CN214411374U - 电池热失控防护结构及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池热失控防护结构，包括箱体以及位于所述箱体内的至少一个电池模组，所述箱体内设有排气散热装置和至少一个防护罩，所述防护罩与所述电池模组数量相同且一一对应，每个电池模组位于一个对应的防护罩内；每个防护罩设有开口，所述箱体设有排气散热口，所述排气散热装置内设有至少一个独立的通道，每个通道的两端分别设有入口和出口，每个通道的入口与一个所述防护罩的开口连通，每个通道的出口与所述排气散热口连通。本实用新型还提供一种电池包。

Description

电池热失控防护结构及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池热失控防护结构及电池包。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，作为电动汽车心脏的动力电池成为研究的热点。锂离子电池由于具有高电压、高比能量、良好的循环性能和清洁无污染等优点，被广泛应用于电动汽车领域。随着市场对高能量密度动力电池系统的需求越来越高，对于动力电池的安全要求也日益提高。

现有技术中一个电池箱中往往设置有多个电池模组及上百片电芯单体，一旦其中一片电芯单体或其中一个电池模组发生热失控起火，会快速扩展到其它电池模组，进而蔓延至整个电池箱，使整个电池箱起火。同时，当电池热失控时会造成电池箱内的热量快速积聚，导致电池箱的内部温度及气压急剧升高，如果箱体内的气压及热量无法得到快速释放，可能会导致电池箱发生爆炸，最终危及车辆和乘客安全。

现有技术中电池箱内电池模组间的热失控防护多数采用在电池模组间增添隔热材料的方式，但这种方式无法起到明显的效果。一方面，当电池模组发生热失控时，热量会积聚在电池箱内部，导致其它正常电芯的温度快速升高而无法正常工作，而且失控的电池模组一旦起火，火焰会快速地在箱内蔓延，进而触发其余电池模组全部起火；另一方面，市场上多数电池模组尤其是柔性电池模组，触发热失控时其热扩展及火焰蔓延方向无法确定，仅采用在电池模组间增添隔热材料的方式无法解决电池模组在热失控时热扩展及火焰蔓延的方向无法确定的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池热失控防护结构及电池包，旨在解决上述背景技术存在的不足，通过将电池模组置于防护罩内，并在排气散热装置内设置通道用于电池模组的排气和散热，当电池模组发生热失控时，有利于电池模组的快速散热和灭火；同时防护罩可以将该发生热失控的电池模组分隔开，解决了电池模组在热失控时其热扩展及火焰蔓延方向无法确定的问题，提高了电池的安全性能。

本实用新型的一种实施例提供一种电池热失控防护结构，包括箱体以及位于箱体内的至少一个电池模组，箱体内设有排气散热装置和至少一个防护罩，防护罩与电池模组数量相同且一一对应，每个电池模组位于一个对应的防护罩内；每个防护罩设有开口，箱体设有排气散热口，排气散热装置内设有至少一个独立的通道，每个通道的两端分别设有入口和出口，每个通道的入口与一个防护罩的开口连通，每个通道的出口与排气散热口连通。

在一种可实现的方式中，每个电池模组包括左端板和右端板，每个防护罩设有两个开口，两个开口分别位于防护罩的相对两侧且分别对应于左端板和右端板设置；排气散热装置的数量为两个，两个排气散热装置分别与防护罩的两个开口相对应；其中一个排气散热装置内的任一个通道的入口与防护罩的一个开口连通，另外一个排气散热装置内的任一个通道的入口与防护罩的另一个开口连通。

在一种可实现的方式中，电池模组和防护罩的数量均为多个，多个电池模组在箱体内排列成一行，且多个电池模组的左端板位于相同的一侧，多个电池模组的右端板位于相同的另一侧；每个排气散热装置内设有多个独立的通道，多个通道的数量与多个防护罩的数量相同；其中一个排气散热装置内的多个通道的入口分别与多个防护罩其中一侧的开口一一对应连通，另外一个排气散热装置内的多个通道的入口分别与多个防护罩另外一侧的开口一一对应连通。

在一种可实现的方式中，箱体设有两个排气散热口，两个排气散热装置分别与两个排气散热口相对应，每个排气散热装置内的所有通道的出口均与同一个排气散热口连通，每个排气散热口处设有排气阀。

在一种可实现的方式中，箱体设有多个排气散热口，排气散热装置内设有多个通道，多个排气散热口与多个通道的数量相同且一一对应，每个通道的出口与一个对应的排气散热口连通，每个排气散热口处设有排气阀。

在一种可实现的方式中，防护罩由云母卷制成，排气散热装置由云母板制成。

在一种可实现的方式中，每个通道的内壁均设有降温灭火材料。

在一种可实现的方式中，降温灭火材料为条形的纳米微胶囊灭火材料。

在一种可实现的方式中，每个通道均为L形结构，且每个通道于入口处的宽度大于每个通道于出口处的宽度。

在一种可实现的方式中，开口设置于每个防护罩的上半部分位置。

在一种可实现的方式中，箱体内还设有支架，排气散热装置固定在支架上。

本实用新型的另一种实施例还提供一种电池包，包括以上的电池热失控防护结构。

本实用新型提供的电池热失控防护结构，通过将电池模组置于防护罩内，同时在排气散热装置内设置通道，且防护罩与通道相连通，使得电池模组能够通过通道与箱体外部连通。电池模组在正常使用过程中，通道用于电池模组的排气和散热，以保证电池模组的正常工作；当电池模组发生热失控时，该发生热失控的电池模组产生的热量及火焰能够通过通道快速地排出至箱体外，同时由于该发生热失控的电池模组被防护罩罩住，故不会影响到箱体内其它正常的电池模组，即切断了箱体内各个电池模组间的传热路径。

本实用新型解决了电池模组在热失控时其热扩展及火焰蔓延方向无法确定的问题，提高了电池的安全性能，从而确保车辆及乘客安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电池热失控防护结构的爆炸结构示意图。

图2为图1中排气散热装置的截面示意图。

图3为图1中防护罩的立体结构示意图。

图4为图1中防护罩的另一立体结构示意图。

图5为图1中排气散热装置安装在箱体内的俯视截面示意图。

图6为本实用新型另一实施例中排气散热装置安装在箱体内的俯视截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

如图1至图5所示，本实用新型的一种实施例提供一种电池热失控防护结构，包括箱体1以及位于箱体1内的至少一个电池模组3，箱体1由箱体本体11及箱盖12密封连接形成。

如图1所示，在本实施例中，箱体1内还设有排气散热装置7和至少一个中空的防护罩4，防护罩4与电池模组3数量相同且一一对应，每个电池模组3位于一个对应的防护罩4内。每个防护罩4设有开口41，箱体1设有排气散热口13，排气散热装置7内设有至少一个独立的通道71，每个通道71的两端分别设有入口711和出口712，每个通道71的入口711与一个防护罩4的开口41连通且密封连接，每个通道71的出口712与排气散热口13连通。

如图1所示，作为一种实施方式，每个电池模组3包括左端板31和右端板32，左端板31和右端板32分别位于电池模组3的相对两侧。每个防护罩4设有两个开口41，两个开口41分别位于防护罩4的相对两侧且分别对应于左端板31和右端板32设置。排气散热装置7的数量为两个，两个排气散热装置7分别与防护罩4的两个开口41相对应。其中一个排气散热装置7内的任一个通道71的入口711与防护罩4的一个开口41连通，另外一个排气散热装置7内的任一个通道71的入口711与防护罩4的另一个开口41连通。

如图1所示，作为一种实施方式，电池模组3和防护罩4的数量均为多个，多个电池模组3在箱体1内排列成一行，且多个电池模组3的左端板31位于相同的一侧，多个电池模组3的右端板32位于相同的另一侧。每个排气散热装置7内设有多个独立的通道71，多个通道71的数量与多个防护罩4的数量相同。其中一个排气散热装置7内的多个通道71的入口711分别与多个防护罩4其中一侧的开口41一一对应连通，另外一个排气散热装置7内的多个通道71的入口711分别与多个防护罩4另外一侧的开口41一一对应连通。当其中一个或多个电池模组3发生热失控时，该失控的电池模组3产生的热量及火焰可快速地通过电池模组3两侧的排气散热装置7导出(如图2及图5所示，热量及火焰的导出路径为箭头所指的方向)。当然，在其它实施例中，也可以是只在电池模组3的一侧设置排气散热装置7。

如图1、图3及图4所示，作为一种实施方式，开口41设置于每个防护罩4的端部的上半部分位置。当然，也可以是防护罩4的整个端部均设置成开口41。

具体地，电池模组3的两端通常为电池模组3的端板位置(即左端板31和右端板32处)，端板处一般设有极耳、线排(图未示)等电气设备，故端板处更容易发生热失控。通过在每个防护罩4的相对两端设置开口41，使得当端板处发生热失控时热量及火焰能够快速地通过两端的开口41排出。同时开口41设置于防护罩4的端部的上半部分位置，既利于电池模组3的电气设备的通讯布置，又有利于热量及火焰的排出(热量及火焰更倾向于向上运动)。

如图4所示，图4为图3中的防护罩4从下往上看的仰视图，作为一种实施方式，每个防护罩4的底部也设有开口(图未标号)，从而便于防护罩4的安装。在安装防护罩4时，先将电池模组3固定在箱体1内，再将防护罩4罩在电池模组3上并使防护罩4与箱体1的内壁相贴合，最后将防护罩4固定，从而使防护罩4与箱体1配合将电池模组3密封罩住。

如图1及图5所示，作为一种实施方式，箱体1设有两个排气散热口13，两个排气散热装置7分别与两个排气散热口13相对应，每个排气散热装置7内的所有通道71的出口712均与同一个排气散热口13连通，每个排气散热口13处设有排气阀5。电池模组3在正常使用过程中能够通过排气阀5进行排气和散热，以保证电池模组3的正常工作。

具体地，在本实施例中，箱体1内设有两个电池模组3和两个防护罩4，两个电池模组3分别设置于两个防护罩4内。每个排气散热装置7内设有两个独立的通道71，该两个通道71的入口711分别与两个防护罩4的开口41连通，该两个通道71的出口712同时与箱体1上的一个排气散热口13连通，即该两个通道71的出口712最终合并为一个并同时通过一个排气阀5进行排气和散热。

如图6所示，在另一实施例中，箱体1设有多个排气散热口13，排气散热装置7内设有多个通道71，多个排气散热口13与多个通道71的数量相同且一一对应，每个通道71的出口712与一个对应的排气散热口13连通，每个排气散热口13处均设有排气阀5，即各个通道71是相互独立的，各个通道71通过独立的排气阀5进行排气和散热。

作为一种实施方式，防护罩4由耐火耐高温的云母卷制成，排气散热装置7由耐火耐高温的云母板制成。

具体地，云母卷和云母板为良好的耐高温绝缘材料，其能够耐受1500℃及以上的高温，且在高温条件下仍能保持其原性能。通过在电池模组3外包覆云母卷形成隔热的防护罩4，防护罩4将各个电池模组3分隔开，使得当某一个电池模组3发生热失控时，该发生热失控的电池模组3产生的热量不会影响到箱体1内其它正常的电池模组3，即切断了箱体1内各个电池模组3间的传热路径。

作为一种实施方式，防护罩4的厚度为1mm，排气散热装置7的厚度为2mm。

如图1所示，作为一种实施方式，每个通道71的侧壁均设有降温灭火材料6，降温灭火材料6为条形的纳米微胶囊灭火材料。

具体地，当电池模组3尤其是高容量的三元电芯发生热失控时，其释放的热量较大，火焰蔓延较为剧烈，由于目前的电池为追求较高的能量密度，箱体1内的电池模组3的排列较为紧密，故发生热失控时如果无法降温灭火，则仍可能导致其余电池模组3发生起火。为解决该问题，故在每个通道71的内壁设置条形的纳米微胶囊灭火材料。当火焰及热量从失控的电池模组3喷发进入耐高温的通道71内后，纳米微胶囊灭火材料遇高温瞬间分解，释放出微胶囊内部的灭火药剂，进而起到降温灭火的效果，从而降低箱体1内的温度，避免其余正常的电池模组3起火。

如图2及图5所示，作为一种实施方式，每个通道71均为L形结构，从而延长了通道71的长度，使得通道71的内壁上可以设置更多的降温灭火材料6。而且，电池模组3用于与外部装置电连接的线排一般是通过通道71走线(即电池模组3上的线排穿过通道71与外部装置电连接)，通过在通道71的内壁上设置更多的降温灭火材料6，当电池模组3热失控起火时可以起到更好地灭火效果。同时，每个通道71于入口711处的宽度L1大于每个通道71于出口712处的宽度L2。由于通道71的入口711靠近电池模组3的端板位置，而当电池模组3发生热失控时，电池模组3的端板位置处为火焰及热量最大的区域，通过将通道71的入口711的尺寸设计得较大，可以在入口711处设置更多的降温灭火材料6，使得降温灭火材料6能够快速地起到降低电池模组3的温度及灭火的效果。

如图1所示，作为一种实施方式，箱体1内还设有支架2，排气散热装置7固定在支架2上。

具体地，支架2上设有卡槽21，排气散热装置7的底部卡在卡槽21内。支架2一方面用于固定排气散热装置7，另一方面用于支撑和垫高排气散热装置7，使通道71的入口711与防护罩4的开口41的高度平齐且能够对接。

本实用新型实施例提供的电池热失控防护结构，通过将多个电池模组3分别置于多个防护罩4内，从而将多个电池模组3分隔开，同时在排气散热装置7内设置多个通道71，每个防护罩4的开口41均与通道71的入口711相连通，使得每个电池模组3能够通过对应的通道71与箱体1外部连通。电池模组3在正常使用过程中，各个电池模组3能够通过对应的通道71及排气阀5进行排气和散热，以保证电池模组3的正常工作；当某一个或多个电池模组3发生热失控时，发生热失控的电池模组3在耐火隔热的防护罩4的作用下与其它正常工作的电池模组3隔绝，电池模组3产生的热量及火焰只能通过防护罩4两端的开口41喷出进入到对应的通道71内，且由于各个通道71之间相互独立，故热量及火焰不会扩展到其它电池模组3对应的通道71内。通道71内的降温灭火材料6在受到高温后分解，释放出内部的灭火药剂，灭火药剂一方面可以阻断火焰的燃烧，起到灭火作用，另一方面能够降低通道71内的温度。同时，防护罩4及通道71内的高温高压气体能够通过排气阀5快速地排出至箱体1外，从而避免影响到箱体1内其它正常的电池模组3，同时可以避免箱体1超压引发的爆炸风险。

鉴于电芯类型、电池模组成型方式的限制，多数电池模组尤其是柔性电池模组的热失控扩展及热量排出方向较为随机，导致电池模组级别的热失控防护较为困难。本实用新型实施例解决了高能量密度动力电池尤其是三元电池在热失控时其热扩展及火焰蔓延方向无法确定的问题，提高了电池的安全性能，从而确保车辆及乘客安全。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池热失控防护结构，包括箱体(1)以及位于所述箱体(1)内的至少一个电池模组(3)，其特征在于，所述箱体(1)内设有排气散热装置(7)和至少一个防护罩(4)，所述防护罩(4)与所述电池模组(3)数量相同且一一对应，每个所述电池模组(3)位于一个对应的所述防护罩(4)内；每个所述防护罩(4)设有开口(41)，所述箱体(1)设有排气散热口(13)，所述排气散热装置(7)内设有至少一个独立的通道(71)，每个所述通道(71)的两端分别设有入口(711)和出口(712)，每个所述通道(71)的所述入口(711)与一个所述防护罩(4)的所述开口(41)连通，每个所述通道(71)的所述出口(712)与所述排气散热口(13)连通。

2.如权利要求1所述的电池热失控防护结构，其特征在于，每个所述电池模组(3)包括左端板(31)和右端板(32)，每个所述防护罩(4)设有两个所述开口(41)，两个所述开口(41)分别位于所述防护罩(4)的相对两侧且分别对应于所述左端板(31)和所述右端板(32)设置；所述排气散热装置(7)的数量为两个，两个所述排气散热装置(7)分别与所述防护罩(4)的两个所述开口(41)相对应；其中一个所述排气散热装置(7)内的任一个所述通道(71)的所述入口(711)与所述防护罩(4)的一个所述开口(41)连通，另外一个所述排气散热装置(7)内的任一个所述通道(71)的所述入口(711)与所述防护罩(4)的另一个所述开口(41)连通。

3.如权利要求2所述的电池热失控防护结构，其特征在于，所述电池模组(3)和所述防护罩(4)的数量均为多个，多个所述电池模组(3)在所述箱体(1)内排列成一行，且多个所述电池模组(3)的左端板(31)位于相同的一侧，多个所述电池模组(3)的所述右端板(32)位于相同的另一侧；每个所述排气散热装置(7)内设有多个独立的所述通道(71)，多个所述通道(71)的数量与多个所述防护罩(4)的数量相同；其中一个所述排气散热装置(7)内的多个所述通道(71)的所述入口(711)分别与多个所述防护罩(4)其中一侧的所述开口(41)一一对应连通，另外一个所述排气散热装置(7)内的多个所述通道(71)的所述入口(711)分别与多个所述防护罩(4)另外一侧的所述开口(41)一一对应连通。

4.如权利要求2或3所述的电池热失控防护结构，其特征在于，所述箱体(1)设有两个所述排气散热口(13)，两个所述排气散热装置(7)分别与两个所述排气散热口(13)相对应，每个所述排气散热装置(7)内的所有所述通道(71)的所述出口(712)均与同一个所述排气散热口(13)连通，每个所述排气散热口(13)处设有排气阀(5)。

5.如权利要求1所述的电池热失控防护结构，其特征在于，所述箱体(1)设有多个所述排气散热口(13)，所述排气散热装置(7)内设有多个所述通道(71)，多个所述排气散热口(13)与多个所述通道(71)的数量相同且一一对应，每个所述通道(71)的所述出口(712)与一个对应的所述排气散热口(13)连通，每个所述排气散热口(13)处设有排气阀(5)。

6.如权利要求1-3任一项所述的电池热失控防护结构，其特征在于，每个所述通道(71)的内壁均设有降温灭火材料(6)。

7.如权利要求1-3任一项所述的电池热失控防护结构，其特征在于，所述开口(41)设置于每个所述防护罩(4)的上半部分位置。

8.如权利要求1-3任一项所述的电池热失控防护结构，其特征在于，每个所述通道(71)均为L形结构，且每个所述通道(71)于所述入口(711)处的宽度(L1)大于每个所述通道(71)于所述出口(712)处的宽度(L2)。

9.如权利要求1-3任一项所述的电池热失控防护结构，其特征在于，所述箱体(1)内还设有支架(2)，所述排气散热装置(7)固定在所述支架(2)上。

10.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电池热失控防护结构。

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