CN209709064U - 一种不起火防爆炸长寿命的锂电池pack - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，它涉及锂电池技术领域。它的上箱体和下箱体组成电池模组的外壳，上箱体顶端设有注胶口，电芯置于电芯支架内固定，通过镍片与线束一将电芯支架内所有电芯连接起来组成电池模组，电芯支架内均匀排布着漏胶孔，电芯支架上下两侧均通过保护棉，电芯支架前后侧均贴设有绝缘保护的PC片，保护板置于PC片的表面，电池模组间通过螺栓连接固定，电源模组与电源插座通过线束二连接。本实用新型的优点在于：它解决现有技术中的两轮车锂电池pack结构容易发生电池爆炸现象、在行驶过程中容易对电池性能产生影响等问题，根本上解决电池包的起火、爆炸情况。

Description

一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK。

背景技术

电池芯爆炸的类型可归纳为外部短路、内部短路及过充三种。目前市面上的锂电池防爆结构主要是防爆阀结构，主要是运用减小pack内部压强的方法来快速泄压。锂电池pack爆炸的主要原因有以下几种：

电池过热：电池过热会造成热失控，这种过热在电池充放电过程中最容易发生。由于锂离子电池自身具有一定的内阻，在输出电能为纯电动提供动力的同时会产生一定的热量，使得自身温度变高，当自身温度超出其正常工作温度范围时将会影响整个电池的寿命和安全；

外力冲击：在外力的作用下，锂电池单体、电池组发生变形，自身不同部位发生相对位移，导致电池隔膜被撕裂并发生内部短路，易燃电解质泄露最终引发起火。在外力冲击影响中，穿刺伤害最为严重，它可能会直接插入电池本体，造成正负极直接短路；

用电不当：当外部短路发生时，电池产生的热量无法很好地散去时，电池温度也会随之上升，高温触发热失控；

过度放电是使用锂电池包方法不当行为中危害最小的一种，但是由于过放造成的锂枝晶的增长会降低电池的安全性，从而增加热失控的几率；过度充电是使用锂电池包方法不当行为中危害最高的一种。由于过量的锂嵌入，锂枝晶在阳极表面生长。其次，锂的过度脱嵌导致阴极结构因发热和氧释放而崩溃(NCA阴极的氧释放)，氧气的释放加速了电解质的分解，产生大量气体，由于内部压力的增加，排气阀打开，电池开始排气，电芯中的活性物质与空气接触以后，发生剧烈反应，放出大量的热，从而引发锂电池的燃烧起火；

热量失控：外部环境温度高或者温度控制系统不起作用下导致电池热量过高而造成锂电池短路，从而引发热失控。实际上，锂电池的碰撞、损坏，电池内部的结构、性能或是其他热管理系统、空调系统的失灵都可能导致热量失控的情况产生。

锂电池包这么危险，但是我们生活中有不少的锂电池包产品，而真正产生的危险事件却是极少数的。这是因为生产厂商在锂电池包的生产设计过程中就进行了足够多的安全防护措施，来保证锂电池包的安全，来保障消费者的安全。关于锂电池包安全问题，新能源电动汽车起火的原因主要是电池过热，热量无法及时散出而造成的电池高温起火。需要研究出一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，能够解决现有技术中的两轮车锂电池pack结构在过充、内部短路等特殊情况下容易发生电池爆炸现象、在行驶过程中车体的振动容易引起电池包的共振对电池性能产生影响等问题，根本上解决电池包的起火、爆炸情况。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：它包括上箱体、下箱体、拉手、保护棉、镍片、线束一、电源插座、堵头、线束二、电芯支架、PC片、保护板、电芯、螺栓、注胶口；所述上箱体和下箱体组成电池模组的外壳，上箱体和下箱体上设有拉手，上箱体顶端设有注胶口，上箱体和下箱体内注入防爆胶体，电池模组通过三向位置固定安装在上箱体和下箱体内部，电芯置于电芯支架内固定，通过镍片与线束一将电芯支架内所有电芯连接起来组成电池模组，电芯支架内均匀排布着漏胶孔，漏胶孔与注胶口连通，电芯支架上下两侧均通过保护棉缓冲保护，电芯支架前后侧均贴设有绝缘保护的PC片，保护板置于PC片的表面，电池模组间通过螺栓连接固定，电源模组与电源插座通过线束二连接，电芯支架整体置于下箱体内，上箱体和下箱体上设有若干堵头。

进一步的，所述电芯支架内设有电池孔，相邻电池孔之间中心距为定值，电芯支架上设有防呆定位卡槽和防呆定位扣，防呆定位扣安装于防呆定位卡槽内，电芯支架外设有镍片定位槽，镍片定位槽为下沉式定位，镍片通过镍片定位槽固定，与电池模组通过电焊连接，单个电池模组的侧壁均设有定位柱，PC片通过定位柱进行固定，每个电池模组设有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔将两电池模组栓接锁紧。

进一步的，所述上箱体上设有卡槽，绑带的端部卡入卡槽内，压块将绑带的端部压紧，注胶口外部通过防水胶带密封。

进一步的，所述PC片为单面背胶，其形状与电芯支架一致。

进一步的，所述上箱体与下箱体开止口，上箱体与下箱体卡紧，上箱体和下箱体开有美缝槽，通过超声焊接连接，上箱体与下箱体构成一个密闭空间，上箱体内设有横向的限位柱，下箱体内设有纵向的限位槽。

进一步的，所述保护板上设有与电芯支架的连接口，保护板上集成有整个电池包的BMS控制系统。

采用上述结构后，本实用新型的优点在于：

1、阻燃：由于胶体的灌入整个壳体内部的空气被排出；

2、减振：胶体固化后起到了减震硅胶点的作用，因此一定程度上起到了减震的作用；

3、防爆：由于胶体注入时是液体具有流动性，所以胶体能够包裹每颗电芯，使得每颗电芯独立在一个空间内部，即使某颗电芯发生内部短路而爆炸，胶体起到防爆墙的作用，使得相邻的电芯不受影响；

4、散热：胶体的导热率大于0.75，所以不用担心包胶后整体的导热散热性；

5、防水：胶体固化后使整个电池包成为一个密闭整体，从而保证整体的防水性能；

6、绝缘：胶体将所有电器件独立保护，使其绝缘。

附图说明

图1为本实用新型的上箱体和下箱体的主视图；

图2为本实用新型的电池模组主视图；

图3为本实用新型的电池模组俯视图；

图4为本实用新型的上箱体和下箱体的详细图；

图5为本实用新型的电芯支架的结构示意图；

图6为本实用新型的电芯支架的左视图。

附图标记说明：1：上箱体；2：下箱体；3：拉手；4：保护棉；7：镍片；8：线束一；9：电源插座；10：堵头；11：线束二；12：电芯支架；13：PC片；14：保护板；18：电芯；19：螺栓；101：注胶口；102：压块；103：绑带；104：卡槽；105：防水胶带；301：防呆定位卡槽；302：防呆定位扣；303：电池孔；304：镍片定位槽；305：螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1-图6所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包括上箱体1、下箱体2、拉手3、保护棉4、镍片7、线束一8、电源插座9、堵头10、线束二11、电芯支架12、PC片13、保护板14、电芯18、螺栓19、注胶口101；所述上箱体1和下箱体2组成电池模组的外壳，上箱体1和下箱体2上设有拉手3，上箱体1顶端设有注胶口101，上箱体1和下箱体2内注入防爆胶体，电池模组通过三向位置固定安装在上箱体1和下箱体2内部，电芯18置于电芯支架12内固定，通过镍片7与线束一8将电芯支架12内所有电芯18连接起来组成电池模组，电芯支架12内均匀排布着漏胶孔，漏胶孔与注胶口101连通，从注胶口101注入胶体，胶体为液状，导热绝缘体，电芯支架12上下两侧均通过保护棉4缓冲保护，电芯支架12前后侧均贴设有绝缘保护的PC片13，保护板14置于PC片13的表面，电池模组间通过螺栓19连接固定，电源模组与电源插座9通过线束二11连接，电芯支架12整体置于下箱体2内，上箱体1和下箱体2上设有若干堵头10。

如图5和图6所示，所述电芯支架12内设有电池孔303，相邻电池孔303之间中心距为定值，电芯支架12上设有防呆定位卡槽301和防呆定位扣302，防呆定位扣302安装于防呆定位卡槽301内，电芯支架12外设有镍片定位槽304，镍片定位槽304为下沉式定位，镍片7通过镍片定位槽304固定，与电池模组通过电焊连接，单个电池模组的侧壁均设有定位柱，PC片13通过定位柱进行固定，每个电池模组设有螺栓孔305，螺栓19穿过螺栓孔305将两电池模组栓接锁紧。

如图4所示，所述上箱体1上设有卡槽104，绑带103的端部卡入卡槽104内，压块102将绑带103的端部压紧，注胶口101外部通过防水胶带105密封。

如图3所示，所述PC片13为单面背胶，其形状与电芯支架12一致。

所述上箱体1与下箱体2开止口，上箱体1与下箱体2卡紧，上箱体1和下箱体2开有美缝槽，通过超声焊接连接，保证壳体的气密性，上箱体1与下箱体2构成一个密闭空间，上箱体1内设有横向的限位柱，限制上下运动，下箱体2内设有纵向的限位槽，限制左右运动。

所述保护板14上设有与电芯支架12的连接口，保护板14上集成有整个电池包的BMS控制系统。

工作原理：安装时，将电芯18置于电芯支架12内固定好，使用镍片7与线束二11将电芯支架12内所有电芯18串并连接起来，电芯支架12上下两侧均用保护棉4进行缓冲保护，电芯支架12前后两侧均贴PC片13进行绝缘保护，将保护板14置于PC片13表面，电池模组间通过螺栓19连接固定，使用线束一8将已装好的电芯支架12与电源插座9连接起来，将装好的电芯支架12整体置于下箱体2内，将上箱体1与下箱体2合上，从上箱体1的注胶口101注入配置好的胶体，待其固化后即可。

通过一种液态胶体与水1：1的比例混合倒入电池模组内部的固化，将锂电池模组包络及外部壳体使其固定成一个整体。本专利使用的胶体具有绝缘性所以不会影响整个电池模组的导电性能，同时因为胶体的注入排出了电池模组内部的空气从而起到了阻燃的效果；胶体固化后起到了减震硅胶垫的作用，因此一定程度上起到了减震的作用，延长电池包使用寿命；由于胶体注入时是液体具有流动性，所以胶体能够包裹每颗电芯，从而使得每颗电芯独立在一个空间内部，即使某颗电芯发生内部短路而爆炸，胶体起到了防爆墙的作用，使得相邻的电芯不受影响；本专利使用的胶体具有良好的导热性和很低的固化后硬度。

本实用新型解决电池包的起火、爆炸情况发生的主要原理是：起火的诱发因素为热量的快速集聚以及充足的空气和氧气助燃，采用本专利，在电池包内灌注胶体，胶体本身的快速散热效果能够将热失控的电池包热量快速疏导出电池包，快速释放热量集聚；同时，胶体灌注隔绝了电池包内部空气交换，在没有氧气的情况下，电池包不会发生起火现象；

爆炸的诱发因素为密闭容器内热量快速集聚无法释放，导致压力增加产生爆炸，采用本专利，在电池包内灌注胶体，胶体本身的弹性（固化后低硬度）可以对单体电池的压力通过良好的弹性迅速释放，加之热量通过胶体释放出电池包，某一个或某几个电芯即使发生了热失控，一方面压力得到释放，一方面热量得到释放，因此电池包不会发生爆炸现象；

电池在使用过程中，由于使用环境不是静止使用，需要在各种工况下使用，会有大量的振动工况，因此内部的连接部分老化脱落，导致接触断路，连接松动等等，最终会对电池寿命产生不良影响，采用本专利，在电池包内灌注胶体，会对紧固件和连接部分起到结构固化作用，有效避免在振动工况下电池寿命短的问题，杜绝振动导致的断路和松动问题，因此延长电池包使用寿命。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，其特征在于：包括上箱体、下箱体、拉手、保护棉、镍片、线束一、电源插座、堵头、线束二、电芯支架、PC片、保护板、电芯、螺栓、注胶口；所述上箱体和下箱体组成电池模组的外壳，上箱体和下箱体上设有拉手，上箱体顶端设有注胶口，上箱体和下箱体内注入防爆胶体，电池模组通过三向位置固定安装在上箱体和下箱体内部，电芯置于电芯支架内固定，通过镍片与线束一将电芯支架内所有电芯连接起来组成电池模组，电芯支架内均匀排布着漏胶孔，漏胶孔与注胶口连通，电芯支架上下两侧均通过保护棉缓冲保护，电芯支架前后侧均贴设有绝缘保护的PC片，保护板置于PC片的表面，电池模组间通过螺栓连接固定，电源模组与电源插座通过线束二连接，电芯支架整体置于下箱体内，上箱体和下箱体上设有若干堵头。

2.根据权利要求1所述的一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，其特征在于：所述电芯支架内设有电池孔，相邻电池孔之间中心距为定值，电芯支架上设有防呆定位卡槽和防呆定位扣，防呆定位扣安装于防呆定位卡槽内，电芯支架外设有镍片定位槽，镍片定位槽为下沉式定位，镍片通过镍片定位槽固定，与电池模组通过电焊连接，单个电池模组的侧壁均设有定位柱，PC片通过定位柱进行固定，每个电池模组设有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔将两电池模组栓接锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，其特征在于：所述上箱体上设有卡槽，绑带的端部卡入卡槽内，压块将绑带的端部压紧，注胶口外部通过防水胶带密封。

4.根据权利要求1所述的一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，其特征在于：所述PC片为单面背胶，其形状与电芯支架一致。

5.根据权利要求1所述的一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，其特征在于：所述上箱体与下箱体开止口，上箱体与下箱体卡紧，上箱体和下箱体开有美缝槽，通过超声焊接连接，上箱体与下箱体构成一个密闭空间，上箱体内设有横向的限位柱，下箱体内设有纵向的限位槽。

6.根据权利要求1所述的一种不起火防爆炸长寿命的锂电池PACK，其特征在于：所述保护板上设有与电芯支架的连接口，保护板上集成有整个电池包的BMS控制系统。