CN205231210U - 动力电池模组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力电池模组，包括模组外壳、散热系统以及多个电芯，还包括防热失控结构，多个电芯并排规则设置在模组外壳内，散热系统设置在模组外壳上，相邻两个电芯之间均设置有一个防热失控结构，防热失控结构包括两层导热层以及一层隔热层，两层导热层分别叠设在隔热层的两侧，并与散热系统连接，导热层能够将与其临近的电芯的侧面热量传递至散热系统。本申请所提供的动力电池模组通过在相邻两个电芯之间设置防热失控结构，能够将相邻两个电芯之间的热量隔绝，同时将电芯侧面的热量及时传导至散热系统，防止热量在电芯侧面堆积，从而降低了电芯之间发生热失控的潜在风险。

Description

动力电池模组

技术领域

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力电池模组。

背景技术

随着在动力电池、储能电池中的能量密度越来越高，市场对电池快充的要求越来越强烈，在电池设计时，对电池的使用安全性与电池热管理的考量也越来越多。一方面，在电芯发生滥用时会产生大量的热，非常容易引起整个模组的热失控，甚至是整个动力电池模组，因此有必要对动力电池作特殊的安全防护。另一方面，随着对电池快充的要求越来越高，对电池模组的热管理要求越来越高，因此电池模组的散热设计也需要不断的优化。

在相关技术中，动力电池模组内的各电芯之间的防护基本上只有绝缘、防冲击措施，这就导致电芯之间存在发生热失控的潜在风险，在单个电芯失控时非常容易引起临近电芯的热失控，最终导致整个电池模组、电池包的失效。

实用新型内容

本申请提供了一种动力电池模组，能够降低电芯之间发生热失控的风险。

本申请所提供的动力电池模组，包括模组外壳、散热系统以及多个电芯，还包括防热失控结构，

多个所述电芯并排规则设置在所述模组外壳内，所述散热系统设置在所述模组外壳上，相邻两个所述电芯之间均设置有一个所述防热失控结构，

所述防热失控结构包括两层导热层以及一层隔热层，两层所述导热层分别叠设在所述隔热层的两侧，并与所述散热系统连接，所述导热层能够将与其临近的所述电芯的侧面热量传递至所述散热系统。

优选地，所述散热系统设置在所述模组外壳的顶部和/或底部，所述导热层的顶部和/或底部边缘弯折并与所述散热系统贴合。

优选地，所述散热系统设置在所述模组外壳的侧部，所述导热层的侧部边缘弯折并与所述散热系统贴合。

优选地，所述防热失控结构还包括第一辅助功能层，所述第一辅助功能层层叠设置在所述隔热层与所述导热层之间。

优选地，所述第一辅助功能层为绝缘层、粘接层、支撑层、防火层以及密封层中的一种或几种。

优选地，所述防热失控结构还包括第二辅助功能层，所述第二辅助功能层层叠设置在所述导热层的外侧。

优选地，所述第二辅助功能层为绝缘层、粘接层、支撑层、防火层以及密封层中的一种或几种。

优选地，所述隔热层和/或所述导热层为单层或多层复合结构。

优选地，

所述隔热层为隔热气凝胶、隔热棉以及隔热陶瓷纸中的一种或者几种；

和/或

所述导热层为导热石墨片、导热铜片以及导热铝片中的一种或者几种。

优选地，

所述隔热层的导热系数为0.0001～0.1W/(m·K)；

和/或

所述导热层的导热系数为200～10000W/(m·K)。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的动力电池模组通过在相邻两个电芯之间设置防热失控结构，能够将相邻两个电芯之间的热量隔绝，同时将电芯侧面的热量及时传导至散热系统，防止热量在电芯侧面堆积，从而降低了电芯之间发生热失控的潜在风险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的散热系统设置在两侧的动力电池模组的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的散热系统设置在底部的动力电池模组的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的防热失控结构的结构示意图；

图4为防热失控结构不包括第一辅助功能层以及第二辅助功能层时图3中A部分的局部放大示意图；

图5为防热失控结构包括第一辅助功能层以及第二辅助功能层时图3中A部分的局部放大示意图；

图6为本申请对照例的结构示意图；

图7为本申请实验例的结构示意图；

图8为对照例中的压块22与隔热层162、实验例中的防热失控结构16之间的温度随时间变化曲线图。

附图标记：

10-模组外壳；

12-散热系统；

14-电芯；

16-防热失控结构；

160-导热层；

162-隔热层；

164-第一辅助功能层；

165-第二辅助功能层；

20、22、24-压块。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的动力电池模组的放置状态为参照。

如图1至3所示，本申请实施例提供了一种动力电池模组，包括模组外壳10、散热系统12、电芯14以及防热失控结构16。其中，若干个电芯14并排规则设置在模组外壳10内，作为电池模组的供电核心。散热系统12设置在模组外壳10之上，一般通过高导热系数的导热膜层在模组外壳10的内部进行热量吸收，并将吸收到的热量传递至模组外壳10的外部进行耗散，已达到降低模组外壳10内部温度的目的。

然而如果仅依靠散热系统12，则仅能够使与散热系统12直接接触的部位及时散热，由于散热系统12无法伸入到相邻两个电芯14之间，因此不能及时将聚集在电芯14侧面的热量排出，从而为电芯14侧面局部过热带来隐患。

因此，本实施例在相邻两个电芯14之间的间隙内均增加了防热失控结构16。如图3和图4所示，防热失控结构16包括两层导热层160以及一层隔热层162，两层导热层160分别叠设在隔热层162的两侧，并与散热系统12连接。通过隔热层162能够有效隔绝相邻的两个电芯14，将热量隔绝在发热电芯14的附近，以免热失控的电芯14的热量传递至相邻电芯14上。同时，这些热量能够通过与其临近的导热层160传递至散热系统12，以此降低电芯14的热失控风险。以此来降低电芯14之间发生热失控的潜在风险，提高整个电池模组以及电池包的安全性。

在本实施例中，根据电池模组的结构需求，散热系统12可以设置在模组外壳10的顶部或者底部，也可以顶部以及底部同时设置。导热层160的顶部以及底部边缘可以横向弯折至与散热系统12大致平行，并与散热系统12贴合传热。图1中散热系统12设置在模组外壳10的底部。散热系统12也可以设置在模组外壳10的侧部(参见图2)，此时便将导热层160的侧部边缘弯折并与散热系统12贴合。导热层160与散热系统12可以采用粘接、焊接或其它方式连接，只要不影响二者之间的热量传递即可。

导热层160可以为单层结构，也可以为多层复合结构。例如采用导热石墨片、导热铜片或者导热铝片等导热性能良好的材料构成单层导热结构，或者采用其中的一种或者几种材料分别制成分层，然后复合在一起形成。导热层160的导热系数最好要达到200～10000W/(m·K)，根据材质、导热性以及空间布局等要求，导热层160的厚度掌握在0.01～0.5mm范围内。

同样的，隔热层162也可以采用隔热气凝胶、隔热棉以及隔热陶瓷纸等隔热性能较好的材料构成单层或多层复合结构。采用多层复合结构由于增加了更多的界面，增加了热量在厚度方向上面的困难程度，从而提高了隔热层162的隔热性能。为了达到较好的导热效果，隔热层162的导热系数最好达到0.0001～0.1W/(m·K)，厚度可在0.1～4mm范围内进行调整。

如图5所示，为了进一步提高防热失控结构的功能，本实施例中的防热失控结构还可在导热层160与隔热层162之间增设第一辅助功能层164。第一辅助功能层164可以有多种选择，例如采用粘接层作为第一辅助功能层164，将导热层160与隔热层162粘接在一起，以提高结构强度；也可以采用密封层作为第一辅助功能层164，用来防止高温气体在隔热层162中形成热对流，从而提高结构的隔热效果。亦或者采用绝缘层作为第一辅助功能层164，以提高相邻两电芯14之间的绝缘性能。除了上述所提到的之外，第一辅助功能层164还可以采用防火层、支承层或者具备其它功能特性的功能层。

请继续参见图5，除了在导热层160与隔热层162之间增设第一辅助功能层164之外，本实施例也可以在导热层160的外侧，也就是导热层160与电芯14的侧面之间设置第二辅助功能层166。第二辅助功能层166的种类也可以根据设计要求采用绝缘层、粘接层、支撑层、防火层以及密封层等。例如采用粘结层作为第二辅助功能层166将导热层160以及电芯14紧密连接，形成良好的导热通道；或者设置为绝缘层，进一步保证电芯14的使用安全性。

对于第一辅助功能层164以及第二辅助功能层166，同样可以采用单层结构或多层不同功能的功能层形成复合结构，在此不再赘述。

下面结合实验对本申请技术方案的电芯间抗热失控效果作一说明。

实验例构建：

20、22、24为压块，其中，压块20与压块22相邻设置，压块20用来模拟热失控的电芯，压块22则模拟相邻的另一个电芯。压块24则模拟散热系统。

在图6所示的对照例中，压块20与压块22之间仅单独设置隔热层162；而在图7所示的实验例中采用导热层-隔热层-导热层的三层防热失控结构16。在对照例与实验例中，隔热层均为导热系数为0.02W/(m·K)、厚度2mm的气凝胶材料，而导热层则为导热系数为400W/(m·K)、厚度为0.02mm的导热石墨片。

实验过程：

控制压块20温度恒定为300℃，测量压块22与隔热层162、防热失控结构16之间的温度随时间变化。

实验结果：

结果如图8所示。使用防热失控结构时，测得的压块22侧温度明显低于仅使用隔热层162的温度，即防热失控结构16相对于单一的隔热层162具有更好的电芯间抗热失控效果，从而降低了电芯之间发生热失控的潜在风险。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种动力电池模组，其特征在于，包括模组外壳、散热系统以及多个电芯，还包括防热失控结构，

多个所述电芯并排规则设置在所述模组外壳内，所述散热系统设置在所述模组外壳上，相邻两个所述电芯之间均设置有一个所述防热失控结构，

所述防热失控结构包括两层导热层以及一层隔热层，两层所述导热层分别叠设在所述隔热层的两侧，并与所述散热系统连接，所述导热层能够将与其临近的所述电芯的侧面热量传递至所述散热系统。

2.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述散热系统设置在所述模组外壳的顶部和/或底部，所述导热层的顶部和/或底部边缘弯折并与所述散热系统贴合。

3.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述散热系统设置在所述模组外壳的侧部，所述导热层的侧部边缘弯折并与所述散热系统贴合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池模组，其特征在于，所述防热失控结构还包括第一辅助功能层，所述第一辅助功能层层叠设置在所述隔热层与所述导热层之间。

5.根据权利要求4所述的动力电池模组，其特征在于，所述第一辅助功能层为绝缘层、粘接层、支撑层、防火层以及密封层中的一种或几种。

6.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池模组，其特征在于，所述防热失控结构还包括第二辅助功能层，所述第二辅助功能层层叠设置在所述导热层的外侧。

7.根据权利要求6所述的动力电池模组，其特征在于，所述第二辅助功能层为绝缘层、粘接层、支撑层、防火层以及密封层中的一种或几种。

8.根据权利要求1至3任一项所述的动力电池模组，其特征在于，所述隔热层和/或所述导热层为单层或多层复合结构。

9.根据权利要求8所述的动力电池模组，其特征在于，

所述隔热层为隔热气凝胶、隔热棉以及隔热陶瓷纸中的一种或者几种；

和/或

所述导热层为导热石墨片、导热铜片以及导热铝片中的一种或者几种。

10.根据权利要求8所述的动力电池模组，其特征在于，

所述隔热层的导热系数为0.0001～0.1W/(m·K)；

和/或

所述导热层的导热系数为200～10000W/(m·K)。