CN208753424U - 一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置，包括电池、上汇流排、下汇流排、导电胶以及低熔点金属块，所述下汇流排上设置有熔断孔，所述低熔点金属块紧密设置在熔断孔内并凸出于熔断孔的上部，所述导电胶设置在电池与低熔点金属块之间的中间位置，所述的电池的电极通过导电胶和低熔点金属块与下汇流排实现电联接。通过上述，本实用新型动力电池模组的单体电池温度熔断装置，低熔点金属块在温度超过熔点温度时，会发生软化以及迅速熔化坍塌掉，使低熔点金属块脱离与导电胶的连接，实现该电池与下汇流排的断电，该方法安全性能高，成本低，简便易行，减少整个电池模组燃爆事故的可能性。

Description

一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置

技术领域

本实用新型涉及电池模组的领域，尤其涉及一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置，可以广泛适用于电动汽车、无人机、移动服务机器人等需要高安全大容量高功率电池模组的相关设备和装置的应用领域。

背景技术

随着社会的发展和环保意识的增强，越来越多的用电设备选择以动力电池模组，尤其是大容量的动力电池模组作为内部能源供应单元。 大容量的动力电池模组虽然能够为用电设备随时随地提供足够的能量和功率，但是，由于高能量密度和高功率密度的电池及其模组，必然导致单体电池热失控概率的上升。在单体电池热失控风险不可杜绝的背景下如何提升成组电池模组的安全性，一直是专业从业工作者孜孜以求的目标。

由于动力电池模组是由众多单体电池组合聚力而成，故储存着巨大的能量，整体燃爆的后果非常严重。抑制或延缓电池模组或电池包的燃爆时间，给周边人身和物质财产转移提供更多的时间是国家对电池模组和电池包安全性指标提出的主要控制方向。动力电池模组在工作状态下，不论是单体电池自身内部缺陷或损伤造成的热失控可能影响模块内其他电池，还是汇流排温度过高可能造成高温点对应的电池的热损伤（可能引发其热失控），都可能对在模组的整体安全造成较大影响，对热损害趋势的抑制和控制，对模组的整体安全至关重要。现有的方法通常是在单体电池上设置电流熔断结构，例如一根保险丝。正如上面所述情况，采用现有的电流熔断结构，仅会使得动力电池工作在一个相对较大电流的状况下时，保险丝才会起作用。而当动力电池工作在一个较低电流状态时，保险丝是无法熔断的，从而使得电池模组工作在危险状况下。目前广泛采用的高能量密度、高功率的单体动力电池，其材料体系的性质，决定了电池热失控时的温度上升非常迅速，通过汇流排等传导介质，会迅速带坏周边相邻电池，并造成该电池模组接近燃爆临界点。即便周边电池未达到燃爆条件，但热影响也足以导致其寿命大幅缩减。故，对单体电池热失控时的尽早热阻断和热防护，是电池模组整体安全和降低损失的主要途径和手段之一。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置，低熔点金属块在温度超过熔点温度时，会发生软化以及迅速熔化坍塌掉，使低熔点金属块脱离与导电胶的连接，实现该电池与下汇流排的断电，无论熔化低熔点金属块的热量是来自该电池自身的发热还是下汇流排的发热，通过单体电池温度熔断装置均可实现该电池对下汇流排的电断离，安全性能高，成本低，简便易行，可有效降低电池热失控时，对整个电池模组安全性的影响，减少整个模块燃爆事故的可能性 。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置，包括电池、上汇流排、下汇流排、导电胶以及低熔点金属块，所述电池包括正极和负极两个电极，所述电池的其中一个电极与上汇流排固定连接在一起，所述电池的另一个电极通过导电胶与低熔点金属块点接触，所述下汇流排上设置有熔断孔，所述低熔点金属块紧密设置在熔断孔内并凸出于熔断孔的上部，所述导电胶设置在电池与低熔点金属块之间的中间位置，所述电池的电极通过导电胶和低熔点金属块与下汇流排实现电联接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述下汇流排属于高导电金属材料，采用铜、镍、铝或者铜镍复合的金属材料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述低熔点金属块采用熔点温度为45-65℃的合金金属材料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述低熔点金属块采用熔点温度为50-60℃的合金金属材料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述熔点金属块内还嵌入有重物料，所述重物料采用铁砂、铅粒或重金石中的一种。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述熔断孔侧面呈八字型结构。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述下汇流排上还设置有引流通道，所述引流通道分别设置在下汇流排的熔断孔的两侧边且自上而下贯通。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述电池为电池模组内由汇流排连接的单体电池，电池的数量为多个，所述下汇流排上熔断孔的数量与电池的数量相对应。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述单体电池温度熔断装置还包括支撑件，所述支撑件设置在电池与下汇流排之间并位于导电胶的两侧边。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，低熔点金属块在温度超过熔点温度时，会发生软化以及迅速熔化坍塌掉，使低熔点金属块脱离与导电胶的连接，实现该电池与下汇流排的断电， 这种对汇流排上连接的电池实现低温限温断电的方法，既可降低该电池自身过热时，透过汇流排热传导对模块内相邻电池的热损伤程度，也可有效降低当汇流排过热时，对与其连接的各单体电池的热损伤，该方法安全性能高，成本低，简便易行，可有效降低单体电池热失控时，对整个电池模组安全性的影响，减少整个电池模组燃爆事故的可能性 。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1 是本实用新型电动汽车电池温度熔断装置的一较佳实施例的结构示意图；

附图中的标记为：1、电池，2、上汇流排，3、下汇流排，4、导电胶，5低熔点金属块，6、熔断孔，7、引流通道，8、支撑件。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例包括：

一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置，包括电池1、上汇流排2、下汇流排3、导电胶4以及低熔点金属块5，所述电池1包括正极和负极两个电极，所述电池1的其中一个电极与上汇流排2固定连接在一起，所述电池1的另一个电极通过导电胶4与低熔点金属块5点接触，所述下汇流排3上设置有熔断孔6，所述低熔点金属块5紧密设置在熔断孔6内并凸出于熔断孔6的上部，所述导电胶4设置在电池1与低熔点金属块5之间的中间位置，所述电池1的电极通过导电胶4和低熔点金属块5与下汇流排3实现电联接。

上述中，所述下汇流排3属于高导电金属材料，通常采用铜、镍、铝或者铜镍复合的金属材料。所述低熔点金属块5采用熔点温度为45-65℃的合金金属材料。优先地，所述低熔点金属块5采用熔点温度为50-60℃的合金金属材料。

其中，所述熔点金属块5内还嵌入有重物料（图未视），所述重物料采用石铁砂、铅粒或重金石中的一种，当然也可以采用其他高比重固体材料，重物料的比重越大，低熔点金属块5的坍塌速度越快。

进一步的，所述熔断孔6的侧面呈八字型结构，方便低熔点金属块5紧密嵌入至熔断孔6内，并加快了低熔点金属块5熔化后低熔点金属料的流速，防止低熔点金属料堆积在熔断孔6内。

再进一步的，所述下汇流排3上还设置有引流通道7，所述引流通道7分别设置在熔断孔6的两侧边且自上而下贯通。在低熔点金属块5熔化时上层先熔化的低熔点金属料通过引流通道7向熔断孔6的两侧边引流，防止熔化后的低熔点金属料堆积在上部，快加了熔化坍塌的速度。该引流通道7也可以设置在低熔点金属块5内，并位于导电胶4与低熔点金属块5点接触下方的两侧边，达到了同样的效果。

其中，所述动力电池模组的单体电池温度熔断装置还包括支撑件8，该结构件为绝缘固体材料，所述支撑件8设置在电池1与下汇流排3之间并位于导电胶的两侧边，进一步加强了电池1与上汇流排2和下汇流排3之间的牢固度，防止由于动力电池模组使用过程中的颠簸和振动的原因导致电池脱落，同时低熔点金属块5熔化坍塌后，熔断孔6位置中的低熔点金属块5与导电胶4的连接被脱离，与电池1电联接的导电胶4悬空位于熔断孔6的上方，虽电池1与下汇流排3间仍有支撑件8相连接，但该结构件为绝缘固体材料，因此，该熔断动作仅完成了电池1与下汇流排3间的断电连接，对相互间的结构稳定影响较小。

本实施例中，所述电池1为电池模组内由汇流排连接的单体电池，电池1的数量为多个，所述下汇流排3上熔断孔6的数量与电池1的数量相对应。

本实用新型还提供了一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置的熔断方法，包括以下具体步骤：

步骤1：将电池1的其中一个电极与上汇流排2固定连接在一起；

步骤2：将固态状的低熔点金属块5嵌入下汇流排3的熔断孔内，或者将液态状的低熔点金属料灌入下汇流排3的熔断孔6内，液态状低熔点金属料再凝固成固态状的低熔点金属块5，低熔点金属块5与熔断孔6在结构上紧密连接；

步骤3、将导电胶4连接在电池1另一个电极下端的中间位置并与熔断孔6内的低熔点金属块5点接触，通过导电胶4将电池1的温度传递给熔断孔6内的低熔点金属块5，或将下汇流排3温度传递到低熔点金属块5；

步骤4：当电池1或下汇流排3传递到低熔点金属块5的温度超过45-65℃之间的某个熔点值时，低熔点金属块5熔化成可流动的低熔点金属料，熔化时上层先熔化的低熔点金属料通过引流通道7向熔断孔6的两侧边引流，防止熔化后的低熔点金属料堆积在上部，使得低熔点金属块5的高度可持续地降低，直至低熔点金属块5熔化坍塌完全脱离与导电胶4底层的接触，实现电断离；

步骤5：低熔点金属块5熔化坍塌后，熔断孔6位置中的低熔点金属块5与导电胶4的连接被脱离，与电池1电联接的导电胶4悬空位于熔断孔6的上方，完成了电池1与下汇流排3间的断电连接。

上述中，当低熔点金属块5开始融化坍塌时，低熔点金属块5与导电胶4的接触面积开始减小，接触电阻开始增大；因下汇流排3与电池1间接触电阻增大，则该处因流经电流产生的热量随即增大，低熔点金属块5加速熔化。即，低熔点金属块5一旦开始融化，在电池1工作状态下，低熔点金属块5即进入正激励循环的加速熔化状态，熔断成加速状态。

综上所述，本实用新型的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，低熔点金属块在温度超过熔点温度时，会发生软化以及迅速熔化坍塌掉，使低熔点金属块脱离与导电胶的连接，实现该电池与下汇流排的断电。无论熔化低熔点金属块的热量是来自该电池自身的发热还是下汇流排的发热，通过该单体电池温度熔断装置均可实现电池对下汇流排的电断离。这种对汇流排上连接的电池实现低温限温断电的方法，既可降低该电池自身过热时，透过汇流排热传导对模块内相邻电池的热损伤程度，也可有效降低当汇流排过热时，对与其连接的各单体电池的热损伤。该方法安全性能高，成本低，简便易行。若模块内电池都采用了这种保护方式，可有效降低单体电池热失控时，对整个电池模组安全性的影响，减少整个电池模组燃爆事故的可能性 。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，包括电池、上汇流排、下汇流排、导电胶以及低熔点金属块，所述电池包括正极和负极两个电极，所述电池的其中一个电极与上汇流排固定连接在一起，所述电池的另一个电极通过导电胶与低熔点金属块点接触，所述下汇流排上设置有熔断孔，所述低熔点金属块紧密设置在熔断孔内并凸出于熔断孔的上部，所述导电胶设置在电池与低熔点金属块之间的中间位置，所述电池的电极通过导电胶和低熔点金属块与下汇流排实现电联接。

2.根据权利要求1所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述下汇流排属于高导电金属材料。

3.根据权利要求1所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述低熔点金属块采用熔点温度为45-65℃的合金金属材料。

4.根据权利要求1所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述低熔点金属块采用熔点温度为50-60℃的合金金属材料。

5.根据权利要求3或4所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述低熔点金属块内还嵌入有重物料，所述重物料采用铁砂、铅粒或重金石中的一种。

6.根据权利要求1所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述熔断孔侧面呈八字型结构。

7.根据权利要求6所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述下汇流排上还设置有引流通道，所述引流通道分别设置在下汇流排的熔断孔的两侧边且自上而下贯通。

8.根据权利要求1所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述电池为电池模组内由汇流排连接的单体电池，电池的数量为多个，所述下汇流排上熔断孔的数量与电池的数量相对应。

9.根据权利要求1所述的动力电池模组的单体电池温度熔断装置，其特征在于，所述单体电池温度熔断装置还包括支撑件，所述支撑件设置在电池与下汇流排之间并位于导电胶的两侧边。