CN206657824U - 电池模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池模组，其包括：箱体，包括底板、设置在底板上的两个相对的侧板和两个相对的端板，底板、侧板和端板共同围成收容空间，以及多个电芯，收容于箱体的收容空间中，其中，相邻两个电芯之间均设有缓冲隔热层，缓冲隔热层包括缓冲层和隔热层。相对于现有技术，本实用新型电池模组具有以下优点：1)电芯正常充放电时，电芯内部产生膨胀力，缓冲层被膨胀的电芯压缩，容纳电芯膨胀形变，防止电芯内部因膨胀力挤压而析锂，使得电芯在2000个循环后，其容量仍可达到出厂容量的80％以上；2)当某单元电芯失效时，隔热层通过自身耐热或受热膨胀的隔热性能，防止热量快速传递造成相邻电芯快速升温而失效，阻止或延缓了电芯热失控蔓延。
Description
技术领域
本实用新型属于储能器件领域，更具体地说，本实用新型涉及一种电池模组，其可应用于动力电池、储能电池、电子电器、机械器件等领域。
背景技术
目前，电池模组的安全性能逐渐成为业界关注的焦点。
现有的电池模组结构中，侧板采用铝合金与绝缘膜复合结构制成，电芯之间直接接触或者采用密实平板进行隔离。在单个电芯热失控时，温度高达500℃以上，此时热量通过隔板和金属侧板大量向相邻电芯传递，造成相邻电芯失效。由于隔热结构无法实现缓冲，导致电芯循环过程中负极膨胀造成的应力无法释放，造成电芯容量衰减速度加快。
现有技术通过在模组结构中增加缓冲结构来保护电芯。但是，普通的缓冲结构直接贴附于电芯大面，在电芯发生热失控时，火焰会迅速破坏缓冲结构，造成热失控蔓延，危及电池系统安全。
有鉴于此，确有必要提供一种具有缓冲隔热性能的电池模组。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种具有缓冲隔热性能的电池模组。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种电池模组，其包括：
箱体，包括底板、设置在底板上的两个相对的侧板和两个相对的端板，底板、侧板和端板共同围成收容空间；以及
多个电芯，收容于箱体的收容空间中；
其中，相邻两个所述电芯之间均设有缓冲隔热层，缓冲隔热层包括缓冲层和隔热层。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述隔热层内设有空腔，缓冲层置于空腔内。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述隔热层上设有开口，使得空腔与空气连通。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述缓冲层为空气。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述缓冲层为缓冲材料。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述缓冲层两侧设有隔热层。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述隔热层两侧设有缓冲层。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述缓冲隔热层外部包覆有薄膜。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述缓冲层与隔热层通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
作为本实用新型电池模组的一种改进，所述缓冲隔热层与电芯通过无压力贴合、电芯压力贴合、胶体粘接或双面胶粘接。
相对于现有技术，本实用新型电池模组具有以下有益效果：1)电芯正常充放电循环时，电芯内部产生膨胀力，电芯壳体不断膨胀，缓冲层被膨胀的电芯压缩，容纳电芯膨胀形变，防止电芯膨胀力快速上升，防止电芯内部因过大膨胀力挤压而析锂，使得电芯在2000个循环后，其容量仍然可达到出厂容量的80％以上；2)当某单元电芯失效时，隔热层通过自身耐热或受热膨胀的隔热性能，防止大量热量快速传递造成相邻电芯快速升温而失效，阻止或延缓电芯热失控蔓延。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型电池模组及其有益技术效果进行详细说明，其中：
图1为本实用新型电池模组的组装示意图。
图2为本实用新型电池模组的分解示意图。
图3为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第一实施方式的剖视示意图。
图4为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第二实施方式的剖视示意图。
图5为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第三实施方式的剖视示意图。
图6为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第四实施方式的剖视示意图。
图7为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第五实施方式的剖视示意图。
图8为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第六实施方式的剖视示意图。
图9为本实用新型电池模组中缓冲隔热层的第七实施方式的剖视示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非是为了限定本实用新型。
请参阅图1和图2所示，本实用新型电池模组包括：
箱体10，包括底板(未图示)、设置在底板上的两个相对的侧板102和两个相对的端板104，底板、侧板102和端板104共同围成收容空间；
多个电芯20，收容于箱体10的收容空间中；
其中，相邻两个电芯20之间均设有缓冲隔热层30，缓冲隔热层30包括缓冲层302和隔热层304。
缓冲隔热层30通过无压力贴合、电芯压力贴合、胶体粘接或双面胶粘接固定在电芯20之间，优选胶体粘接。缓冲隔热层30由缓冲层302和隔热层304结合形成，其结合方式可以通过以下方式实现：
请参阅图3所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第一实施方式由缓冲层302和隔热层304结合形成单面式缓冲隔热层30a，缓冲隔热层30a由一层隔热层304和一层缓冲层302贴合形成，缓冲层302为缓冲材料。缓冲层302和隔热层304之间通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
请参阅图4所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第二实施方式由缓冲层302和隔热层304结合形成夹心式缓冲隔热层30b，隔热层304两侧设有缓冲层302，缓冲层302为缓冲材料。缓冲层302和隔热层304之间通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
请参阅图5所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第三实施方式由缓冲层302和隔热层304结合形成夹心式缓冲隔热层30c，缓冲层302两侧设有隔热层304，缓冲层302为缓冲材料。缓冲层302和隔热层304之间通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
请参阅图6至图9所示，隔热层304内设有空腔，缓冲层302置于空腔内，隔热层304上设有开口，使得空腔与空气连通，缓冲层302为空气或缓冲材料。
请参阅图6所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第四实施方式由缓冲层302和隔热层304结合形成内嵌式缓冲隔热层30d，隔热层304内设有空腔，隔热层304上设有开口，使得空腔与空气连通，缓冲层302置于空腔内，缓冲层302为缓冲材料。缓冲层302和隔热层304之间通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
请参阅图7所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第五实施方式为缓冲隔热层30g，隔热层304上设有空腔，缓冲层302置于空腔内，隔热层304与电芯20贴合形成缓冲空间，缓冲层302为空气。
请参阅图8所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第六实施方式由缓冲层302和隔热层304结合形成膜封内嵌式缓冲隔热层30e，隔热层304内设有空腔，缓冲层302置于空腔内，隔热层304上设有开口，使得空腔与空气连通，缓冲层302为缓冲材料，隔热层304上设有开口的一面覆盖有薄膜306，薄膜306通过背胶粘贴于缓冲层302与隔热层304表面，薄膜306为PET、PE、PI、PP或金属箔。
请参阅图9所示，本实用新型电池模组中缓冲隔热层30的第七实施方式由缓冲层302和隔热层304结合形成包芯式缓冲隔热层30f，隔热层304内设有空腔，隔热层304上设有开口，使得空腔与空气连通，缓冲层302置于空腔内，缓冲层302为缓冲材料。缓冲层302和隔热层304之间通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
外部膜包封方式为PET包封、PE包封、PI包封、PP包封或金属箔包封，优选PET包封。
缓冲材料为有机泡沫、无机泡沫或金属泡沫，优选有机泡沫。缓冲材料为1～10层复合结构，优选1～2层，每层厚度为0.5～10mm，优选1～2mm。
隔热层304为橡胶或树脂。隔热层304为1～10层复合机构，优选1～2层，每层厚度为0.5～10mm，优选0.5～2mm。橡胶为包含可膨胀材料或易分解填料的密实结构，优选膨胀三元乙丙橡胶、膨胀陶瓷化硅橡胶、膨胀氯丁橡胶。高温时(≥300℃)，橡胶内部的可膨胀材料发生膨胀或易分解填料发生受热分解产气，使得橡胶在高温下具有体积膨胀效益。树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂。树脂内填充了可膨胀材料或易分解的填料，高温时(≥300℃)，树脂内部的可膨胀材料发生膨胀或易分解填料发生受热分解产气，使得树脂在高温下具有体积膨胀效益。可膨胀材料为可膨胀石墨，易分解填料为碳酸盐，重量填充比例均为2.5～50％，优选30％。
以下结合实验对本实用新型电池模组的缓冲隔热效果作一说明。
采用0.9mm厚的膨胀橡胶复合2mm厚的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫制备缓冲隔热层30，结合形成单面式缓冲隔热层和内嵌式缓冲隔热层并分别应用于2P4S 72Ah三元铝壳电芯模组中，与对比例无缓冲隔热层的2P4S 72Ah三元铝壳电芯模组进行2000次充放电循环后电芯容量和单电芯失效时热失控扩散时间的实验对比，实验结果如表1所示。
表1单面式缓冲隔热层、内嵌式缓冲隔热层与对比例电芯模组的电芯容量
和热失控扩散时间对比
实验结果表明，应用缓冲隔热层30后，当电芯20膨胀时，缓冲隔热层30容纳了电芯20的形变，使得电芯20在2000个循环后，其容量仍可达到出厂容量的80％以上，并且在单电芯失效时，具有缓冲隔热层30的电芯模组的热失控扩散时间显著增加。其中，与单面式缓冲隔热层相比，内嵌式缓冲隔热层通过防止火焰蔓延直接燃烧有机泡沫，其热失控扩散时间增加29.0％。
结合以上对本实用新型实施方式的描述可知，相对于现有技术，本实用新型电池模组具有以下有益效果：1)电芯20在正常的充放电循环时，电芯20内部产生膨胀力，电芯壳体不断膨胀，缓冲层302被膨胀的电芯20压缩，容纳电芯20膨胀形变，防止电芯20膨胀力快速上升，防止电芯20内部因过大膨胀力挤压而析锂，使得电芯20在2000个循环后，其容量仍然可达到出厂容量的80％以上；2)当某单元电芯失效时，隔热层304通过自身耐热或受热膨胀的隔热性能，防止大量热量快速传递造成相邻电芯20快速升温而失效，阻止或延缓电芯20热失控蔓延。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (10)
1.一种电池模组，其特征在于，包括：
箱体，包括底板、设置在底板上的两个相对的侧板和两个相对的端板，底板、侧板和端板共同围成收容空间；以及
多个电芯，收容于箱体的收容空间中；
其中，相邻两个所述电芯之间均设有缓冲隔热层，缓冲隔热层包括缓冲层和隔热层。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述隔热层内设有空腔，缓冲层置于空腔内。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述隔热层上设有开口，使得空腔与空气连通。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲层为空气。
5.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲层为缓冲材料。
6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲层两侧设有隔热层。
7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述隔热层两侧设有缓冲层。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲隔热层外部包覆有薄膜。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲层与隔热层通过电芯压力贴合、胶体粘接、双面胶粘接或外部膜包封。
10.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述缓冲隔热层与电芯通过无压力贴合、电芯压力贴合、胶体粘接或双面胶粘接。
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