CN117352918A - 一种延缓热蔓延电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种延缓热蔓延电池模组，包括多个单体电池，所述单体电池外包覆设有浸没式相变材料，所述浸没式相变材料外环设有陶瓷纤维材料涂层，不同单体电池的陶瓷纤维材料涂层之间设有气凝胶垫。本发明在电池模组中的单体电池发生热失控时，浸没式相变材料吸收热量，减少热量向周围扩散；陶瓷纤维材料涂层延缓热量向周围溢出，气凝胶垫对热失控周围电池进行二次防护，有效延缓电池模组热失控热量蔓延速度，提高电池模组安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池安全技术领域，尤其涉及一种延缓热蔓延电池模组。
背景技术
电动汽车行业的飞速发展，动力电池作为其核心部件，起火爆炸事件时有发生，严重威胁着乘客的生命安全。如何避免和减少锂电池热安全问题的发生，已经成为电动汽车和电池行业重点关注的问题。电池模组中的单体电池触发热失控之后，极短时间内释放出大量的热，从而再次触发周围相邻单体电池发生热失控，电池模组出现热蔓延现象。延缓电池模组的热蔓延，为乘客预留出充足逃生时间，对于保障乘客的生命安全有着非常重要的意义。
目前，对于延缓电池模组热失控的方法，主要分为内部抑制和外部抑制，内部抑制主要包括改善隔膜结构、改善电解液材料属性、电芯周围充入惰性气体等方式延缓热失控速度；外部抑制主要使用导热系数较小的耐火材料隔绝热量传递、或者在电池周围填充大量复合阻燃剂，在电池模组发生热失控时抑制热量扩散。目前传统单一的延缓电池模组热失控的结构并不能够快速有效的吸收电池模组热失控释放的热量，新的延缓电池模组热失控蔓延结构显得迫切需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种延缓热蔓延电池模组，在电池模组中的单体电池发生热失控时，浸没式相变材料吸收热量，减少热量向周围扩散；陶瓷纤维材料涂层延缓热量向周围溢出，气凝胶垫对热失控周围电池进行二次防护，有效延缓电池模组热失控热量蔓延速度，提高电池模组安全性能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种延缓热蔓延电池模组，包括多个单体电池，所述单体电池外包覆设有浸没式相变材料，所述浸没式相变材料外环设有陶瓷纤维材料涂层，不同单体电池的陶瓷纤维材料涂层之间设有气凝胶垫。
优选的，所述陶瓷纤维材料涂层的成分包括三氧化二铝、二氧化硅、二氧化锆、三氧化二铬材料的一种或多种。
优选的，所述陶瓷纤维材料涂层的成分包括47%的三氧化二铝和53%的二氧化硅材料。
优选的，所述浸没式相变材料的成分包括石蜡，所述浸没式相变材料的成分还包括SBS材料、膨胀石墨和复合阻燃剂。
优选的，所述浸没式相变材料的厚度为5mm，所述陶瓷纤维材料涂层的厚度为3mm，所述气凝胶垫的厚度为0.7mm。
有益效果：
本发明将浸没式相变材料、陶瓷纤维材料涂层、气凝胶垫结合，在电池模组中的单体电池发生热失控时，浸没式相变材料吸收热量，减少热量向周围扩散；陶瓷纤维材料涂层延缓热量向周围溢出，气凝胶垫对热失控周围电池进行二次防护，有效延缓电池模组热失控热量蔓延速度，提高电池模组安全性能。
陶瓷纤维涂层相较于传统陶瓷纤维板的优势：陶瓷纤维板在使用的过程中通常使是厚度一致，大小一致，对于一些场景的使用方面相对体积大小相对受限，瓷纤维涂层作为一种柔性材料，可以在使用过程中根据所需材料厚度大小，自由调涂敷的厚度，使用起来相对灵活；陶瓷纤维板用于电池隔热，与电池表面并不能完全贴合，陶瓷纤维板与电池表面之间留有空系，相较于陶瓷纤维板，陶瓷纤维涂层呈现粉末状，更容易涂敷于相变材料表面，且可以任意改变涂敷的形状，使陶瓷材料于相变材料表面紧密贴合，减少空气缝隙，更好的阻隔热量向周围电池逸散；陶瓷纤维板与板在拼接过程中，中间易出现缝隙，而陶瓷纤维涂层涂敷于相变材料表面，为一体式，无缝隙产生，相变材料在相变过程中由固态变为液态，不会出现漏液风险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1、陶瓷纤维材料涂层，2、浸没式相变材料，3、单体电池，4、气凝胶垫。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前端”、“后端”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。其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
需要说明的是，本申请中未详细描述的部分均为现有技术。
如图1所示，本发明提供一种延缓热蔓延电池模组，包括多个单体电池3，所述单体电池3外包覆设有浸没式相变材料2，浸没式相变材料2与单体电池3四周及底面接触，能够从单体电池3周围各个面吸收热失控释放的热量，加快吸热速率，减少热量向周围电池扩散。浸没式相变材料2的相变温度区间在80℃~120℃之间。
所述浸没式相变材料2的成分包括石蜡，石蜡具有绝缘性，不会使单体电池3发生短路现象。所述浸没式相变材料2的成分还包括SBS材料、膨胀石墨和复合阻燃剂。SBS材料为浸没式相变材料2提供柔性支撑保护，膨胀石墨提高浸没式相变材料2的导热性，有效吸附石蜡。复合阻燃剂防止浸没式相变材料2燃烧，复合阻燃剂的主要成分为聚磷酸铵、磷酸和氧化锌。
所述浸没式相变材料2外环设有陶瓷纤维材料涂层1，陶瓷纤维材料涂层1具有高热阻率和低导热率，导致热量传递过程中，能够减少热量向周围单体电池3传递，从而起到延缓电池模组热失控蔓延。
所述陶瓷纤维材料涂层1的成分包括三氧化二铝、二氧化硅、二氧化锆、三氧化二铬材料的一种或多种。优选所述陶瓷纤维材料涂层1的成分包括47%的三氧化二铝和53%的二氧化硅材料。不同单体电池3的陶瓷纤维材料涂层1之间设有气凝胶垫4。气凝胶垫4导热系数很小，能有效阻隔热量传递，对电池模组热失控蔓延形成二次阻隔，能有效延缓电池模组热失控的传播速度 。
所述浸没式相变材料2的厚度为5mm，所述陶瓷纤维材料涂层1的厚度为3mm，所述气凝胶垫4的厚度为0.7mm。
当电池模组内的某一单体电池3发生热失控时，短时间内释放出大量的热，向相邻单体电池3以及周围环境传递热量。释放出的热量能快速被浸没式相变材料2储存起来，高热阻率的陶瓷纤维材料涂层1确保热量传递速率减慢，气凝胶垫对热量进行二次隔绝，从而减缓电池热失控。
浸没式相变材料2高潜热，无需额外动力，成本较低，可重复利，单体电池3周围采用浸没式相变材料2，最大限度增加与单体电池3面积接触，增大空间可利用率。当单体电池3发生热失控时，周围浸没式相变材料2吸收一部分的热量，从固态变为液态，减少单体电池3热失控自身产向周围传递。通过在浸没式相变材料2周围涂覆高热阻率低导热性的陶瓷纤维材料涂层1，延缓热量向周围传递。陶瓷纤维的融化温度大概在1760℃，不容易着火。因此当电池模组中出现单体电池3热失控现象，陶瓷纤维材料涂层1能有效抑制热失控时的热量蔓延，延缓周围单体电池3触发热失控的时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而己，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种延缓热蔓延电池模组，其特征在于：包括多个单体电池（3），所述单体电池（3）外包覆设有浸没式相变材料（2），所述浸没式相变材料（2）外环设有陶瓷纤维材料涂层（1），不同单体电池（3）的陶瓷纤维材料涂层（1）之间设有气凝胶垫（4）。
2.根据权利要求1所述的一种延缓热蔓延电池模组，其特征在于：所述陶瓷纤维材料涂层（1）的成分包括三氧化二铝、二氧化硅、二氧化锆、三氧化二铬材料的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种延缓热蔓延电池模组，其特征在于：所述陶瓷纤维材料涂层（1）的成分包括47%的三氧化二铝和53%的二氧化硅材料。
4.根据权利要求1所述的一种延缓热蔓延电池模组，其特征在于：所述浸没式相变材料（2）的成分包括石蜡，所述浸没式相变材料（2）的成分还包括SBS材料、膨胀石墨和复合阻燃剂。
5.根据权利要求1所述的一种延缓热蔓延电池模组，其特征在于：所述浸没式相变材料（2）的厚度为5mm，所述陶瓷纤维材料涂层（1）的厚度为3mm，所述气凝胶垫（4）的厚度为0.7mm。
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