CN207134409U - 电池模组及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池模组及电池包。该电池模组包括框架以及多个电池单体，其中，各所述电池单体均固定设置于所述框架内，所述框架包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与所述第二隔板沿所述电池单体的高度方向朝靠近彼此的一侧延伸且留有间隔，所述第一隔板与所述第二隔板设置于相邻两所述电池单体之间，且所述第一隔板与所述第二隔板中的至少一者由热致膨胀材料制成。该方案可以使相邻的电池单体通过膨胀后的第一隔板和第二隔板隔开，热空气被阻隔，由此，电池模组的热失控现象得到及时控制，降低了电池模组出现热失控现象的概率。

Description

电池模组及电池包

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种电池模组及电池包。

背景技术

新能源行业对动力电池、储能电池的能量密度的要求越来越高，且随着三元大电池、安全设计模组以及轻量化电池包的应用逐渐推广，动力电池的安全性能成为人们重点关注的焦点。

其中，电池模组的热失控现象是导致电池模组不安全因素的重要原因之一，当电池模组中的一个电池单体由于过热而导致电解液产生大量的气体时，该电池单体可能发生着火或爆炸，而且，如得不到及时控制，该电池单体产生的热量会继续向其它的电池单体传播，导致整个电池模组热失控，热失控会引发严重的安全事故，危及生命和财产安全，因此，热失控问题是各电池厂商亟待解决的重要课题。

实用新型内容

本申请提供了一种电池模组及电池包，能够降低电池模组热失控现象的发生概率。

本申请的第一方面提供了一种电池模组，包括：

框架；以及

多个电池单体，

其中，各所述电池单体均固定设置于所述框架内，

所述框架包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与所述第二隔板沿所述电池单体的高度方向朝靠近彼此的一侧延伸且留有间隔，

所述第一隔板与所述第二隔板设置于相邻的所述电池单体之间，且所述第一隔板与所述第二隔板中的至少一者由热致膨胀材料制成。

可选择的，所述框架的数量为两个，分别为第一框架和第二框架，所述第一框架与所述第二框架沿所述电池单体的高度方向相对且独立设置，所述第一框架包括所述第一隔板，所述第二框架包括所述第二隔板。

可选择的，沿着所述电池单体的高度方向，所述第一框架与所述第二框架之间留有间隔。

可选择的，所述第一框架为一体式结构，所述第一框架由热致膨胀材料制成。

可选择的，所述第二框架为一体式结构，所述第二框架由热致膨胀材料制成。

可选择的，在所述框架内，所述第一隔板与所述第二隔板中的至少一者将所述框架内的空间隔成容纳腔，每个所述容纳腔内放置一个所述电池单体，

所述容纳腔具有相对设置的第一内壁和第二内壁，所述电池单体夹持固定于所述第一内壁与所述第二内壁之间。

可选择的，还包括粘接剂，至少一个所述电池单体通过粘接剂粘接固定于所述框架内。

可选择的，所述第一隔板与所述第二隔板的数量均为多个，且一一对应设置，任意相邻的两个所述电池单体之间均设置有所述第一隔板和所述第二隔板。

可选择的，所述电池单体包括防爆阀，所述第一框架上正对所述防爆阀的位置开设有通孔。

本申请的第二方面提供了一种电池包，包括上述任一项所述的电池模组。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种电池模组，其中，框架包括第一隔板和第二隔板，在电池单体的高度方向上，第一隔板和第二隔板朝靠近彼此的一侧延伸且留有间隔，第一隔板和第二隔板中的至少一者由热致膨胀材料制成，当其中一个电池单体异常发热时，热致膨胀材料受热膨胀，并迅速填充至相邻的电池单体之间的空隙内，由此，热空气被阻隔，不会继续扩散，降低了电池模组发生热失控的概率。

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为本申请实施例提供的电池模组的示意图；

图2为本申请实施例提供的电池模组中，第一框架的内侧表面的示意图；

图3为本申请实施例提供的电池模组中，第二框架的示意图；

图4本申请实施例提供的电池模组中，第一框架的外侧表面的示意图。

附图标记：

100-电池模组；

102-框架；

102a-第一框架；

102b-第二框架；

1022-第一隔板；

1024-第二隔板；

1026-容纳腔；

1026a-第一内壁；

1026b-第二内壁；

1028-通孔；

104-电池单体。

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。

本申请提供了一种电池模组，该电池模组可以降低热失控的发生概率，提高电池模组的安全性。

具体的，如图1所示，该电池模组100包括框架102以及固定设置于框架102内的多个电池单体104，多个电池单体104可以采用串联或并联的方式连接成电池组，以向外界输出电能。

如图2和图3所示，框架102包括第一隔板1022和第二隔板1024，第一隔板1022与第二隔板1024设置在相邻的电池单体104之间，第一隔板1022与第二隔板1024沿电池单体104的高度方向(由顶盖指向底面的方向或者由地面指向顶盖的方向，图1中的Y方向)朝靠近彼此的一侧延伸，并在两者的端部之间留有间隔，也就是说，第一隔板1022和第二隔板1024不相互接触，两者之间保持一定间隙，相应的，相邻的电池单体104所在空间并不是通过第一隔板1022和第二隔板1024完全隔开，而是仅在顶部和尾部隔开。

容易理解的，当电池单体104发生膨胀时，膨胀量较大的位置处为电池单体104的顶部与底部之间的中间部位处，而在此位置处，第一隔板1022与第二隔板1024之间留有间隙，可以为电池单体104的膨胀变形提供空间，从而可以减小施加于框架102上的一部分膨胀力，减小对框架102的损坏。

特别的，第一隔板1022与第二隔板1024中的至少一者由热致膨胀材料制成，热致膨胀材料是能够在高温下吸收热量，当温度达到该材料的膨胀温度时，发生膨胀变形的材料。

以将第一隔板1022设置成热致膨胀材料为例，当电池模组100内的温度达到预设温度时，热致膨胀材料吸热，当温度累计到该材料的膨胀温度时，第一隔板1022迅速膨胀，且朝向阻力较小的第二隔板1024所在的位置处延伸，并与第二隔板1024接触，此时，相邻的电池单体104所在的空间通过第二隔板1024以及膨胀后的第一隔板1022完全隔开，热空气被阻隔，由此，电池模组100的热失控现象得到及时控制。

可选择的，还可以将第二隔板1024设置成热致膨胀材料，又或者将第一隔板1022和第二隔板1024两者均设置成热致膨胀材料，当第一隔板1022与第二隔板1024均设置为热致膨胀材料时，在高温下，第一隔板1022和第二隔板1024同时膨胀，对电池模组100出现热失控现象时的反应速度更快。

需要说明的是，在电池模组100正常工作的情况下，由热致膨胀材料制成的第一隔板1022和第二隔板1024也可以起到吸收部分膨胀力的作用，具有散热效果。

热致膨胀材料的选择不唯一，一种实施例，基材选用聚氯乙烯或者聚丙烯，在基材中可以适当加入含量在30％以上阻燃剂，例如，氢氧化铝、水合硼酸锌等。

当某个电池单体异常发热时，氢氧化铝、硼酸锌温度达到脱水温度时，热致膨胀材料迅速膨胀。同时，硼酸锌在高温下能形成玻璃态的膨胀涂层，通过阻燃剂在高温下的反应，填充至相邻的电池单体104的间隙处，实现延缓电池单体104的热扩散和火势蔓延的效果，可以给用户留有足够的逃生时间。

在其它一些实施例中，还可以采用规定温度下可以发泡的材料，例如含有结晶水的碱金属的硅酸盐。正常情况下，发泡材料不发泡，而是作为薄层而存在，当收纳于框架102内的某一个电池单体104异常发热时，接触或接近该电池单体104的发泡材料被加热，并使得发泡材料发泡，从而有效地抑制热量向相邻的正常的电池单体104传递。

需要说明的是，对于电池模组100的热失控现象而言，设计者可以根据电池模组100内的温度要求，选择相应的热致膨胀材料。例如，在一些实施例中，可以选择膨胀温度在100℃以上，优选150℃～500℃；膨胀倍数在10倍以上，优选20～30倍。

请继续参见图1，此实施例中，框架102为分体式结构，其分别为第一框架102a和第二框架102b，第一框架102a与第二框架102b沿电池单体104的高度方向相对且独立设置，此方案一方面可以降低第一框架102a和第二框架102b的加工难度，另一方面，还可以方便各电池单体104与框架102的组装，从而降低装配难度。

对于上述分体式结构的框架而言，第一隔板1022可以设置于第一框架102a，相应地，第二隔板1024设置于第二框架102b。

进一步，沿着电池单体104的高度方向，第一框架102a与第二框架102b之间还可以留有间隔，具体而言，第一框架102a设置在各电池单体104的顶部，第二框架102b设置在各电池单体104的底部，各电池单体104被夹持固定在第一框架102a与第二框架102b之间，而在中间部位处，各电池单体104裸露，此结构有利于改善电池模组100的散热情况，减少热量累积造成电池模组100的热失控现象。

在一些实施例中，在电池单体104的高度方向上，第一框架102a的尺寸范围可以设置成5mm～30mm，优选10mm，第二框架102b的尺寸范围可以设置成5mm～10mm，优选5mm；第一框架102a和第二框架102b的厚度为1mm～5mm，优选2mm。

为了提高加工工艺性，第一框架102a可以设置为一体式结构，此时，第一框架102a则可以整体由热致膨胀材料制成，而不是仅将第一隔板1022的材料设置成热致膨胀材料。同理，第二框架102b也可以设置为一体式结构，此时，第二框架102b也是整体由热致膨胀材料制成，以此提高第二框架102b的加工工艺性，降低加工成本。

在图1所示的实施例中，第一框架102a设置在各电池单体104的顶部，通常，电池单体104的顶盖上设置有防爆阀，当电池单体104的内部压力达到阈值压力时，防爆阀在气体的压力作用下开启，为了控制热空气的蔓延，一种实施例，第一框架102a可以覆盖该防爆阀的开口，这样一来，当热空气从防爆阀中冲出来时，第一框架102a可以遮挡热空气向外界蔓延。

然而，基于本申请中的方案，由于第一隔板1022在电池单体104异常发热时首先要吸热，吸热后达到变形温度才会膨胀，因此，第一隔板1022从初始状态转换至膨胀状态时需要一段时间，在这段时间内，为了避免从防爆阀喷出的热空气反向传播至电池模组100的内部，请参见图4，还可以在第一框架102a上对应防爆阀的位置处开设通孔1028，该通孔1028可以允许少量热空气从防爆阀排出，而不会传播至电池模组100内，当第一框架102a吸热膨胀，第一隔板1022与第二隔板1024接触，并且，通孔1028处被阻塞，该异常发热的电池单体104所在的空间被隔离，从而使得热空气不会继续向电池模组100中其它正常的电池单体104所在的空间传播。

各电池单体104固定设置在框架102内时，固定方式可以采用如下实施例：一种实施例，利用第一隔板1022将框架102内的空间隔成容纳腔1026，每个容纳腔1026内放置一个电池单体104，容纳腔1026具有相对设置的第一内壁1026a和第二内壁1026b，电池单体104夹持固定于第一内壁1026a与第二内壁1026b之间，也就是说，电池单体104通过与两个相对设置的内壁相贴合保持固定，而无需采用其它固定结构，该方案简化了电池模组100的组装工艺，降低了电池模组100的加工成本。

在上述的描述中，容纳腔1026的形成不仅限于单独由第一隔板1022隔成，也可单独由第二隔板1024隔成，或者，还可以由第一隔板1022和第二隔板1024共同隔成，本申请对此不作限定。

另一种实施例，该电池模组100还可以包括粘接剂，至少一个电池单体104可以通过粘接剂粘接固定于框架102内，其中，粘接剂可以设置于第一框架102a，也可以设置于第二框架102b。

对于电池模组100而言，为了进一步控制热失控现象，优选的，第一隔板1022与第二隔板1024的数量均设置为多个，且两者一一对应设置，这样一来，任意相邻的两个电池单体104之间均可以设置第一隔板1022和第二隔板1024，以使得任意相邻的两个电池单体104之间的热空气均可以通过第一隔板1022和第二隔板1024的膨胀被隔断，以进一步降低电池模组100热失控的风险。

本申请还提供一种电池包，该电池包包括上述任一方案中所述的电池模组100。

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)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

框架；以及

多个电池单体，

其中，各所述电池单体均固定设置于所述框架内，

所述框架包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与所述第二隔板沿所述电池单体的高度方向朝靠近彼此的一侧延伸且留有间隔，

所述第一隔板与所述第二隔板设置于相邻的所述电池单体之间，且所述第一隔板与所述第二隔板中的至少一者由热致膨胀材料制成。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述框架的数量为两个，分别为第一框架和第二框架，所述第一框架与所述第二框架沿所述电池单体的高度方向相对且独立设置，所述第一框架包括所述第一隔板，所述第二框架包括所述第二隔板。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，沿着所述电池单体的高度方向，所述第一框架与所述第二框架之间留有间隔。

4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第一框架为一体式结构，所述第一框架由热致膨胀材料制成。

5.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，所述第二框架为一体式结构，所述第二框架由热致膨胀材料制成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，在所述框架内，所述第一隔板与所述第二隔板中的至少一者将所述框架内的空间隔成容纳腔，每个所述容纳腔内放置一个所述电池单体，

所述容纳腔具有相对设置的第一内壁和第二内壁，所述电池单体夹持固定于所述第一内壁与所述第二内壁之间。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，还包括粘接剂，至少一个所述电池单体通过粘接剂粘接固定于所述框架内。

8.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述第一隔板与所述第二隔板的数量均为多个，且一一对应设置，任意相邻的两个所述电池单体之间均设置有所述第一隔板和所述第二隔板。

9.根据权利要求2-5任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电池单体包括防爆阀，所述第一框架上正对所述防爆阀的位置开设有通孔。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电池模组。