CN210838022U - 一种防止热失控的锂离子电池模组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种防止热失控的锂离子电池模组。该锂离子电池模组包括并列排布的电芯所形成的电芯组，相邻电芯之间设置有防火层，且电芯组的上端、侧面、端面都设置有防火层，底部设置液态导热垫；相邻两个电芯的接触面上，分别设置一层相变材料，该两层相变材料之间设置一层电芯间防火层；电芯组的上端设置顶部防火层，顶部防火层的外侧设置模组上盖板；电芯组的侧面设置侧板防火层，侧板防火层的外侧设置侧板；电芯组的端面设置端板侧防火层，端板侧防火层的外侧设置端板。本实用新型不仅可以对电池系统进行有效的散热，还能够有效地防护热失控的蔓延，具有均温效果好、节能的优点。

Description

一种防止热失控的锂离子电池模组
技术领域
本发明属于新能源汽车用动力锂电池系统的热管理技术，特别是一种防止热失控的锂离子电池模组。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，人们对于整车动力的追求越来越高，电池系统的能量密度也在逐步的满足人们的需求，然而电汇在使用过程中所产生的热量对电池的影响越来越大，直接影响了电池的续航里程以及使用寿命。同时由于电量的增大，电芯发生热失控的风险也会随之增加。
目前在新能源市场中主要存在自然冷却、强制风冷以及液冷三种散热方式。然而，自然冷却已经无法有效的对电池系统进行散热；强制风冷会导致电池系统温差过大，同时也无法满足电池包在大放电倍率下的降温需求；液冷系统目前可以对电池系统进行有效的降温，保证电池的温度均一性。但是现有防止电芯的热失控措施一般在整包的级别进行设计，这样会导致单个电芯热失控后影响其他电芯，从而使整包环境恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在模组级别进行热失控防护的锂离子电池模组，从而有效地防护热失控的蔓延。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种防止热失控的锂离子电池模组，包括并列排布的电芯所形成的电芯组，相邻电芯之间设置有防火层，且电芯组的上端、侧面、端面都设置有防火层，底部设置液态导热垫。
进一步地，相邻两个电芯的接触面上，分别设置一层相变材料，该两层相变材料之间设置一层电芯间防火层。
进一步地，电芯组的上端设置顶部防火层，顶部防火层的外侧设置模组上盖板；电芯组的侧面设置侧板防火层，侧板防火层的外侧设置侧板；电芯组的端面设置端板侧防火层，端板侧防火层的外侧设置端板。
进一步地，电芯组底部的液态导热垫通过双面胶贴合在电芯底面，且液态导热垫的硬度为Shore0020～Shore0045，材质为导热硅胶。
进一步地，所述锂离子电池模组通过液态导热垫直接安装在冷板上表面，液态导热垫将电芯的热量传递到底部接触的冷板。
进一步地，上盖板、侧板、端板安装固定为一体，将防火层固定在模组内部。
进一步地，所述相变材料采用烷烃类、脂肪酸类、醇类或水合盐类相变材料，且相变材料的熔化温度小于电芯的热失控温度。
进一步地，电芯间防火层、顶部防火层、侧板防火层、端板侧防火层所采用的防火材料为气凝胶、云母、陶瓷纤维或碳化纤维。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)电芯间设有相变材料，将相变材料和防火系统进行耦合，相变材料选择合适的相变温度，不仅可以对电池系统进行有效的散热，两者耦合之后也可以起到防止热失控蔓延的作用，具有均温效果好，节能的优点；(2)电芯之间设置防火垫，可以预防单个电芯的热失控影响其他电芯发生热失控；(3)电芯上端、侧面和端面都设置防火层，可以预防单个模组的热失控影响其他模组发生热失控；(4)液态导热垫、防火垫和电芯集成到一个模组，使整包的安装效率提高。
附图说明
图1是本发明防止热失控的锂离子电池模组的结构图。
图2是本发明防止热失控的锂离子电池模组的立体图。
图3是图2的A-A剖视图，其中(a)为模组内部结构图，(b)为(a)中的局部放大图。
图中标号：101模组上盖板、102顶部防火层、103电芯、104侧板防火层、105侧板、106液态导热垫、107端板、108端板侧防火层、201冷板、301相变材料、302电芯间防火层。
具体实施方式
结合图1～2，本发明防止热失控的锂离子电池模组，包括并列排布的电芯103所形成的电芯组，相邻电芯103之间设置有防火层，且电芯组的上端、侧面、端面都设置有防火层，底部设置液态导热垫106。
结合图3(a)～(b)，相邻两个电芯103的接触面上，分别设置一层相变材料301，该两层相变材料301之间设置一层电芯间防火层302。电芯103间设有相变材料301，将相变材料301和防火系统进行耦合，相变材料301选择合适的相变温度，不仅可以对电池系统进行有效的散热，两者耦合之后也可以起到防止热失控蔓延的作用，具有均温效果好，节能的优点。
作为一种具体示例，电芯组的上端设置顶部防火层102，顶部防火层102的外侧设置模组上盖板101；电芯组的侧面设置侧板防火层104，侧板防火层104的外侧设置侧板105；电芯组的端面设置端板侧防火层108，端板侧防火层108的外侧设置端板107。
作为一种具体示例，电芯组底部的液态导热垫106通过双面胶贴合在电芯103底面，且液态导热垫106的硬度为Shore0020～Shore0045，材质优选为导热硅胶，但是不限于导热硅胶。
作为一种具体示例，所述锂离子电池模组通过液态导热垫106直接安装在冷板201上表面，液态导热垫106将电芯103的热量传递到底部接触的冷板201。
作为一种具体示例，上盖板101、侧板105、端板107安装固定为一体，将防火层固定在模组内部。液态导热垫106、防火层和电芯103集成到一个模组，使整包的安装效率提高。
作为一种具体示例，所述相变材料301可以采用烷烃类、脂肪酸类、醇类或水合盐类相变材料，但是又不限于上述相材料，相变材料301的熔化温度小于电芯103的热失控温度。
作为一种具体示例，电芯间防火层302、顶部防火层102、侧板防火层104、端板侧防火层108所采用的防火材料为气凝胶、云母、陶瓷纤维或碳化纤维，但是又不限于上述防火材料。电芯103之间设置防火层，可以预防单个电芯的热失控影响其他电芯发生热失控。电芯103上端、侧面和端面都设置防火层，可以预防单个模组的热失控影响其他模组发生热失控。
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
本实施例提供一种防止热失控锂离子电池模组，如图1、图2、图3(a)～(b)所示，包括模组上盖板101、顶部防火层102、电芯103、侧板防火层104、侧板105、液态导热垫106、端板107、端板侧防火层108、冷板201、相变材料301、电芯间防火层302。
本实施例防止热失控的锂离子电池模组，组装步骤如下：电芯103和电芯间防火层302依次叠在一起，两端端板侧防火层108和两侧侧板防火层104通过双面胶贴敷在电芯103表面，通过两端的端板107将电芯103、电芯间防火层302和端板侧防火层108压紧，两侧侧板105通过激光焊焊接、胶粘等方式和端板107连接在一起，顶部防火层102通过双面胶贴敷在模组上盖板101的内表面，模组上盖板101和侧板105通过卡扣或者通过螺栓等方式连接在一起，电芯组底部的液态导热垫106通过双面胶贴合在电芯103底面，上述封装好的电池模组通过液态导热垫106直接安装于冷板201。
如图1所示，电芯的顶部、端部、侧面都布置有顶部防火层102、端板侧防火层108、侧板防火层104，分别通过模组上盖板101、侧板105和端板107将防火层固定在模组内部，可以预防单个模组的热失控影响其他模组发生热失控，本实施例使用的防火层的材料不限于气凝胶、云母、陶瓷纤维、碳化纤维等。
本实施例中，在模组的底部设计有液态导热垫106，通过双面胶贴敷在电芯103底部，可以在装包过程中直接安装在冷板201上面，不需要单独在冷板201上预装导热垫，简化了安装工艺。电芯103工作时，液态导热垫106可以将电芯103的热量传递到底部接触的冷板201。
本实施例中，电芯之间设计有相变材料301，由于相变材料301具有比较大的潜热，可以使电芯的温度更加的均匀，配合液冷对电芯进行冷板，可以有效的进行节能，同时当电池系统检测到电芯103疑似发生热失控的时候，液冷系统要开启，将热失控的热量从电芯103底部带走，防止热失控进一步恶化。
本实施例中，相变材料301之间设计有电芯间防火层302，电芯间防火层302具有一定的柔软度，防止电芯103的膨胀导致电芯受力，同时单个电芯103发生热失控的时候，和电芯103接触的相变材料301达到熔点后融化，相变材料301的熔化温度要小于电芯103的热失控温度，由固体变成液体，液体通过模组的缝隙流出模组，由于相变材料301之间防火层的存在，不至于影响其他电芯。

Claims (8)

1.一种防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，包括并列排布的电芯(103)所形成的电芯组，相邻电芯(103)之间设置有防火层，且电芯组的上端、侧面、端面都设置有防火层，底部设置液态导热垫(106)。
2.根据权利要求1所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，相邻两个电芯(103)的接触面上，分别设置一层相变材料(301)，该两层相变材料(301)之间设置一层电芯间防火层(302)。
3.根据权利要求1或2所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，电芯组的上端设置顶部防火层(102)，顶部防火层(102)的外侧设置模组上盖板(101)；电芯组的侧面设置侧板防火层(104)，侧板防火层(104)的外侧设置侧板(105)；电芯组的端面设置端板侧防火层(108)，端板侧防火层(108)的外侧设置端板(107)。
4.根据权利要求3所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，电芯组底部的液态导热垫(106)通过双面胶贴合在电芯(103)底面，且液态导热垫(106)的硬度为Shore0020～Shore0045，材质为导热硅胶。
5.根据权利要求4所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，所述锂离子电池模组通过液态导热垫(106)直接安装在冷板(201)上表面，液态导热垫(106)将电芯(103)的热量传递到底部接触的冷板(201)。
6.根据权利要求4所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，上盖板(101)、侧板(105)、端板(107)安装固定为一体，将防火层固定在模组内部。
7.根据权利要求4、5或6所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，所述相变材料(301)采用烷烃类、脂肪酸类、醇类或水合盐类相变材料，且相变材料(301)的熔化温度小于电芯(103)的热失控温度。
8.根据权利要求4、5或6所述防止热失控的锂离子电池模组，其特征在于，电芯间防火层(302)、顶部防火层(102)、侧板防火层(104)、端板侧防火层(108)所采用的防火材料为气凝胶、云母、陶瓷纤维或碳化纤维。
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