CN212366062U - 一种隔热片、电池包及电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种隔热片,包括层叠连接的吸热层和隔热层,吸热层包含相变材料,还包括均温层,均温层、吸热层和隔热层依次层叠连接,均温层与吸热层之间为热熔连接,吸热层与隔热层之间为热熔连接。本实用新型解决了电池模组或电芯热失控而导致相邻电池模组或电芯的热失控等问题,能够有效地切断传热路径,避免相邻电池达到热失控温度点,有效抑制整包热失控,增加电池包的安全性能,而且满足轻量化需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池包设计技术领域,尤其涉及隔热片、包含隔热片的电池包及包含电池包的电动车辆。
背景技术
锂离子电池拥有容量高、循环寿命长、输出电压高、无记忆效应、可快速充放电、无环境污染等优势。目前新能源汽车大都使用锂电池提供动力。在使用过程中当电池系统中一颗电池发生内短路,形成单电池热失控时,而后形成电池模组热失控,其释放出的巨大热量会导致相邻的电池或电池模组发生热失控,导致电池系统着火、爆炸等严重灾害。因此,抑制电池包的热失控扩散成为电动汽车安全性的一个重要研究方向。
现有技术公开了一种电池模组及电池模组相变储能隔片,相邻两个电芯之间和/或电芯的侧面与对应的箱体内侧面之间夹设有相变储能隔片,相变储能隔片包括前导热片、后导热片和夹设在前导热片、后导热片之间的环形隔热片,环形隔热片的内侧壁与前导热片、后导热片的对应端面围成封装空间,封装空间内设置有相变储能材料。该技术方案可以解决电池模组中电芯冷却效果差的问题,但并不能解决电池模组中或者电池模组间的热失控扩散问题。
实用新型内容
本实用通过实施例提出了技术方案,以延缓单个电池模组或电芯热失控而导致相邻电池模组或电芯的热失控,延缓和抑制电池包内的热失控扩散。
在一方面,本实用的实施例提供了一种隔热片,包括层叠连接的吸热层和隔热层,吸热层包含相变材料。
吸热层的相变材料可以相变吸收热量,隔热层阻隔从吸热层传递过来的热量。
在一种可实施的方式中,隔热片还包括均温层,均温层、吸热层和隔热层依次层叠连接。通常,均温层与吸热层之间可以为热熔连接,吸热层与隔热层之间可以为热熔连接。
均温层将从热反射层传递过来的热量吸收并且均匀传递到吸热层,防止吸热层被烧穿。
在另一种可实施的方式中,隔热片还包括热反射层,热反射层包含高反射率材料,热反射层设置在均温层上远离吸热层的一侧。
热反射层、均温层、吸热层和隔热层依次层叠连接,热反射层起到反射热量的作用。
在第二方面,本实用的实施例提供了一种隔热片,包括层叠连接的吸热层和隔热层,吸热层包含相变材料,还包括热反射层,热反射层包含高反射材料,热反射层设置在吸热层上远离隔热层的一侧。
热反射层、吸热层和隔热层依次层叠连接,热反射层反射热量,吸热层通过相变吸收从热反射层传递过来的热量,隔热层阻隔吸热层传递过来的热量。
第三方面,本实用的实施例提供了一种电池包,利用上述隔热片,至少包括相邻设置的电池模组A和电池模组B,电池模组A和电池模组B之间设置隔热片。
电池模组A和电池模组B也可以为电池模组内的电芯A和电芯B,隔热片阻隔相邻电池模组或者电芯之间的热传递。
电池模组A和电池模组B均包括端面和侧面,隔热片设置在侧面上。
隔热片包括背胶层,背胶层一侧与隔热层连接,背胶层另一侧和电池模组A或者电池模组B连接。
在一种可实施的方式中,电池模组A和电池模组B之间设置有隔热片A和隔热片B,隔热片A的背胶层与电池模组A连接,隔热片B的背胶层电池模组B连接,隔热片A或隔热片B一体成型。
每一个电池模组或电芯上都连接有隔热片,隔热片根据电池模组或电芯的形状一体成型。
第四方面,本实用的实施例还提供了一电动车辆,设置有上述电池包。
本实用新型的有益效果:与现有技术相比,本实用新型的隔热片通过各层之间共同作用,能够有效地切断传热路径,避免相邻电池达到热失控温度点,有效抑制整包热失控,增加电池包的安全性能,而且满足轻量化需求。
附图说明
图1为吸热层和隔热层示意图;
图2为均温层、吸热层和隔热层示意图;
图3为热反射层、均温层、吸热层和隔热层结构示意图;
图4为均温层与隔热层连接示意图;
图5为热反射层、吸热层和隔热层结构示意图;
图6为相邻电池模组之间设置隔热片的示意图;
图7为电池包结构示意图;
图8为图7中X的放大示意图;
图9为电池模组顶面和侧面示意图。
附图标记说明:
图中,11-电池模组A,12-电池模组B,2-隔热片,21-热反射层,22-均温层,23-吸热层,24-隔热层,25-背胶层,26-隔热片A,27-隔热片B,31-端面,32-侧面。
具体实施方式
以下的具体实施例对本实用新型进行了详细的描述,然而本实用新型并不限制于以下实施例。
如图1所示,本实施例提供一种隔热片,包括层叠连接的吸热层23和隔热层24,吸热层23包含相变材料,隔热层24包括气凝胶和封装气凝胶的保护层,保护层为聚酰亚胺薄膜或者玻纤布,封装气凝胶形成层片状。吸热层23的相变材料常温下为固态,吸热层23的相变材料特点是具备大比热容,能够相变吸收大量的热量。在电池发生热失控时,吸热层23吸热相变转变为气相能够阻隔热量,之后吸热层23固相体积变小,形成气体层,气体层能够再次起到阻隔热量的作用。本实施例中吸热层23选用的相变材料物性参数如下:密度2100kg/m3,固液相变温度78.5℃,固液相变焓值275j/g,汽液相变温度100℃,汽液相变焓值500j/g。隔热层24具备低的导热系数。热源所产生的热量经过吸热层23的吸收和阻隔作用,残余的热量穿过吸热层23,进入隔热层24,隔热层24的低导热性能有效的隔离残余热量。气凝胶选用密度为2.5-3.5kg/m3,导热系数为0.010-0.020W/(m·K),熔点1300-1500℃。其中气凝胶优选为密度3kg/m3,导热系数0.016W/(m·K),熔点1400℃。保护层既能够起到封装气凝胶的作用,又能够对气凝胶进行定型保护,便于其与吸热层23之间的连接。
如图2所示,本实施例还包括均温层22,均温层22、吸热层23和隔热层24依次层叠连接,均温层22与吸热层23之间为热熔连接,吸热层23与隔热层24之间为热熔连接,热熔连接是指将吸热层23的两个接触面加热到液化温度后冷却凝固,实现吸热层23与均温层22和隔热层24的固定连接。
其中吸热层23相变为气相后包括以下两种状态:
状态一、当热量通过均温层22的作用传递至吸热层23,吸热层23部分相变形成气相,从而在吸热层23的内部形成多个独立的气体层,气体层通过吸热层23的固相以及相邻的均温层22和隔热层24维持,气体层能够实现热辐射的再次隔绝。
状态二、当热量通过均温层22的作用传递至吸热层23,吸热层23相变形成气相,使得吸热层23的内部形成一个连续的气体层,即连续的气体层使得相邻的均温层22与隔热层24脱离,气体层中的气体散去,带走大量的热,进一步保护了与该隔热片2连接的电池模组的安全。
如图3所示,本实施例还包括热反射层21,热反射层21包含高反射率材料,热反射层21设置在均温层22上远离吸热层23的一侧。热反射层21以粉末喷涂固化的形式与均温层22连接,热反射层21具备高反射率、厚度薄、质量轻的特点,高反射率能有效地反射热源所产生的高温辐射热量,减小进入热反射层21的辐射热量。由于辐射热量与温度的四次方之差成正比,所以热失控后的高温热源对低温的正常模组的辐射热能大,每平米辐射热功率Q=εσ(T1 4-T2 4),非金属表面的反射率约为0.9,高发射率的铝箔表面反射率小于0.1,所以同样在高温点温度1200℃,低温点温度30℃,每平方米有无高发射率的铝箔的辐射热功率之差为ΔQ=0.9×5.678×10-8×(14734-3034)-0.1×5.678×10-8×(14734-3034)=213.2kW)。故而使用高反射率材料的热反射层21相比普通材料能够有效的反射辐射热能,可选的热反射层21可以选用高反射膜。
如图4所示,本实施例的均温层22上靠近吸热层23的表面设有数个凸起和/或凹坑。均温层22为石墨,厚度为0.017mm~2mm。在吸热层23和均温层22热熔连接时,凸起和/或凹坑能够增大均温层22和吸热层23之间的接触面积,使得其热熔连接更加的稳定,也增大了这两层之间的热接触面积,增加了均温层22的均温效果,提高了吸热层23的吸热面积和效果。均温层22将传递到其的热辐射均匀的传导至吸热层23上,由于电池热失控发生分布具有随机性,故高温点具有随机性,热量经过热反射层21的反射后还会有残余,残余的热量传递到均温层22上,而均温层22的结构特点为导热速率快,能够起到快速均热的作用,使得热量均匀传导至吸热层23,提高吸热层23整体耐高温损伤能力。均温层22可选用天然石墨,厚度为0.04mm~2mm,导热系数300~700W/(m·K),也可选用人工石墨,厚度0.017mm~0.04mm,导热系数700~1500W/(m·K)。
本实施例的工作原理是隔热片2的热反射层21反射热量,形成第一步热量的阻隔,均温层22将热反射层21传递过来的热量吸收并且均匀传递到吸热层23,吸热层23相变吸收均温层33传递的热量,形成第二步热量的阻隔,隔热层24内的气凝胶具有隔热效果,形成第三步热量的阻隔,层叠结构的隔热片2中每层结构各自具备各自的特点,共同作用以实现优异的隔热效果。
如图5所示,本实施例提供一种隔热片,包括层叠连接的吸热层23和隔热层24,吸热层23包含相变材料,还包括热反射层21,热反射层21包含高反射率材料,热反射层21设置在吸热层22上远离隔热层23的一侧。隔热片2具有三层结构,热反射层21以粉末形式喷附在吸热层23上或者以高反射膜的形式层叠连接在吸热层23上,吸热层23与隔热层24之间热熔连接,三层共同起到隔热和保护的作用。
本实施例提供一种隔热片的制备方法,包括以下步骤,
步骤一,将相变材料制成所需的吸热层23形状,
步骤二,通过保护层封装气凝胶制成所需的隔热层24形状,
步骤三,将吸热层23的一面加热至液化温度使其表面液化,随后与隔热层24进行热熔连接,
步骤四,将导热材料制成所需的均温层22形状,在均温层22一面设置数个凸起和/或凹坑,
步骤五,将吸热层23上远离隔热层24的一面加热至液化温度使其表面液化,随后与均温层22的该面热熔连接,
步骤六,以高反射材料粉末喷附的形式或以高反射膜与均温层22上远离吸热层23的一面连接的形式从而形成热反射层21。
如图3所示,最终形成具有四层结构的隔热片2,分别依次为热反射层21、均温层22、吸热层23和隔热层24,四层共同作用实现隔热效果。
本实施例还提供一种隔热片的制备方法,除了包含上述步骤一、步骤二和步骤三之外,还包括以下步骤,
步骤四,以高反射材料粉末喷附的形式或以高反射膜与吸热层23上远离隔热层24的一面连接的形式从而形成热反射层21,
如图5所示,最终形成具有三层结构的隔热片2,分别依次为热反射层21、吸热层23和隔热层24,三层共同作用实现隔热效果。
如图6所示,本实施例提供一种电池包,利用具有上述任一一种的隔热片,包括相邻设置的电池模组A11和电池模组B12,电池模组A11和电池模组B12之间设置隔热片2。电池模组A11和电池模组B12也可以为电芯A和电芯B,即包括相邻设置的电芯A和电芯B,电芯A和电芯B之间设置隔热片2,隔热片2的主要作用是阻隔相邻模组或者电芯传递过来的热量。
如图7和8所示,本实施例电池包中隔热片2包括背胶层25,背胶层25一侧与隔热层24连接,背胶层25另一侧和电池模组A11或者电池模组B12连接。电池模组A11和电池模组B12之间设置有隔热片A26和隔热片B27,隔热片A26的背胶层25与电池模组A11连接,隔热片B27的背胶层25与电池模组B12连接,隔热片A26或隔热片B27一体成型且分别装配在电池模组A11或电池模组B12上。背胶层25使用双面背胶,便于隔热片2在电池系统中的装配使用。由于电池模组热失控高温防护立足于一个较为复杂的空间结构,所以隔热片2根据电池模组侧面的形状结构进行预处理制成相配合的结构。其中隔热片2的结构具有非对称性,隔热片2由热反射层21向隔热层24方向称为顺向,反之则为逆向。逆向的效果较顺向较差,故而优选的两个相邻电池模组或电芯上分别设置隔热片2,从而达到相互隔热的优异效果。
如图9所示,电池模组A11和电池模组B12均包括端面31和侧面32,隔热片2设置在侧面32上。电池模组A11或电池模组B12包括有一对端面31,端面31处设置有端板,端面31上具有模组的总极或者电芯的电极,模组或电芯上位于两个端面31之间的外表面称为侧面32,隔热片2设置在侧面32上用以保护模组或电芯,可选的模组侧面32上安装侧板,至少有一个侧面32作为固定模组的安装面,安装面处可以不设置隔热片2。
本实用的实施例还提供了一种电动车辆,设置有上述电池包。
以上所述,仅为本实用新型的一些具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可容易想到的变化或替换。本实用新型的保护范围以权利要求书的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种隔热片,其特征在于,包括层叠连接的吸热层(23)和隔热层(24),所述吸热层(23)包含相变材料,所述隔热层(24)包括气凝胶和封装所述气凝胶的保护层。
2.根据权利要求1所述的一种隔热片,其特征在于,还包括均温层(22),所述均温层(22)、所述吸热层(23)和所述隔热层(24)依次层叠连接。
3.根据权利要求1所述的一种隔热片,其特征在于,还包括热反射层(21),所述热反射层(21)包含高反射率材料,所述热反射层(21)设置在所述吸热层(23)上远离所述隔热层(24)的一侧。
4.一种隔热片,其特征在于,包括层叠连接的吸热层(23)和隔热层(24),所述吸热层(23)包含相变材料,还包括均温层(22),所述均温层(22)、所述吸热层(23)和所述隔热层(24)依次层叠连接。
5.一种隔热片,其特征在于,包括层叠连接的吸热层(23)和隔热层(24),所述吸热层(23)包含相变材料,还包括热反射层(21),所述热反射层(21)包含高反射率材料,所述热反射层(21)设置在所述吸热层(23)上远离所述隔热层(24)的一侧。
6.根据权利要求2或4所述的一种隔热片,其特征在于,还包括热反射层(21),所述热反射层(21)包含高反射率材料,所述热反射层(21)设置在所述均温层(22)上远离所述吸热层(23)的一侧。
7.根据权利要求2或4所述的一种隔热片,其特征在于,所述均温层(22)上靠近所述吸热层(23)的表面设有数个凸起和/或凹坑。
8.根据权利要求2或4所述的一种隔热片,其特征在于,所述均温层(22)为石墨,厚度为0.017mm~2mm。
9.根据权利要求1所述的一种隔热片,其特征在于,所述保护层为聚酰亚胺薄膜或者玻纤布,封装所述气凝胶形成层状。
10.根据权利要求1或4或5所述的一种隔热片,其特征在于,还包括背胶层(25),所述背胶层(25)与所述隔热层(24)连接。
11.一种电池包,其特征在于,至少包括相邻设置的电池模组A(11)和电池模组B(12),所述电池模组A(11)和所述电池模组B(12)之间设置隔热片(2),所述隔热片(2)包括层叠连接的吸热层(23)和隔热层(24),所述吸热层(23)包含相变材料。
12.根据权利要求11所述的一种电池包,其特征在于,所述电池模组A(11)和电池模组B(12)均包括端面(31)和侧面(32),所述隔热片(2)设置在所述侧面(32)上。
13.根据权利要求11所述的一种电池包,其特征在于,所述隔热片(2)包括背胶层(25),所述背胶层(25)一侧与所述隔热层(24)连接,所述背胶层(25)另一侧和所述电池模组A(11)或者所述电池模组B(12)连接。
14.根据权利要求13所述的一种电池包,其特征在于,所述电池模组A(11)和所述电池模组B(12)之间设置有隔热片A(26)和隔热片B(27),所述隔热片A(26)的所述背胶层(25)与所述电池模组A(11)连接,所述隔热片B(27)的所述背胶层(25)所述电池模组B(12)连接。
15.一种电池包,其特征在于,至少包括相邻设置的电芯A和电芯B,所述电芯A和所述电芯B之间设置隔热片(2),所述隔热片(2)包括层叠连接的吸热层(23)和隔热层(24),所述吸热层(23)包含相变材料。
16.一种电动车辆,其特征在于,包括根据权利要求11-15中的任一项所述的电池包。
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CN202020402920.7U CN212366062U (zh) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 一种隔热片、电池包及电动车辆 |
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2020
- 2020-03-26 CN CN202020402920.7U patent/CN212366062U/zh active Active
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GR01 | Patent grant | ||
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