CN215119123U - 一种动力电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池包，用于新能源汽车，包括外壳、第一电池模组、第二电池模组和多个分隔件，所述分隔件位于所述第一电池模组与所述第二电池模组和/或所述第一电池模组与所述外壳和/或所述第二电池模组与所述外壳之间，所述分隔件为用以隔绝热量传递的隔热件、用以阻燃的防火件、用以传递热量的导热件和用以吸收冲击力的弹性件中的至少一种。本实用新型提供的动力电池包通过在电池模组与电池模组之间、电池模组与外壳之间设置隔热件、防火件、导热件和弹性件，四种复合元件协同作用能有效防止热失控蔓延，从而使热失控控制在单一电池模组内部。

Description

一种动力电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池包。

背景技术

随着全球新能源汽车行业的蓬勃发展，动力电池作为新能源汽车核心部件的动力来源受到广泛关注及研究。然而，动力电池仍有许多问题亟需解决，如不断提升能量密度延长续航里程，快速充电技术缩短驾驶员等待时间，增加循环次数延长车辆使用寿命等。动力电池的安全问题，尤其是热失控这一频发的安全事件严重影响乘车人员的安全以及新能源汽车的推广。由于一个动力电池包由众多单体电池组成，当某个单体电芯热失控时，形成的高温环境及喷射的火焰会造成其他单体电芯热失控，若进一步热蔓延则最终导致整包热失控，发生新能源汽车起火爆炸事件。

目前的电池管理系统没有针对热失控的有效防护手段，只能依靠热管理系统的导热硅胶散热及隔热板防护。但单纯的散热与隔热无法完全杜绝热失控现象，在单体电芯起火或膨胀的情况下，隔热板无法阻挡明火和膨胀变形，使得周边的电芯也会热失控进而整个电池包热失控。因此，现有的热管理系统只能作为动力电池系统正常工作时的环境管理，如何有效控制单电芯及整包热失控，新能源汽车行业仍无有效措施及规范。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电池模组隔热、抑制热失控火焰及防止热失控传播的动力电池包。

本实用新型提供一种动力电池包，用于新能源汽车，包括外壳、第一电池模组、第二电池模组和多个分隔件，所述分隔件位于所述第一电池模组与所述第二电池模组和/或所述第一电池模组与所述外壳和/或所述第二电池模组与所述外壳之间，所述分隔件为用以隔绝热量传递的隔热件、用以阻燃的防火件、用以传递热量的导热件和用以吸收冲击力的弹性件中的至少一种。

进一步地，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述隔热件和所述弹性件。

进一步地，所述第一电池模组、所述第二电池模组形状为正方体或长方体，所述隔热件、所述弹性件均为薄板结构，所述隔热件、所述弹性件的长、宽均不大于所述第一电池模组、所述第二电池模组的长、宽。

进一步地，所述外壳包括下壳体和上壳体，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述下壳体之间设有导热件，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述上壳体之间设有防火件。

进一步地，所述第一电池模组、所述第二电池模组形状为正方体或长方体，所述导热件、所述防火件均为薄板结构，所述导热件的长、宽均不大于所述下壳体的长、宽，所述防火件的长、宽均不大于所述上壳体的长、宽。

进一步地，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述所述隔热件、所述防火件、所述导热件、所述弹性件均紧密贴合。

进一步地，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述隔热件。

进一步地，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述防火件，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述外壳之间设有所述导热件。

进一步地，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述隔热件和所述防火件，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述外壳之间设有所述弹性件。

进一步地，所述隔热件的热导率低于0.02W/m.K；所述弹性件的可压缩率不低于50％；所述防火件为含氮含磷类的烧蚀防火阻燃材料，所述防火件的厚度不超过所述电池模组厚度的10％；所述导热件的热导率高于1W/m.K，所述导热件的厚度不超过所述电池模组厚度的10％。

本实用新型提供的动力电池包通过在第一电池模组与第二电池模组之间、电池模组与外壳之间设置分隔件，分隔件为隔热件、防火件、导热件和弹性件中的一种，隔热件能有效阻止热失控电池模组向其他电池模组进行热量传递，防火件能有效阻止热失控电池模组的火焰对其他电池模组的灼烧，导热件能有效将热失控电池模组的热量传递到外部环境中，弹性件能为热失控电池模组提供有效膨胀空间，四种复合元件协同作用能有效防止热失控蔓延，从而使热失控控制在单一电池模组内部。通过将导热件布置在电池模组与下壳体之间，能有效将热失控电池模组的热量通过下壳体传递到外部环境中。又通过材质为含氮含磷类的烧蚀防火阻燃材料的防火件，遇到明火通过物理化学反应吸收电芯释放出的热量，同时释放阻燃气体，从而有效阻止热失控电池模组的火焰对其他电池模组的灼烧，降低锂离子电池爆炸能量。通过控制防火件和导热件的厚度为电池模组厚度的10％以下，在不影响防火、导热性能的前提下降低动力电池包的总重，节约成本和能耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例动力电池包的结构分解示意图。

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。

请参考图1，本实施例提供一种动力电池包，用于新能源汽车。该动力电池包包括外壳(未画出)、第一电池模组11、第二电池模组12、隔板60 和多个分隔件，分隔件为隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50中的一种，外壳包括上壳体和下壳体。第一电池模组11、第二电池模组12、隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50和隔板60均容纳于外壳内。

第一电池模组11、第二电池模组12与外壳之间至少设有隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50中的一种将第一电池模组11、第二电池模组 12与外壳隔开，第一电池模组11与第二电池模组12之间至少设有隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50中的一种将第一电池模组11与第二电池模组12隔开。当然，在其他实施例中，动力电池包内有可以包含更多数量的电池模组，相邻的两个电池模组之间均可参照上述第一电池模组11与第二电池模组12之间的排列方式。

隔热件20的热导率低于0.02W/m.K，具体可以在0.02～0.05W/m.K之间。隔热件20可采用如高比表面积的气凝胶类、玻璃纤维毡类、陶瓷片类或电木等热传导系数低类材料，且应具有一定机械强度，从而有效阻止热失控电池模组向其他电池模组进行热量传递。

弹性件50为薄板结构，长宽与电池模组的长宽一致。弹性件50的可压缩率不低于50％，具体可以在50-95％之间。弹性件50可采用聚氨酯泡沫类、三聚氰胺类、橡胶类等可压缩类材料，在电池模组热失控时提供可膨胀空间。电池模组充足的膨胀变形能有效降低电池模组热失控能量，降低的爆炸冲击力和火焰强度对热蔓延起到非常重要的缓解效果。

防火件30具有一定的机械强度。防火件30采用含氮含磷类的烧蚀防火阻燃材料，遇到明火通过物理化学反应吸收电池模组释放出的热量，同时释放阻燃气体，从而有效阻止热失控电池模组的火焰对其他电池模组的灼烧，降低锂离子电池爆炸能量。

导热件40的热导率高于1W/m.K，具体可以在1～100W/m.K之间。导热件40具有一定的机械强度，采用导热凝胶、相变材料、石墨膜等材料，能有效将热失控电池模组的热量通过外壳传递到外部环境中。

在本实施例中，第一电池模组11、第二电池模组12形状均为长方体，隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50均为薄板结构，且具有良好的绝缘性。隔热件20与弹性件50布置在第一电池模组11与第二电池模组12 之间，防火件30布置在第一电池模组11、第二电池模组12与上壳体之间，导热件40布置在第一电池模组11、第二电池模组12与下壳体之间。隔热件 20、弹性件50在电池模组间的排列顺序为：第一电池模组11-隔热件20-弹性件30-隔热件20-第二电池模组12。隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50与第一电池模组11、第二电池模组12均紧密贴合没有空隙。第一电池模组11、第二电池模组12合并为一个单元后，每个单元的两端分别设置一块用于固定的隔板60，隔板60与第一电池模组11、第二电池模组12之间设有一块弹性件50。

隔热件20、弹性件50长宽与第一电池模组11、第二电池模组12的长宽一致。导热件40的长、宽均不大于下壳体的长、宽，防火件30的长、宽均不大于所述上壳体的长、宽。防火件30、导热件40的厚度均不超过第一电池模组11、第二电池模组12厚度的10％，在不影响防火、导热性能的前提下降低动力电池包的总重，节约成本和能耗。

在其他实施例中，隔热件20长宽高尺寸应在电池模组的10～110％之间，弹性件50长宽高尺寸应在电池模组尺寸的10～110％之间。当然，在电池模组为软包电芯、圆柱电芯等其他形式的形状时，隔热件20、防火件30、导热件 40、弹性件50的形状、尺寸可根据电池模组的具体形状尺寸而决定。

在本实施例中，还通过改变隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件 50的不同组合形式，验证不同组合形式下，电池模组热失控被加热时间t/s，热失控温度Tr/℃,最高温度Tmax/℃，热失控电池模组总数等数据，对电池包热防护给出最优匹配措施本势。

第一组试验组，仅在第一电池模组11、第二电池模组12之间设置两块隔热件20。第二组与第一组的区别仅是在两块隔热件20之间增加一块弹性件50。第三组与第二组的区别仅是在第一电池模组11、第二电池模组12与下壳体之间增加一块导热件40。第四组与第三组的区别仅是在第一电池模组 11、第二电池模组12与上壳体之间增加一块防火件30。第五组与第四组的区别是第一电池模组11与第二电池模组12之间增加一块弹性件50，电池模组、隔热件20、弹性件50之间的排列方式是：第一电池模组11-隔热件20- 弹性件50-弹性件50-隔热件20-第二电池模组12。

上述五组试验组中，电池模组、隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50的规格均一致。导热件40长宽尺寸与电池模组尺寸一致，厚度为电池模组厚度的5％。先将导热件40涂胶固定于下壳体，再按结构设计将准备好的电池模组固定在导热件40上。隔热件20的长宽尺寸与电池模组一致，厚度为电池模组尺寸的10％，弹性件50的长宽为电池模组长宽尺寸的90％，厚度为电池模组尺寸的8％，具体预紧力参考各公司要求。防火件30采用涂胶方式固定在电池模组上方，长宽尺寸与模组尺寸一致，厚度为电池模组厚度的10％。

上述五组试验组在经过热失控情况测试后，所得数据参考下表1所示。

表1

第五组数据与第四组数据相比，由于增加了一份弹性件50后，热失控温度升高，说明电池模组热失控阈值增大，且最高温度降低。弹性件50能为热失控电池模组提供有效膨胀空间，使其爆炸瞬间降低释放能量峰值和火焰强度，这对热扩散有明显改善，使相邻电池模组热失控的间隔时间延长了一倍，最终整包全程无明火。

第四组数据与第三组数据相比，采用防火件30后电池模组热失控温度并无改变，说明防火件30对提高电池模组的热失控阈值无关。但是当电池模组热失控后，由于防火件30可以吸收一部分的热量的同时，还能释放一定的阻燃气体，抑制火焰的尺寸及时间燃烧时间，从而降低了最高温度，也一定影响了下一个电池模组热失控的间隔时间。

第三组数据与第二组数据相比，增加一份导热件40，对电池模组热失控被加热时间t，热失控温度Tr,最高温度Tmax都有明显改善。这主要是因为当电池模组热失控时没有可膨胀空间，内部压力急剧上升会在喷阀时形成猛烈射流火，对电池包上壳体及相邻电池模组造成致命灼烧。

第二组数据与第一组数据相比，增加一份弹性件50，对电池模组最高温度Tmax没有影响，因为电池模组热失控时的释放能量并无减少，但是对热失控间隔时间t和热失控温度Tr有明显改善，这主要是因为弹性件50能吸收一部分能量至外部环境中。

当然，在其他实施例中，分隔件还可以采用别的排列方式，例如在第一电池模组11与第二电池模组12之间设置防火件30，第一电池模组11、第二电池模组12与外壳之间设置导热件40；或是在第一电池模组11与第二电池模组12之间设置隔热件20和防火件30，第一电池模组11、第二电池模组 12与外壳之间设置弹性件50等。

本实施例提供的动力电池包通过在第一电池模组11与第二电池模组12 之间、电池模组与外壳之间设置分隔件，分隔件为隔热件20、防火件30、导热件40和弹性件50中的一种，隔热件20能有效阻止热失控电池模组向其他电池模组进行热量传递，防火件30能有效阻止热失控电池模组的火焰对其他电池模组的灼烧，导热件40能有效将热失控电池模组的热量传递到外部环境中，弹性件50能为热失控电池模组提供有效膨胀空间，四种复合元件协同作用能有效防止热失控蔓延，从而使热失控控制在单一电池模组内部。通过将导热件40布置在电池模组与下壳体之间，能有效将热失控电池模组的热量通过下壳体传递到外部环境中。又通过材质为含氮含磷类的烧蚀防火阻燃材料的防火件30，遇到明火通过物理化学反应吸收电芯释放出的热量，同时释放阻燃气体，从而有效阻止热失控电池模组的火焰对其他电池模组的灼烧，降低锂离子电池爆炸能量。通过控制防火件30和导热件40的厚度为电池模组厚度的10％以下，在不影响防火、导热性能的前提下降低动力电池包的总重，节约成本和能耗。又经过实验验证，得出隔热件20、防火件30、导热件40、弹性件50的最佳数量与排列方式，从隔热、散热、阻燃及降低爆炸冲击力等多维度降低热失控能量，从而避免引发更多电池模组热失控而造成热蔓延或整包热失控。

在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

在本文中，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，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”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，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。

在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

以上所述，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动力电池包，用于新能源汽车，其特征在于，包括外壳、第一电池模组、第二电池模组和多个分隔件，所述分隔件位于所述第一电池模组与所述第二电池模组和/或所述第一电池模组与所述外壳和/或所述第二电池模组与所述外壳之间，所述分隔件为用以隔绝热量传递的隔热件、用以阻燃的防火件、用以传递热量的导热件和用以吸收冲击力的弹性件中的至少一种。

2.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述隔热件和所述弹性件。

3.如权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组、所述第二电池模组形状为正方体或长方体，所述隔热件、所述弹性件均为薄板结构，所述隔热件、所述弹性件的长、宽均不大于所述第一电池模组、所述第二电池模组的长、宽。

4.如权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述外壳包括下壳体和上壳体，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述下壳体之间设有导热件，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述上壳体之间设有防火件。

5.如权利要求4所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组、所述第二电池模组形状为正方体或长方体，所述导热件、所述防火件均为薄板结构，所述导热件的长、宽均不大于所述下壳体的长、宽，所述防火件的长、宽均不大于所述上壳体的长、宽。

6.如权利要求5所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述隔热件、所述防火件、所述导热件、所述弹性件均紧密贴合。

7.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述隔热件。

8.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述防火件，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述外壳之间设有所述导热件。

9.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述第一电池模组与所述第二电池模组之间设有所述隔热件和所述防火件，所述第一电池模组、所述第二电池模组与所述外壳之间设有所述弹性件。

10.如权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述隔热件的热导率低于0.02W/m.K；所述弹性件的可压缩率不低于50％；所述防火件为含氮含磷类的烧蚀防火阻燃材料，所述防火件的厚度不超过所述电池模组厚度的10％；所述导热件的热导率高于1W/m.K，所述导热件的厚度不超过所述电池模组厚度的10％。

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