CN217239593U - 一种电池包的热安全防护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池包的热安全防护结构，包括从上至下依次设置的电池包上盖、复合材料防护层、模组上盖、模组以及电池包下壳体；所述复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的至少一隔热防火层与至少一喷射物拦截层，所述复合材料防护层固定于电池包上盖、模组或电池包上盖与模组之间的位置。本实用新型防护结构与电池包集成于一体，能够防止电池包内电芯发生热失控和热扩散时，电池包上盖温度过高引起外部材料自燃等安全事故的发生，以提高电池包热安全性，保护乘员人身安全。

Description

一种电池包的热安全防护结构

技术领域

本实用新型涉及电池包领域，具体而言，涉及一种适用于纯电动、混合动力汽车的电池包的热安全防护结构。

背景技术

电动汽车在节能环保上具有巨大优势，日益受到人们的青睐。而随着对续航里程需求的不断提高，电池的能量密度也越来越高，特别是近年来高能量的三元锂电池的推广和应用，但由动力电池热失控后引起的安全问题受到各界的高度关注。所以，如何设计电池包热扩散防护，避免电芯热失控及热扩散后，高温火焰引燃外部物品，同时避免高温火焰及高压喷射物击穿烧穿上盖，引起电池包外部火焰，避免引起更多安全问题，以提高电池包的热安全性，保证乘员的人身安全，是每一个动力电池设计工程师关注的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种电池包的热安全防护结构，防护结构与电池包集成于一体，能够防止电池包内电芯发生热失控和热扩散时，电池包上盖温度过高引起外部材料自燃等安全事故的发生，以提高电池包热安全性，保护乘员人身安全。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种电池包的热安全防护结构，包括从上至下依次设置的电池包上盖、复合材料防护层、模组上盖、模组以及电池包下壳体；所述复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的至少一隔热防火层与至少一喷射物拦截层，所述复合材料防护层固定于电池包上盖表面或内部、模组表面或者电池包上盖与模组之间的位置。

进一步地，当复合材料防护层固定于电池包上盖表面时，固定位置为电池包中通道处和/或电池包上盖中与模组电芯防爆口对应的位置处；当复合材料防护层固定于电池包上盖内部时，固定位置与模组电芯防爆口对应。

进一步地，当复合材料防护层固定于模组表面时，固定位置为模组的电芯防爆口处。

进一步地，当复合材料防护层固定于电池包上盖与模组之间时，固定位置与模组电芯防爆口对应。

进一步地，所述模组包括至少一模组单元，当复合材料防护层固定于模组表面时，固定位置为一个或多个模组单元的电芯防爆口处。

进一步地，所述模组包括至少一模组单元，当复合材料防护层固定于电池包上盖与模组之间时，固定位置与一个或多个模组单元的电芯防爆口对应。

在具体的实施方案中，所述复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的隔热防火层与喷射物拦截层；也可包括通过表面连接复合为一体的第一隔热防火层、喷射物拦截层与第二隔热防火层，还可包括通过表面连接复合为一体的隔热耐冲击层、隔热防火层与喷射物拦截层。

进一步地，所述隔热防火层、喷射物拦截层与喷射物拦截层中相邻层之间的复合方式为粘合、缝制或其它常用表面连接形式。

进一步地，先将隔热防火层与喷射物拦截层或者隔热防火层、喷射物拦截层与喷射物拦截层复合为一体，再通过粘合、缝制或其它常用表面连接形式固定于电池包上盖表面或内部、模组表面或电池包上盖与模组之间的位置。

所述隔热防火层主要用于隔热，包括但不限于气凝胶类、云母类、陶瓷纤维类、硅酸盐类、防火涂料、石棉、岩棉、铝箔隔热卷材等具有隔热性能的材料；

所述喷射物拦截层主要用于承受高压气体/喷射物，保护隔热防火层；其采用包括但不限于玻纤布、高硅氧玻纤布、云母、尼龙、金属网、耐冲击防火涂料等具有耐冲击性能的材料。优选地，所述喷射物拦截层也可设置为网状平板结构，通过设计网孔的大小，尺寸，形状等以按需拦截固体颗粒碎片。

所述隔热耐冲击层主要用于隔热且耐冲击，提高强度及粘结性能；其采用包括但不限于陶瓷橡胶，高硅氧玻纤布，云母板，及其组合的复合材料。

进一步地，所述隔热防火层与喷射物拦截层的优选厚度范围为一般为0.5-5mm，根据需要拦截的喷射物冲击强度确定，例如0.5mm，0.8mm，1mm，2mm，3mm，5mm等。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型电池包热安全防护结构将复合材料防护层固定于电池包上盖表面或内部、模组表面或者电池包上盖与模组之间的位置，复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的至少一隔热防火层与至少一喷射物拦截层；本实用新型通过隔热低导热系数及耐火烧的隔热防火层对电池包上盖进行隔热防火处理，以防止电池包上盖被烧穿或温度过高，引起外部材料的燃烧，同时采用高强度、高韧性、耐高温、耐火烧的喷射物拦截层，布置在电池包内和/或模组上方，以拦截电芯热失控时喷发出的高温固体碎片，以保证电池包上盖温度保持在较低温度，防止电池包内电芯发生热失控和热扩散时，电池包上盖温度过高引起外部材料自燃等安全事故的发生，进一步提高电池包的热安全性，保护乘员人身安全。

本实用新型进一步优选了复合材料防护层的位置，例如电芯防爆口对应区域和电池包中通道，其是相对较薄弱的区域，若复合材料防护层只用在这两个区域，满足隔热耐冲击的同时可以进一步减少用量，整体减少了整包的重量，节约成本的同时，提高了电池包的能量密度。

附图说明

图1为一种实施方式中的电池包的热安全防护结构示意图；

图2示意了图1中复合材料防护层在电池包上盖的设定位置。

图3为另一种实施方式中的复合材料防护层的结构示意图。

图4示意了图3中复合材料防护层在一模组单元的设定位置。

图5为另一种实施方式中的复合材料防护层的结构示意图。

图中，1-电池包上盖，1.1-电池包中通道，2-复合材料防护层，2.1-隔热防火层，2.2-喷射物拦截层，2.3-隔热耐冲击层，3-模组上盖，4-模组，4.1-电芯防爆口，5-电池包下壳体。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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。

图1示意了一种实施方式中的电池包的热安全防护结构，包括从上至下依次设置的电池包上盖1、复合材料防护层2、模组上盖3、模组4以及电池包下壳体5；该复合材料防护层2包括通过表面连接复合为一体的一隔热防火层2.1与一喷射物拦截层2.2，该复合材料防护层2固定于电池包上盖下表面，较佳地，如图2所示，固定位置为电池包中通道处，固定方式为粘合。

较佳地，该实施方式中，隔热防火层2.1为石棉片材，厚度优选为1-2mm，例如1.5mm。较佳地，该实施方式中，喷射物拦截层2.2为带网孔的玻纤布，厚度优选为0.8-2mm,例如1mm。

较佳地，先将隔热防火层2.1与喷射物拦截层2.2粘合为一体，再整体黏附电池包中通道处。

本实施方式使用时，其中靠近模组侧的喷射物拦截层2.2可起到阻止电芯热失控时喷发出的高温金属非金属碎片等固体液体颗粒等，防止电池上盖和隔热防火层2.1被碎片冲击导致破裂破损的发生。其中靠近电池包上盖的耐高温耐火烧低导热系数的隔热防火层2.1，可以在电芯发生热失控时喷出高温火焰时，起到延缓电池包上盖温升速率的效果。以保持电池包上盖外部温度维持在一个较低的温度状态下，避免发生过高的电池上盖温度引起外部材料和其他零件的燃烧发生。以保护电池包上部的热安全性。

本实用新型提供的另一种实施方式中的电池包的热安全防护结构与图1防护结构类似，不同之处在于复合材料防护层的结构及固定位置，即如图3和图4所示，该复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的第一隔热防火层2.1、喷射物拦截层2.2与第二隔热防火层2.1；进一步地，该复合材料防护层固定位置为每个模组单元的电芯防爆口处，固定方式为粘合。

较佳地，该实施方式中，第一隔热防火层或第二隔热防火层2.1为气凝胶片材，厚度优选为1-3mm，例如2mm。较佳地，该实施方式中，喷射物拦截层2.2为钢丝网，厚度优选为0.5-1mm，例如0.8mm。

较佳地，先将第一隔热防火层2.1、喷射物拦截层2.2与第二隔热防火层2.1粘合为一体，再整体黏附模组单元的电芯防爆口处。

本实施方式使用时，复合材料防护层的下层为第二隔热防火层2.1，主要用于隔热；中间层为喷射物拦截层2.2，主要用于承受高压气体/喷射物。上层为第二隔热防火层2.1，主要用于隔热。类似地，本实施方式在抵抗火焰冲击的同时具有良好的隔热效果，保护电池包上盖不被高压高温气体及高压喷射物破坏，同时保护上盖温度低于某一温度值。

本实用新型提供的另一种实施方式中的电池包的热安全防护结构与图1防护结构类似，不同之处在于复合材料防护层的结构及固定位置，即如图5所示，该复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的隔热耐冲击层2.3、隔热防火层2.1与喷射物拦截层2.2；进一步地，该复合材料防护层固定于电池包上盖与模组之间，固定位置与模组电芯防爆口对应，固定方式为粘合。

较佳地，该实施方式中，隔热防火层2.1为云母片材，厚度优选为1-3mm，例如1.5mm。较佳地，该实施方式中，喷射物拦截层2.2为尼龙网，厚度优选为3-5mm，例如4mm。隔热耐冲击层2.3为1-2mm，例如2mm。

较佳地，先将隔热耐冲击层2.3、隔热防火层2.1与喷射物拦截层2.2缝制为一体，再与防护结构的其它部件整体成型。整体成型时采用的固定方式，为常用的表面连接方式，本领域技术人员可根据具体需求选择，不再赘述。

本实施方式使用时，复合材料防护层的下层为喷射物拦截层2.2，主要用于承受高压气体/喷射物，保护中间层隔热防火层2.1，上层为隔热耐冲击层2.3，主要用于隔热/耐冲击，提高强度及粘结性能。类似地，本实施方式在抵抗火焰冲击的同时具有良好的隔热效果，保护电池包上盖不被高压高温气体及高压喷射物破坏，同时保护上盖温度低于某一温度值，达到进一步提高电池包热安全性，保护乘员人身安全。

本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本实用新型做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本实用新型权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包的热安全防护结构，其特征在于：包括从上至下依次设置的电池包上盖、复合材料防护层、模组上盖、模组以及电池包下壳体；所述复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的至少一隔热防火层与至少一喷射物拦截层，所述复合材料防护层固定于电池包上盖的表面或内部、模组表面或者电池包上盖与模组之间的位置。

2.根据权利要求1所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：当复合材料防护层固定于电池包上盖表面时，固定位置为电池包中通道处和/或电池包上盖中与模组电芯防爆口对应的位置处；当复合材料防护层固定于电池包上盖内部时，固定位置与模组电芯防爆口对应。

3.根据权利要求1所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：当复合材料防护层固定于模组表面时，固定位置为模组的电芯防爆口处。

4.根据权利要求1所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：当复合材料防护层固定于电池包上盖与模组之间时，固定位置与模组电芯防爆口对应。

5.根据权利要求3所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：所述模组包括至少一模组单元，当复合材料防护层固定于模组表面时，固定位置为一个或多个模组单元的电芯防爆口处。

6.根据权利要求4所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：所述模组包括至少一模组单元，当复合材料防护层固定于电池包上盖与模组之间时，固定位置与一个或多个模组单元的电芯防爆口对应。

7.根据权利要求1-4任一项所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：所述复合材料防护层包括通过表面连接复合为一体的隔热防火层与喷射物拦截层；或包括通过表面连接复合为一体的第一隔热防火层、喷射物拦截层与第二隔热防火层；或包括通过表面连接复合为一体的隔热耐冲击层、隔热防火层与喷射物拦截层。

8.根据权利要求7所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：所述隔热防火层、喷射物拦截层与隔热耐冲击层中相邻层之间的复合方式为粘合或缝制。

9.根据权利要求7所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：所述复合材料防护层之间的各层复合为一体后，再通过粘合或缝制方式将所述复合材料防护层固定于电池包上盖表面或内部、模组表面或电池包上盖与模组之间的位置。

10.根据权利要求7所述电池包的热安全防护结构，其特征在于：所述喷射物拦截层设置为网状平板结构。

Images