CN212461878U - 一种防止热失控蔓延电池模组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防止热失控蔓延电池模组结构，包括模组框架、热管理系统、电芯组件、导热胶，模组框架包括底板、上盖、侧板和端板，底板两侧分别固定连接两块侧板形成一体结构的底壳，底壳两端分别固定安装两块端板形成容纳腔，上盖固定安装至容纳腔顶部形成闭合的模组框架，热管理系统集成安装在模组框架内，电芯组件固定安装在模组框架内部，电芯组件和热管理系统之间设有导热胶，排气件固定安装至上盖下表面形成排气结构，电芯组件包括若干电芯和若干阻隔结构，本实用新型将排气结构、阻隔结构配合使用，有效的解决现有电池模组内部单体电芯或局部热失控致使整个电池包或整车热失控甚至发生爆炸的问题。

Description

一种防止热失控蔓延电池模组结构

技术领域

本实用新型属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种防止热失控蔓延电池模组结构。

背景技术

随着新能源汽车技术不断发展，国家对新能源蓄电池性能要求越来越高，如电池能量密度要求快速增加，循环寿命要求不断加大，在满足这些要求的同时许多动力电池导致的安全事故也越来越多。在极端条件下电芯发生热失控现象是不可避免的，但如果不发生电池包或系统的热失控蔓延行为的话，可以减少对电池系统和车辆的损害，特别是可以给车辆成员留下宝贵的逃生时间，因此如何快速导热及阻止电池的燃烧，是电池乃至新能源汽车领域需要解决的首要问题；目前，电池模组并未设计防止热失控的结构或者热失控防护较差，无法快速散热且及时阻断热失控蔓延，从而可能导致热失控扩散直至电池包或者整车爆炸，不能解决电芯因热量急剧上升造成的整个电池包或整车热失控风险和潜在爆炸威胁是当前新能源领域的最大弊端。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种防止热失控蔓延电池模组结构，将排气结构、阻隔结构配合使用，有效的解决现有电池模组内部单体电芯或局部热失控致使整个电池包或整车热失控甚至发生爆炸的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种防止热失控蔓延电池模组结构，包括模组框架、热管理系统、电芯组件、导热胶，模组框架包括底板、上盖、侧板和端板，底板两侧分别固定连接两块侧板形成一体结构的底壳，底壳两端分别固定安装两块端板形成容纳腔，上盖固定安装至容纳腔顶部形成闭合的模组框架，热管理系统集成安装在模组框架内，电芯组件固定安装在模组框架内部，电芯组件和热管理系统之间设有导热胶。

进一步的，模组框架内设有排气件，热管理系统集成安装至底板，排气件固定安装至上盖下表面形成排气结构，电芯组件和排气结构之间设有绝氧板，或者热管理系统集成安装至上盖，排气件固定安装至底板上表面形成排气结构，电芯组件和排气结构之间设有绝氧板5。

进一步的，热管理系统为液冷系统、风冷系统或者直冷系统等。

进一步的，排气件横截面呈波浪型，包括排气槽和限位槽，两个排气槽之间均通过限位槽连接，排气槽表面设有若干排气孔，若干排气槽与上盖之间形成若干排气通道。

进一步的，排气件与模组框架之间为激光焊接，或者胶接等固定连接方式。

进一步的，排气件为钢制材料或者其他可导热的金属材料。

进一步的，电芯组件包括若干电芯和若干阻隔结构，若干电芯之间设有若干阻隔结构，若干电芯通过导热胶连接至若干阻隔结构形成电芯组件。

进一步的，阻隔结构包括一号隔热板、二号隔热板和中部导热板，一号隔热板通过中部导热板连接至二号隔热板，一号隔热板和二号隔热板材质相同，为气凝胶或者玻璃纤维等其他隔热材料；中部导热板(423)的材质为铜或钨铜合金。

进一步的，中部导热板横截面呈倒T字型或L型，一号隔热板、二号隔热板分别安装至中部导热板两侧，底板设有与中部导热板相对应的卡槽，中部导热板底部卡接至模组框架的底板上的卡槽中，并且通过灌胶固定，中部导热板顶部胶接至排气结构。

进一步的，阻隔结构的数量为一个或两个或三个或多个，将电芯分隔成与阻隔结构数量相对应的区域。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构具有以下优势：

(1)本实用新型所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，排气结构形成散热通道将单体电芯热失控时散发的热量快速传导至所述模组外，绝氧材料可以防止模组内部热失控时氧气进入致使内部燃烧。

(2)本实用新型所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，阻隔结构可以阻止某电芯区域的热失控散发出的热量散至其他电芯区域，阻断了其他电芯由于热蔓延发生热失控的可能性，并通过导热结构将部分热气排至底板，通过热管理系统迅速散热，防止整个模组热失控及爆炸现象的出现。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构爆炸图；

图3为本实用新型实施例所述的排气件示意图；

图4为本实用新型实施例所述的排气结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的阻隔结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述的阻隔结构安装示意图；

图7为本实用新型实施例所述的阻隔结构将电芯分隔成2个区域示意图；

图8为本实用新型实施例所述的阻隔结构将电芯分隔成4个区域示意图；

图9为本实用新型实施例所述的阻隔结构将电芯分隔成若干区域示意图。

附图标记说明：

1、模组框架；11、底板；12、上盖；13、侧板；14、端板；2、排气件； 21、排气槽；22、限位槽；23、排气孔；3、导热胶；4、电芯组件；41、电芯；42、阻隔结构；421、一号隔热板；422、二号隔热板；423、中部导热板；5、绝氧板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种防止热失控蔓延电池模组结构，如图1至图9所示，包括模组框架 1、热管理系统、导热胶3、电芯组件4，模组框架1包括底板11、上盖12、侧板13和端板14，底板11两侧分别固定连接两块侧板13形成一体结构的底壳，底壳两端分别固定安装两块端板14形成容纳腔，上盖12固定安装至容纳腔顶部形成闭合的模组框架1，热管理系统集成安装在模组框架1内，电芯组件4固定安装在模组框架1内部，电芯组件4和热管理系统之间设有导热胶3，可以将电芯散发出的热量尽快散至模组框架。

模组框架1内设有排气件2，热管理系统集成安装至底板11，排气件2 固定安装至上盖12下表面形成排气结构，电芯组件4和排气结构之间设有绝氧板5；或者热管理系统集成安装至上盖12，排气件2固定安装至底板11 上表面形成排气结构，电芯组件4和排气结构之间设有绝氧板5，优选的，当排气件2固定安装至底板11时，在绝氧板5和电芯组件4之间设有镂空散热板，可以让电芯更顺利的散热，给电芯更好的保护。

热管理系统为液冷系统、风冷系统或者直冷系统，液冷系统、风冷系统或者直冷系统等，以上所述均为市场中已经成熟使用的技术。

排气件2横截面呈波浪型，包括排气槽21和限位槽22，两个排气槽21 之间均通过限位槽22连接，排气槽21表面设有若干排气孔23，若干排气槽 21与上盖12之间形成若干排气通道，排气件2不限于和上盖12集成安装，也可以和底板11集成安装，底板11与排气件2集成安装与上文中所述上盖 12和热管理系统集成安装为对应关系；排气孔23用于将电芯热量从内部传递到排气通道中去，进行排气散热。

排气件2与模组框架1之间为激光焊接，或者胶接等，根据不同的加工情况选择不同的固定连接方式。

排气件2为钢制材料或者其他可导热的金属材料，材料的选择具有多样性，用于抵抗热失控电池组的高温气体并进行迅速热量传导。

电芯组件4包括若干电芯41和若干阻隔结构42，若干电芯41之间设有若干阻隔结构42，若干电芯41通过导热胶3连接至若干阻隔结构42形成电芯组件4可以将电芯散发出的热量尽快散至模组框架，然后进一步散至热管理系统，迅速降温。

阻隔结构42包括一号隔热板421、二号隔热板422和中部导热板423，一号隔热板421通过中部导热板423连接至二号隔热板422，一号隔热板421 和二号隔热板422材质相同，为气凝胶或者玻璃纤维等其他隔热材料；中部导热板423的材质为导热性能良好的金属材料，如铜或钨铜合金等材质。

中部导热板423横截面呈倒T字型或L型，一号隔热板421、二号隔热板422分别安装至中部导热板423两侧，底板11设有与中部导热板423相对应的卡槽，中部导热板423底部卡接至模组框架1的底板11上的卡槽中，并且通过灌胶固定，中部导热板423顶部胶接至排气结构；中部导热板423 横截面也可呈L型等便于连接至底板11的结构。

如图6至图9所示，阻隔结构42的数量为一个或两个或三个或多个，将电芯41分隔成与阻隔结构42数量相对应的区域，当电芯41或局部发生热失控时，热气扩散至阻隔结构42，通过隔热材料阻断大量热气的通过，当中部导热板423的所接触热量过大时，可能会导致隔热材料失效，从而使热气通过，由中部导热板423将热量向底部传导，通过热管理系统迅速进行降温，阻断其他区域发生热失控蔓延的可能性。

一种防止热失控蔓延电池模组结构，实施例一，热管理系统集成安装至上盖12，排气件2固定安装至底板11上表面形成排气结构，电芯41组件4 固定安装在模组框架1内部，电芯41组件4和热管理系统之间设有导热胶3，电芯41组件4和排气结构之间设有绝氧板5，当电池模组中某一电芯41发生短路触发热失控，电芯41周围气体温度快速升高，在向外扩散时由于阻隔结构42的一号隔热板421、二号隔热板422，阻止大部分热气向其他电芯区域蔓延，当热量过大时，一号隔热板421、二号隔热板422失效，通过一号隔热板421、二号隔热板422的热气由中部导热板423排到热管理系统中，可以降低热失控电芯41向周围电芯41蔓延的气体温度；热气上升通过排气孔23迅速蔓延到排气通道中，并通过排气通道排出电池模组，降低模组内部压力，绝氧板5阻止氧气接触电芯，防止爆炸，延缓热失控风险；隔热、导热、绝氧及排气相配合，达到有效阻止热失控蔓延的效果，避免发生电池包或整车爆炸现象。

实施例二，热管理系统集成安装至上盖12，排气件2固定安装至底板 11上表面形成排气结构，电芯41组件4固定安装在模组框架1内部，电芯 41组件4和热管理系统之间设有导热胶3，电芯41组件4和排气结构之间设有绝氧板5，本实施例二的工作原理与实施例一描述的工作原理相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：包括模组框架(1)、热管理系统、导热胶(3)、电芯组件(4)，模组框架(1)包括底板(11)、上盖(12)、侧板(13)和端板(14)，底板(11)两侧分别固定连接两块侧板(13)形成一体结构的底壳，底壳两端分别固定安装两块端板(14)形成容纳腔，上盖(12)固定安装至容纳腔顶部形成闭合的模组框架(1)，热管理系统集成安装在模组框架(1)内，电芯组件(4)固定安装在模组框架(1)内部，电芯组件(4)和热管理系统之间设有导热胶(3)。

2.根据权利要求1所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：模组框架(1)内设有排气件(2)，热管理系统集成安装至底板(11)，排气件(2)固定安装至上盖(12)下表面形成排气结构，电芯组件(4)和排气结构之间设有绝氧板(5)，或者热管理系统集成安装至上盖(12)，排气件(2)固定安装至底板(11)上表面形成排气结构，电芯组件(4)和排气结构之间设有绝氧板(5)。

3.根据权利要求1所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：热管理系统为液冷系统、风冷系统或者直冷系统等。

4.根据权利要求2所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：排气件(2)横截面呈波浪型，包括排气槽(21)和限位槽(22)，两个排气槽(21)之间均通过限位槽(22)连接，排气槽(21)表面设有若干排气孔(23)，若干排气槽(21)与上盖(12)之间形成若干排气通道。

5.根据权利要求4所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：排气件(2)与模组框架(1)之间为激光焊接，或者胶接等固定连接方式。

6.根据权利要求5所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：排气件(2)为钢制材料。

7.根据权利要求1所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：电芯组件(4)包括若干电芯(41)和若干阻隔结构(42)，若干电芯(41)之间设有若干阻隔结构(42)，若干电芯(41)通过导热胶(3)连接至若干阻隔结构(42)形成电芯组件(4)。

8.根据权利要求7所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：阻隔结构(42)包括一号隔热板(421)、二号隔热板(422)和中部导热板(423)，一号隔热板(421)通过中部导热板(423)连接至二号隔热板(422)，一号隔热板(421)和二号隔热板(422)材质相同，为气凝胶或玻璃纤维；中部导热板(423)的材质为铜或钨铜合金。

9.根据权利要求8所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：中部导热板(423)横截面呈倒T字型或L型，一号隔热板(421)、二号隔热板(422)分别安装至中部导热板(423)两侧，底板(11)设有与中部导热板(423)相对应的卡槽，中部导热板(423)底部卡接至模组框架(1)的底板(11)的卡槽中，并且通过灌胶固定，中部导热板(423)顶部胶接至排气结构。

10.根据权利要求8所述的一种防止热失控蔓延电池模组结构，其特征在于：阻隔结构(42)的数量为一个或多个，将电芯(41)分隔成与阻隔结构(42)数量相对应的区域。

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