电池管理组件14设置于外壳10中，且多个开口110的开口方向不朝向电池管理组件14。如此一来，通过选择性地将开口110设置于凸起111上的特定侧表面，可使喷发出的高温气体及火焰避开电池模块1中的易燃组件(即电池管理组件14)。

在一些实施例中，电池模块1还可包括风扇15，风扇15设置于外壳10中的邻近锂电池的电极的一侧。类似于电池管理组件14，多个开口110的开口方向不朝向风扇15。进一步地，多个开口110的开口方向还可以与风扇15送风的方向相同，以使高温气体及火焰可以通过风扇15所吹出的风更快速地离开内壳11并进入导流通道S2。

在一些实施例中，凸起111的周缘的一部分可以开设至少两个开口110。通过在每个凸起111设置两个以上的开口110，可以用更多的角度以及位置来导引火焰。举例来说，凸起111的周缘的一部分可以开设两个、三个、四个或是更多个开口110，且所述开口可以根据实际情况彼此以特定的间隔排列。其中，多个开口110的排列可以是不等间距的，例如多个开口110集中在凸起111的周缘的一侧。或者，多个开口110的排列也可以是等间距的，例如多个开口110分别位于凸起111的周缘的上、下、左、右四个位置。在一些实施例中，内壳11的靠近风扇15及电池管理组件14的位置处可以具有较低少的开孔数量(即较低的开孔率)。亦即，每一个凸起111上仅开设一个开口110，以避免过多的高温气体及火焰由多个开口110中泄出并延烧至风扇15及电池管理组件14等易燃物。

在一些实施例中，两个相邻的开口110不朝向彼此。在本文中，不朝向彼此指的是：一个开口110的开口面积在其之开口方向上的投影与相邻的开口110的开口面积在其之开口方向上的投影彼此不重叠，或重叠面积低于50％。较佳地，重叠面积低于10％。换句话说，开设有开口110的凸起111与隔壁凸起111的开口110不连通。通过上述配置，可以避免火焰由内壳11上的一个开口110中泄出以后，又从另一个开口110回流至内壳11中。在一些实施例中，多个开口110朝向相同方向。通过将多个开口110的开口方向调整成相同方向，可以更有效地将火焰导引至所述方向，同时也避免火焰回流的问题。

在一些实施例中，电池模块1还可包括多个单向阀，多个单向阀设置于多个开口110上。通过单向阀，可以使由封闭式空间S1流出的高温气体及火焰不会回流至封闭式空间S1，以避免延烧到其余的电芯阵列13。

请参阅图5，其是本申请另一实施例的内壳的示意图。如图所示，在一些实施例中，内壳11对应锂电池的电极的侧面具有多个依序排列的凹部112，凹部112的周缘的一部分开设至少一个开口110。通过在依序排列的凹部112上设置有至少一个开口110，可以使电池模块1的设计更加多元。具体来说，由凹部112的一个侧表面上的开口110所泄出的气流或是火焰会先触碰到凹部112的其他侧表面，从而大幅度地减缓其动能或是热能。在设置有凹部112的情况下，凹部112的各种细部变化可以类似于上文中的凸起111。亦即，凹部112的周缘的一部分开设至少两个开口110、两个相邻的开口110不朝向彼此及多个开口110朝向相同方向等。详细地说明可以参考上文，于此不再赘述。

综上所述，本申请的电池模块在外壳与电芯阵列之间设置有内壳，且内壳上开设有多个开口。通过设置有高强度或高导热的内壳，可以有效地防止由电芯阵列爆炸产生的火焰破坏外壳，导致火焰窜出。除此之外，内壳上的多个开口不仅可以泄压，还可以有效地导引火焰及气流的延烧方向。经导引的火焰及气流可在内壳与外壳之间的导流通道移动，从而逐步扩散。如此一来，因电芯阵列燃烧、爆炸而导致的失控便可以控制在最小的范围内，从而保障使用者的安全。因此，本申请实现了一种具有优异安全性的电池模块，以解决现有技术中电池模块因热爆走导致整个电池模块烧毁的问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包含”、“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包括，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护的内容。

Claims (8)

1.一种电池模块，包括外壳与基座，所述外壳内设置有电芯阵列，所述电芯阵列具有多个堆迭的锂电池，其特征在于，所述电池模块另包括：

内壳，设置于所述电芯阵列与所述外壳间，所述内壳与所述基座配合形成封闭式空间用以容置所述电芯阵列，所述内壳对应于所述锂电池的电极的侧面处开设有多个开口，

其中，所述内壳与所述外壳之间形成导流通道，且所述封闭式空间通过多个所述开口与所述导流通道流体连通。

2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述内壳对应所述锂电池的电极的侧面具有多个依序排列的凸起或是凹部，所述凸起或是所述凹部的周缘的一部分开设至少一个所述开口。

3.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述凸起或是所述凹部的周缘的一部分开设至少两个所述开口。

4.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，两个相邻的所述开口的开口方向不朝向彼此。

5.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，多个所述开口的开口方向相同。

6.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，还包括电池管理组件，所述电池管理组件设置于所述外壳中，且多个所述开口的开口方向不朝向所述电池管理组件。

7.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括多个单向阀，多个所述单向阀设置于多个所述开口上。

8.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，还包括风扇，所述风扇设置于所述外壳中的邻近所述锂电池的电极的一侧。

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