CN212810476U - 一种安全型动力电池模组 - Google Patents

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张福增
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Abstract

本实用新型提供了一种安全型动力电池模组，包括外壳、安全构件、电池单元和电池堆叠单元，电池单元，由多个单体电芯和多个缓冲机构交替堆叠形成；电池单元组，由多个电池单元依次堆叠组成，其两侧设有绝缘件；安全构件，用于包覆电池单元组的侧面和顶面；外壳，用于包裹并容纳电池单元组、安全构件和绝缘件。本实用新型所述的安全型动力电池模组，一方面防止电芯从强度薄弱点顶面喷发带来的火焰蔓延；另一方面，当模组内一个电池单元热失控时，每个电池单元主体面和电池单元主体面之间的安全构件起到隔热作用，延缓相邻电池单元热失控时间或阻止相邻电池单元热失控。

Description

一种安全型动力电池模组
技术领域
本实用新型属于动力电池技术领域，尤其是涉及一种安全型动力电池模组。
背景技术
随着新能源行业的发展，电动汽车的应用越来越广泛。而软包锂离子电池因具有重量轻、比容量高、安全性能好、内阻小、设计灵活等优点，在市场上广泛得到使用。当然，电动汽车的续航里程、电池的稳定性和安全性越来越得到人们的关注。随着锂离子电池能量密度的提高，尤其是高能量的锂离子电池过度充电时，锂离子电池可能会引起过电流和过热，从而可能导致爆炸或着火。如何提高电动汽车的安全性，万一锂离子电池爆炸或着火，如何延缓锂离子电池爆炸或着火时间，使驾驶员和乘客逃生，成为今后电动汽车发展的关键。目前的电池模组，大部分是多个单体锂离子电池堆叠形成多个电池单元的电池模组，缺少改善安全构件。如果任何一个单体电池单元由于过电流和过热而发生爆炸或着火，则火焰蔓延到相邻的其他正常工作的电池单元，导致多个电池单元串联爆炸。进一步蔓延至整个电池包及其他设备，使用户面临发生安全事故的危险。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种安全型动力电池模组，以提供一种能够延缓相邻电池单元热失控时间、阻止相邻电池单元热失控的安全型动力电池模组。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种安全型动力电池模组，包括外壳、安全构件、电池单元和电池堆叠单元，
电池单元，由多个单体电芯和多个缓冲机构交替堆叠形成；
电池单元组，由多个电池单元依次堆叠组成，其两侧设有绝缘件；
安全构件，用于包覆电池单元组的侧面和顶面；
外壳，用于包裹并容纳电池单元组、安全构件和绝缘件。
进一步的，所述绝缘件为云母片，云母片贴在电池单元组两侧。
进一步的，所述安全构件为气凝胶薄毡。
进一步的，所述安全构件呈“∩”和“－”结构交替存在，“∩”形结构包覆电池单元的主体面和顶面，“－”形结构包覆相邻单元的顶面。
进一步的，所述安全构件呈“∣”和“－”结构存在，“∣”形结构包覆电池单元的主体面，“－”形结构包覆电池单元的顶面。
进一步的，所述安全构件呈“┌”形状,将电池单元的主体面和顶面包覆起来。
进一步的，所述单体电芯和缓冲机构为一对一交替堆叠或多对一交替堆叠。
相对于现有技术，本实用新型所述的安全型动力电池模组具有以下优势：
(1)本实用新型所述的安全型动力电池模组，安全构件存在的三种结构，将电池单元的主体面和顶面包覆起来，确保相邻电池单元和各电池单元的顶面均有安全构件，一方面防止电芯从强度薄弱点顶面喷发带来的火焰蔓延；另一方面，当模组内一个电池单元热失控时，每个电池单元主体面和电池单元主体面之间的安全构件起到隔热作用，延缓相邻电池单元热失控时间或阻止相邻电池单元热失控。
(2)本实用新型所述的安全型动力电池模组，与传统的散热路径电芯-导热垫-散热铝板-外壳-液冷系统相比，减少了传热路径，提高了散热效果。
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安全型动力电池模组第一实施例的截面图；
图2为本实用新型实施例所述的单体电芯的示意图；
图3为本实用新型实施例所述的池单元的的爆炸图；
图4为本实用新型实施例所述的池单元的的示意图；
图5为本实用新型实施例所述的安全型动力电池模组第二实施例的截面图；
图6为本实用新型实施例所述的安全型动力电池模组第三实施例的截面图；
图7为本实用新型实施例所述的气凝胶分子示意图。
附图标记说明：
1-安全构件；2-单体电芯；21-电芯电极；22-折边；3-缓冲机构；4-外壳；5-双组份导热胶；6-云母片。
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。
一种安全型动力电池模组，如图1至图7所示，包括外壳4、安全构件1、电池单元和电池堆叠单元，
电池单元，多个单体电芯2和多个缓冲机构3交替堆叠形成；
电池单元组，由多个电池单元组组成，其两侧设有绝缘件；
安全构件1，用于包覆电池单元组的侧面和顶面；
外壳4，用于包裹并容纳电池单元组、安全构件和绝缘件。
绝缘件为云母片6，云母片6贴在电池单元组两侧，既能将电池单元和外壳4绝缘，又防止单体电芯2失控时引起的高温传输到外壳4，避免引起相邻模组热失控。
如附图2所示，单体电芯2主体为长方体结构，两侧焊接有电芯电极21，顶部有折边22，两侧电芯电极21处和折边22处均具有单体电芯2封边，封边处为单体电芯2强度薄弱点，若电芯热失控，最先在这三处喷发引起火焰。与传统的四边封电芯减少了一个热失控方向。
单体电芯2和缓冲机构3可以是一对一的而关系，也可以是多对一的关系，只要满足单体电芯的应用即可。电池单元内部单体电芯数量可根据电芯体系和热失控反应剧烈情况设定。所述缓冲机构3包括缓冲耐火涂层、基材和缓冲垫，缓冲机构从上至下依次涂覆或粘结的顺序为：缓冲耐火涂层、基材、缓冲垫、基材、缓冲耐火涂层，缓冲耐火涂层为膨胀型防火涂料。
安全构件1呈“┌”形状或“∩”和“－”结构交替存在或“∣”和“－”结构存在，将电池单元的主体面和顶面包覆起来，确保相邻电池单元和各电池单元的顶面均有安全构件1，一方面防止电芯2从强度薄弱点顶面喷发带来的火焰蔓延。另一方面，当模组内一个电池单元热失控时，每个电池单元主体面和电池单元主体面之间的安全构件1起到隔热作用，延缓相邻电池单元热失控时间或阻止相邻电池单元热失控。
安全构件1可以是气凝胶薄毡，该气凝胶薄毡由无机纤维与气凝胶复合而成。如图7所示，气凝胶的孔径大约是20～50nm，小于空气分子的平均自由程，可以达到类真空的隔热效果。由气凝胶为主制成的气凝胶薄毡继承了良好的隔热性能，其阻燃等级达到V0，能有效防止火焰蔓延。气凝胶薄毡具有厚度可控、掉粉少、易于切割成型等优点，故加工成本低。
外壳4整体为铝合金结构，即可一体式挤出来料，也可通过焊接连接形成包容腔包裹并容纳电池单元组、安全构件1和云母片6，良好的刚度强度支撑起整个电池模组，轻量化材料的使用，提升了模组的质量能量密度。双组份导热胶5被灌在外壳4底部，用于连接外壳4和单体电芯，电芯热量通过其传输到外壳4底部，进而传送到系统液冷系统，与传统的散热路径电芯-导热垫-散热铝板-外壳-液冷系统相比，减少了传热路径，提高了散热效果。
第一实施例中，如图3和4所示，优选的，单体电芯2和缓冲机构3依次堆叠后，安全构件1呈“┌”形状,将电池单元的主体面和顶面包覆起来，确保相邻电池单元和各电池单元的顶面均有安全构件1，一方面防止单体电芯2从强度薄弱点顶面喷发带来的火焰蔓延。另一方面，当模组内一个电池单元热失控时，每个电池单元主体面和电池单元主体面之间的安全构件1起到隔热作用，延缓相邻电池单元热失控时间或阻止相邻电池单元热失控。每个电池单元由多个单体电芯2和多个缓冲机构3组成，单体电芯2和缓冲机构4可以是一对一的而关系，也可以是多对一的关系，只要满足单体电芯的应用即可。电池单元内部单体电芯数量可根据电芯体系和热失控反应剧烈情况设定。
第二实施例中，如图5所示，安全构件1可以呈“∩”和“－”结构交替存在，“∩”形结构包覆电池单元的主体面和顶面，“－”形结构包覆相邻单元的顶面。
第三实施例中，如图6所示，改善安全构件1也可以呈“∣”和“－”结构存在，“∣”形结构包覆电池单元的主体面，“－”形结构包覆电池单元的顶面。图5和图6结构均确保相邻电池单元和各电池单元的顶面均有安全构件1。
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 (7)

1.一种安全型动力电池模组，其特征在于：包括外壳、安全构件、电池单元和电池堆叠单元，
电池单元，由多个单体电芯和多个缓冲机构交替堆叠形成；
电池单元组，由多个电池单元依次堆叠组成，其两侧设有绝缘件；
安全构件，用于包覆电池单元组的侧面和顶面；
外壳，用于包裹并容纳电池单元组、安全构件和绝缘件。
2.根据权利要求1所述的一种安全型动力电池模组，其特征在于：绝缘件为云母片，云母片贴在电池单元组两侧。
3.根据权利要求1所述的一种安全型动力电池模组，其特征在于：安全构件为气凝胶薄毡。
4.根据权利要求1所述的一种安全型动力电池模组，其特征在于：安全构件呈“∩”和“－”结构交替，“∩”形结构包覆电池单元的主体面和顶面，“－”形结构包覆相邻单元的顶面。
5.根据权利要求1所述的一种安全型动力电池模组，其特征在于：安全构件呈“∣”和“－”结构，“∣”形结构包覆电池单元的主体面，“－”形结构包覆电池单元的顶面。
6.根据权利要求1所述的一种安全型动力电池模组，其特征在于：安全构件呈“┌”形,将电池单元的主体面和顶面包覆起来。
7.根据权利要求1所述的一种安全型动力电池模组，其特征在于：单体电芯和缓冲机构为一对一交替堆叠或多对一交替堆叠。
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