CN216015493U - 一种电芯模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电芯模组。所述电芯模组包括壳体，所述壳体内设置有至少两个电芯，相邻所述电芯之间设置有隔热层；所述壳体包括由内至外依次设置的第一复合材料涂层、中间层和金属层；所述电芯与第一复合材料涂层之间也设置有隔热层，所述第一复合材料涂层为阻燃相变层。本实用新型通过在壳体内壁设置阻燃相变层，一方面可以起到吸热和导热的作用，使电芯在正常工作中温度不会过高，另一方面还起到了有效阻燃的作用，进而阻隔失效电芯对周边相邻正常电芯的扩散，以延缓整个电池的燃烧，提升了电芯的安全性能，用在动力电池中时，有效地阻燃可以为乘员争取更多的逃生时间。

Description

一种电芯模组

技术领域

本实用新型属于锂离子电池技术领域，涉及一种电芯模组，尤其涉及一种动力电池的电芯模组。

背景技术

电池作为电动车动力电池系统最基础、最重要的部件，其性能影响到电动车的安全可靠运行，电池在运行过程中会发热，当电池发热量大时容易出现热失控等风险，因此电池的冷却系统是电动车动力电池系统能够正常运行的重要保障。现有的对电池进行冷却的技术大多散热效果不佳。

目前电动车因为锂电池热失控问题导致起火的现象时有发生。如何有效解决单个电芯热失控后的蔓延扩散问题一直是亟待解决的，国内大部分是通过以下三个方面进行改善热扩散：(1)提升电芯的安全性能，例如减小电芯尺寸，降低能量密度，或者隔膜增加陶瓷涂层等；(2)提高电芯之间的隔热效果，例如在电芯之间增加一定厚度的气凝胶，进行有效隔热；(3)提升电芯向外部散热的效果，例如增加水冷板，以加强电芯的散热。但是以上三个方面还是存在一些缺陷，都是以牺牲电芯模组的空间或者能量密度为代价，才能有效抑制热扩散。

CN207587875U公开了一种具有散热结构的锂离子电池，包括电池壳，电池壳内固定有散热陶瓷座，散热陶瓷座设有n个开口，n为大于1的整数，每个开口内均设有一个电芯件，电芯件固定于电池壳内，电池壳内填充有电解质；电池壳包括金属基层，金属基层的内壁固定有导热绝缘层，金属基层的外侧壁固定有若干散热凸起部；电池壳外固定有正极耳、负极耳，每个电芯件均与正极耳和负极耳电连接。该实用新型散热效果良好，内部的散热结构能够及时地将锂离子电池内产生的热量传递到电池壳，外部的散热结构能够高效地将电池壳的热量释放至外界环境中，从而确保锂离子电池整体的温度不会过高，且整体结构简单。但是，必须看到，该实用新型要求在电池内部设置散热结构，不利于锂离子电池能量密度的提升；而且，该结构的设置，工序复杂，封装困难，在实际中应用受到制约。

CN213304227U公开了一种基于电芯隔板的模组电池，其包括设置在由若干电芯平行布置的电芯组两端的左端板和右端板和环形的固定带，固定带套在左端板和右端板上，相邻两个电芯之间设置有电芯隔板，电芯隔板两侧均设置有若干个贴合凸起，相邻两个贴合凸起之间的间隙为散热槽；电芯隔板顶部和底部分别设置有卡位凸起和用于包裹卡位凸起的卡位槽，电芯隔板的左右两端分别设置有组合凸起和用于包裹组合凸起的组合槽。电芯隔板通过贴合凸起与电芯接触，贴合凸起用于支撑电芯，相邻两个贴合凸起之间的散热槽。增加隔板的方式不仅重量大还无法起到保护作用，且容易造成电池温度过高导致隔板溶解、着火等问题。

CN107732033A公开了一种有利于电池散热的聚多巴胺改性涂层，多巴胺溶解在水性溶液中，且pH值介于7.5～11之间，经自聚合生成；各种主要物质二羟吲哚、吲哚二酮、多巴胺单体、聚多巴胺在聚多巴胺涂层中所占的质量分数分别为0～10％:1％～5％:0～20％:0～99.99％。涂层基底为无机粒子、金属材料和有机材料；其中涂层由多巴胺溶液自聚合在基底上产生，或由多巴胺溶液在溶液中自聚合多巴胺后，经离心、静置、过滤、清洗、烘干后，得到聚多巴胺粉体颗粒，然后将粉体颗粒溶解在浆料中，进行涂覆。其利用生成含有二羟吲哚、吲哚二酮、多巴胺单体、聚多巴胺的粉末颗粒具有吸热特性，将其制成涂层，涂覆与隔膜、极片及电池外壳的内部，利用聚多巴胺涂层的吸热导热作用，有效散失电池内部的热量，从而达到散热的目的。从该实用新型的技术方案可以看到，在电池极片或者隔膜引入聚多巴胺涂层，对于解决锂离子电池的过热问题具有重要参考意义。但是，该方法也存在实际应用问题，聚多巴胺涂层基于成本、合成难度的考虑，一般涂覆厚度只有几个微米，加之其本身具有柔软的粘附性，当其涂覆在隔膜上时，在电芯卷绕成型过程中，聚多巴胺涂层由于在隔膜的张力作用下断裂形成传热阻隔；当其涂覆在极片时，极片一般都需要辊压或者静压成型，聚多巴胺涂层同样存在断裂的问题，对于其电芯的散热效果造成较大的影响。

因此，如何有效地的解决电芯热失控后的热扩散，是急需解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种电芯模组。本实用新型通过在壳体内壁设置阻燃相变层，一方面可以起到吸热和导热的作用，使电芯在正常工作中温度不会过高，另一方面还起到了有效阻燃的作用，进而阻隔失效电芯对周边相邻正常电芯的扩散，以延缓整个电池的燃烧，提升了电芯的安全性能，用在动力电池中时，有效地阻燃可以为乘员争取更多的逃生时间。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种电芯模组，所述电芯模组包括壳体，所述壳体内设置有至少两个电芯，相邻所述电芯之间设置有隔热层；

所述壳体包括由内至外依次设置的第一复合材料涂层、中间层和金属层；

所述第一复合材料涂层为阻燃相变层。

本实用新型中，电芯的个数依据实际使用情况适应性的进行调整。

本实用新型通过在壳体内壁设置阻燃相变层，一方面可以起到吸热和导热的作用，使电芯在正常工作中温度不会过高，另一方面还起到了有效阻燃的作用，进而阻隔失效电芯对周边相邻正常电芯的扩散，以延缓整个电池的燃烧，提升了电芯的安全性能，用在动力电池中时，有效地阻燃可以为乘员争取更多的逃生时间，即本实用新型通过阻燃相变层同时实现了导热和阻燃的多重作用，且不会影响电池模组的空间以及电芯的能量密度。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述第一复合材料涂层的厚度为0.5～2mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本实用新型中，第一复合材料涂层的厚度过薄，会导致阻燃及导热效果变差，而厚度过厚，又会影响电池系统的能量密度，同时在在电芯模组体积不变的条件下，如果厚度过厚就会占用更多的空间。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述电芯模组为动力电池的电芯模组。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述中间层包括绝缘防护板或汇流排支架。

本实用新型中，所述绝缘防护板和汇流排支架的材质为采用常见的绝缘塑料制备得到的产品，例如聚氯乙烯或者ABS塑料(丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物)等。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述绝缘防护层的厚度为0.5～1mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述汇流排支架的厚度为0.5～1.5mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述中间层与金属层之间还设置有第二复合材料涂层，所述第二复合材料涂层为阻燃相变层。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述第二复合材料涂层的厚度为0.5～2mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述隔热层为气凝胶层。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述金属层的厚度为2～4mm，例如2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm或4mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

示例性地，本实用新型提供一种电芯模组中第一复合材料涂层和第二复合材料涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将聚乙烯蜡乳液与膨胀型阻燃剂溶液(IFR质量分数30％)1:1混合均匀；

(2)随后将混合液均匀喷涂以喷涂的方式喷涂于电芯模组壳体内壁；

(3)利用烘箱在80℃下烘烤5min，即可得到带有阻燃相变层的电芯模组。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过在壳体内壁设置阻燃相变层，一方面可以起到吸热和导热的作用，使电芯在正常工作中温度不会过高，另一方面还起到了有效阻燃的作用，进而阻隔失效电芯对周边相邻正常电芯的扩散，以延缓整个电池的燃烧，提升了电芯的安全性能，用在动力电池中时，有效地阻燃可以为乘员争取更多的逃生时间。

附图说明

图1为具体实施方式中电芯模组的俯视图的结构示意图。

图2为具体实施方式中电芯模组的俯视图的结构示意图。

其中，1-金属层，2-中间层，3-第一复合材料涂层，4-电芯，5-隔热层，6-第二复合材料涂层。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

本领域技术人员理应了解的是，本实用新型中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本实用新型的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本实用新型对此不做特殊要求和具体限定。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供一种电芯模组(如图1或图2所示)，电芯模组包括壳体，壳体内设置有至少两个电芯4，相邻电芯4之间设置有隔热层5；壳体包括由内至外依次设置的第一复合材料涂层3、中间层2和金属层1；第一复合材料涂层3为阻燃相变层；

其中第一复合材料涂层3厚度为0.5～2mm；电芯模组为动力电池的电芯模组；

中间层2包括绝缘防护板或汇流排支架，金属层1的厚度为2～4mm，绝缘防护层的厚度为0.5～1mm，汇流排支架的厚度为0.5～1.5mm；隔热层5为气凝胶层；

如图2所示，中间2与金属层1之间还设置有第二复合材料涂层6，第二复合材料涂层6为阻燃相变层，第二复合材料涂层6的厚度为0.5～2mm。

实施例1

本实施例提供一种电芯模组，基于具体实施方式中提供的电芯模组：

其中，中间层2为绝缘防护板，绝缘防护板的厚度为0.5mm，第一复合材料涂层3的厚度为0.5mm，金属层1的厚度为2mm。

实施例2

本实施例提供一种电芯模组，基于具体实施方式中提供的电芯模组：

其中，中间层2为绝缘防护板，绝缘防护板的厚度为0.8mm，第一复合材料涂层3的厚度为1.5mm，金属层1的厚度为4mm，第二复合材料涂层6的厚度为1mm。

实施例3

本实施例提供一种电芯模组，基于具体实施方式中提供的电芯模组：

其中，中间层2为汇流排支架，汇流排支架的厚度为1.5mm，第一复合材料涂层3的厚度为2mm，金属层1的厚度为1.5mm。

实施例4

本实施例提供一种电芯模组，基于具体实施方式中提供的电芯模组：

其中，中间层2为汇流排支架，汇流排支架的厚度为1mm，第一复合材料涂层3的厚度为1.5mm，金属层1的厚度为2.5mm，第二复合材料涂层6的厚度为0.5mm。

综上所述，本实用新型通过在壳体内壁设置阻燃相变层，一方面可以起到吸热和导热的作用，使电芯在正常工作中温度不会过高，另一方面还起到了有效阻燃的作用，进而阻隔失效电芯对周边相邻正常电芯的扩散，以延缓整个电池的燃烧，提升了电芯的安全性能，用在动力电池中时，有效地阻燃可以为乘员争取更多的逃生时间。

申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯模组，其特征在于，所述电芯模组包括壳体，所述壳体内设置有至少两个电芯，相邻所述电芯之间设置有隔热层；

所述壳体包括由内至外依次设置的第一复合材料涂层、中间层和金属层；

所述第一复合材料涂层为阻燃相变层。

2.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述第一复合材料涂层的厚度为0.5～2mm。

3.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述电芯模组为动力电池的电芯模组。

4.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述中间层包括绝缘防护板或汇流排支架。

5.根据权利要求4所述的电芯模组，其特征在于，所述绝缘防护层的厚度为0.5～1mm。

6.根据权利要求4所述的电芯模组，其特征在于，所述汇流排支架的厚度为0.5～1.5mm。

7.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述中间层与金属层之间还设置有第二复合材料涂层，所述第二复合材料涂层为阻燃相变层。

8.根据权利要求7所述的电芯模组，其特征在于，所述第二复合材料涂层的厚度为0.5～2mm。

9.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述隔热层为气凝胶层。

10.根据权利要求1所述的电芯模组，其特征在于，所述金属层的厚度为2～4mm。

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