CN218867326U - 电池模组的热失控防护装置及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池模组的热失控防护装置及电池包，本实用新型所述的热失控防护装置包括结构本体，结构本体内形成有收集通道，以及与收集通道依次连通设置的多个冷却通道，且位于最外侧的冷却通道上设有排气口；结构本体的一侧设有与收集通道连通且并排布置的多个进气口，多个进气口用于和电池模组中各电芯上的防爆装置一一对应连通。本实用新型所述的电池模组的热失控防护装置，通过结构本体中设置的收集通道以及多个冷却通道，能够使得电芯上防爆装置处流出的热气流经由收集通道和各冷却通道流出电芯，并在流经的过程中进行冷却，从而利于减少电芯热失控的对整个电池模组的影响，进而能够提高对电池模组的防护效果。

Description

电池模组的热失控防护装置及电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，特别涉及一种电池模组的热失控防护装置。同时，本实用新型还涉及一种具有该热失控防护装置的电池包。

背景技术

能源是社会发展的基石，电力是经济发展的动力，为推动能源变革，构建低碳高效安全的能源互联体系，大力发展可再生能源，是人类解决资源短缺、能源危机和环境污染等问题的必由之路。而可再生能源并网具有波动性、间歇性、不可预测性等缺点，对新能源的有效利用产生了极大负影响。储能系统可以对能量流进行很好的时空平移，可以解决新能源并网的诸多缺点，增强新能源的消纳，提升电网的稳定性，随着储能技术的不断成熟，特别是“碳达峰、碳中和”背景下，储能将在能源系统变革中发挥重要作用，在电网系统中将得到广泛且深入的应用。

目前应用于电化学储能系统锂电池的结构形式主要有方壳电芯和刀片电芯，方壳电芯因其工艺成熟高效、电芯成组灵活，在储能行业得到了广泛应用。刀片电芯采用的是叠片工艺，电芯成型空间利用率高，正负极片受力均匀，因此，刀片电芯具有能量密度高、性能稳定及实现电池包级的低成本化和高能量密度，刀片电芯优异的安全特性也越来越受到业内的关注和重视。因为刀片电芯厚度适中，极柱热特性优良，电芯内部热量散失热阻小，当电芯发生局部滥用或者内短路时，热量散失路径短能够一定程度上抑制热失控的发生及蔓延。

锂电池属于高能量载体，充满电后，电池内部能量高，而且正负极材料、电解液、SIE膜等属于不稳定活性材料，当电池存在滥用、制造缺陷及老化严重，电池的电化学反应可能会失控，不受控制地释放能量，即人们常说的热失控，电池发生热失控时会产生并释放大量的热，而且伴随着副反应及活性物质的分解反应，同时会释放大量的可燃易爆气体。因此，锂电池热失控后往往伴随着火灾及爆炸事故。另外，锂电池火灾属于复合型火灾类型，而且蔓延速度快，灭火难度大，近年来世界各地，接连发生了多起锂电池储能电站的火灾事故，造成了巨大的经济损失，而且给电化学储能产业的发展蒙上了阴影。因此，如何对电池模组的热失控进行防护，成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池模组的热失控防护装置，以减小电池模组热失控的影响，并提高电池模组的安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电池模组的热失控防护装置，包括结构本体，所述结构本体内形成有收集通道，以及与所述收集通道依次连通设置的多个冷却通道，且位于最外侧的所述冷却通道上设有排气口；

所述结构本体的一侧设有与所述收集通道连通且并排布置的多个进气口，多个所述进气口用于和电池模组中各电芯上的防爆装置一一对应连通。

进一步的，所述收集通道和多个所述冷却通道沿所述结构本体的宽度方向依次间隔设置。

进一步的，至少其一所述冷却通道内设有至少一个沿所述冷却通道的长度方向延伸设置的凸起。

进一步的，所述收集通道与相邻的所述冷却通道的中部分别设有构成两者间连通的第一连通口。

进一步的，所述冷却通道的数量为两个时，两个所述冷却通道经由设于两者同一端的第二连通口相连通，所述排气口相对于所述第二连通口，设于所述冷却通道的另一端；

所述冷却通道的数量大于两个时，相邻两所述冷却通道的两端分别设有构成两者间连通的第二连通口，且所述第二连通口沿所述冷却通道的长度方向交错设置。

进一步的，所述排气口处设有可燃气体检测部。

进一步的，还包括设于所述结构本体的具有所述进气口一侧的密封件，所述密封件上设有与所述进气口对应设置的多个通孔；

和/或，所述结构本体采用铝材制成。

进一步的，所述结构本体包括具有所述收集通道的收集件，以及多个具有所述冷却通道且与所述收集件相连的冷却件。

进一步的，所述收集件和所述冷却件之间，以及相邻两所述冷却件之间采用导热胶粘接相连。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的电池模组的热失控防护装置，通过结构本体中设置的收集通道以及多个冷却通道，能够使得电芯上防爆装置处流出的热气流经由收集通道和各冷却通道流出电芯，并在流经的过程中进行冷却，从而利于减少电芯热失控的对整个电池模组的影响，进而能够提高对电池模组的防护效果。

此外，通过收集通道和多个冷却通道沿结构本体宽度方向间隔设置，利于减少结构本体的空间占用量，进而利于布置实施。通过在冷却通道内设置凸起，利于提高对热气流的冷却效率。第一连通口设置在收集通道的中部，利于提高对热气流的排出效率。第二连通口和排气口之间位置的设置，利于延长热气流的流经路径，进而利于提高对热气流的冷却效果。

另外，通过设置可燃气体检测部，利于对排气口的可燃气体进行检测，从而进一步提高热失控防护装置的安全性。通过设置密封件，利于提高结构本体与电池模组中电芯的密封效果，从而利于热气流顺利的流入收集通道；而铝制的结构本体则利于提高热气流的冷却效率。通过收集件和冷却件利于结构本体的加工成型和布置实施。收集件和冷却件之间采用导热胶粘接，利于布置实施，且具有较好的散热效果。

另外，本实用新型的另一目的在于提出一种电池包，所述电池包内具有多个电池模组，各所述电池模组具有并排布置的多个电芯，所述电池包还包括与至少一个所述电池模组对应设置的如上所述的电池模组的热失控防护装置；

所述排气口连通有排气管，所述排气管伸出所述电池包设置。

本实用新型所述的电池包，通过设置与电池模组对应设置的如上所述的热失控防护装置，排气口上的排气管伸出电池包，利于进一步提高电池包在电池模组发生热失控时的防护效果，从而利于提高电池包的安全性。

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热失控防护装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的结构本体在其一视角下的爆炸图；

图3为本实用新型实施例所述的结构本体在另一视角下的爆炸图；

图4为本实用新型实施例所述的结构本体的正视图；

图5为图4中的A-A方向剖视图。

附图标记说明：

1、结构本体；101、收集件；102、第一冷却件；1021、第一连通口；1022、第一凸起；103、第二冷却件；1031、排气口；1032、第二连通口；1033、第二凸起；

2、密封件；201、通孔；

100、收集通道；200、第一冷却通道；300、第二冷却通道。

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，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其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，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种电池模组的热失控防护装置，整体构成上，该热失控防护装置包括结构本体1，结构本体1内形成有收集通道100，以及与收集通道100依次连通设置的多个冷却通道，且位于最外侧的冷却通道上设有排气口1031。结构本体1的一侧设有与收集通道100连通且并排布置的多个进气口，多个进气口用于和电池模组中各电芯上的防爆装置一一对应连通。

基于如上整体介绍，本实施例中所述的热失控防护装置的一种示例性结构如图1至图5中所示，本实施例中的收集通道100和多个冷却通道沿结构本体1的宽度方向依次间隔设置，结构本体1布置在电池模组的各电芯的具有防爆装置的一侧，且横跨各电芯的防爆装置设置，结构本体1的宽度方向与电芯端盖的长度方向相对应。如此布置利于各进气口与防爆装置一一对应连通设置。如此利于减少结构本体1的空间占用量，从而利于提高空间利用率。本实施例中的电芯可为现有技术中的刀片电芯，或者方壳电芯等。

此处的防爆装置具体可为电芯端盖上的防爆阀。防爆阀的作用是阻止电芯热失控的升级，当电芯发生热失控或者温度过高时，活性物质分解反应及副反应都会产生高温可燃气体。另外，电解液在高温条件下也会汽化及分解反应产生气体。因此，当电芯发生热失控时，内部压力会急剧增大，如果压力无法及时释放，可能会引起爆炸，防爆阀在一定的压力条件下会自动破裂打开，并释放热量排出热气流，以降低内压，能够避免电芯因内压过高而爆炸。

对于单个电芯发生热失控后，防爆阀破裂打开，释放出热量，如果此时采取措施，电芯的热失控能得到有效缓解，也不会发生级联热失控的升级。基于电芯单体的结构特点和电池模组的结构形式，当模组中某个或几个电芯因滥用而出现热失控，安全防爆阀也已破裂打开，就算及时终止滥用，也无法确保整个电池模组的安全，因为电池模组的结构没有实现热电分离，热是指从破裂防爆阀释放出的高温可燃气体、汽化电解液；电是指模组中的带电部件，如正负极柱、连接铝巴、导电铜排等。

当电池模组中出现了电芯防爆阀的破裂开启的问题时，高温可燃气体和汽化电解液就会弥漫于电池包内腔，高温可燃气体在带电部件的综合作用下，容易引起爆炸，汽化电解液遇到低温固体，会发生表面凝露现象，进而破坏零部件的绝缘特性，并最终引起其他电芯的热失控发生。

本实施例中的热失控防护装置能够及时的收集防爆阀流出的热气流，从而防止热气流流向电池包内的其它电器件，从而能够实现热电分离，利于降低电池包因电芯热失控而导致的可燃气体爆炸的发生概率，进而起到较好的防护效果。

具体实施时，如图2至图3中所示，本实施例中的收集通道100与相邻的冷却通道的中部分别设有构成两者间连通的第一连通口1021，如此利于经由进气口流入收集通道100中的热气流能够较为分散的流入邻近设置的冷却通道内，从而利于提高热气流的流动效率。本实施例中的冷却通道的数量为两个，两个冷却通道经由设于两者同一端的第二连通口1032相连通，排气口1031相对于第二连通口1032，设于冷却通道的另一端。

为便于区分描述，将与收集通道100相连通的冷却通道称为第一冷却通道200，并将与第一冷却通道200相连通的冷却通道称为第二冷却通道300。第一冷却通道200的面向收集通道100的一侧的中部设有上述的第一连通口1021。第二连通口1032设于第一冷却通道200和第二冷却通道300的同一端，而排气通道相对于第二连通口1032设于第二冷却通道300的另一端的外侧。如此设置，利于延长热气流在冷却通道内流经的时间，进而利于提高结构本体1对热气流的冷却效果。

为进一步提高对热气流的冷却效果，如图4和图5中所示，本实施例中在第一冷却通道200和第二冷却通道300内均设有两个沿自身长度方向延伸设置的凸起，此处的凸起将对应的冷却通道分隔成沿宽度方向间隔布置的多个。其中，位于第一冷却通道200中的凸起称为第一凸起1022，并将第二冷却通道300中的凸起称为第二凸起1033。此处的第一凸起1022和第二凸起1033均为沿冷却通道的宽度方向间隔布置的两个。本实施例中的第一凸起1022和第二凸起1033均利于增大结构本体1与热气流之间的接触面积，进而利于提高热气流的冷却效率。当然，本实施例中仅在其一冷却通道内设置凸起的方案也是可行的。冷却通道内凸起的数量也可根据使用需求进行适应性的增减。此外，本实施例中的结构本体1采用铝材制成，如此利于进一步提高对热气流的冷却效果。

本实施例中，热气流在流经各冷却通道时，因为凸起的冷却降温，可以让热气流中电解液的蒸汽得到充分的冷凝，阻止电解液蒸汽扩散并冷凝在带电零部件表面，通过把电解液收集在结构本体1内部，避免了电池模组及电池包的绝缘性能因电芯热失控而下降，从而实提高电池模组的安全可靠性。

需要注意的是，本实施例中的冷却通道的数量还可大于两个，此时，相邻两冷却通道的两端分别设有构成两者间连通的上述第二连通口1032，且第二连通口1032沿冷却通道的长度方向交错设置。如此设置，也利于延长热气流的流动路径，而进一步提高热气流的冷却效率。

此外，如图1中所示，本实施例中的热失控防护装置还包括设于结构本体1的具有进气口一侧的密封件2，密封件2上设有与进气口对应设置的多个通孔201。此处的密封件2能够确保结构本体1与电芯端盖之间的密封效果，从而确保防爆装置流出的热气流能够经由通孔201流入进气口。具体实施时，密封件2可采用密封垫，其具体通过粘接的方式布置在结构本体1和电芯的端盖之间。

为便于结构本体1的布置实施，如图2至图4中所示，本实施例中的结构本体1包括具有收集通道100的收集件101，以及多个具有冷却通道且与收集件101相连的冷却件。收集件101和冷却件之间，以及相邻两冷却件之间采用导热胶粘接相连。结合图1和图2中所示，收集件101宽度方向的一侧通过导热胶与具有第一冷却通道200的第一冷却件102相连，相对于收集件101，具有第二冷却通道300的第二冷却件103经由导热胶设于第一冷却件102的另一侧。

作为一种优选的实施方式，本实施例中在排气口1031处设有可燃气体检测部，例如，可燃气体检测部可采用现有技术中成熟的可燃气体检测传感器。因为排气口1031是热气流中可燃气体向电池包蔓延的出口，故而排气口1031处的可燃气体浓度较高，能够提高传感器检测的及时性和精准度，为消防系统和预警系统提供可靠的采集信号。具体实施时，可燃气体检测传感器可与消防系统和预警系统分别相连，以在可燃气体的浓度超出预设浓度时，触发消防系统进行灭火，同时触发预警系统进行报警，以减少热失控引发的损失。

本实施例中的热失控防护装置在使用时，当电池模组中的任一电芯出现滥用工况，防爆阀破裂并开启时，热失控防护装置都能够很好地进行热电分离效果，充分抑制高温可燃气体在电池包内部的蔓延扩散，并降低可燃气体接触电火花等高能量引燃源的概率，从而减少电池包着火及爆炸问题的发生。热失控防护装置能够对电解液蒸汽进行充分的冷凝和收集，消除了电解液在模组带电部件表面的冷凝收集，最终利于提高电池模组内电器件的性能可靠稳定性，避免电芯热失控问题的蔓延。另外，热失控防护装置的排气口1031对可燃气体进行了浓缩，为消防系统和预警系统提供了可靠信息采集的条件，进一步提升了整个电池模组的安全可靠性。

本实施例所述的电池模组的热失控防护装置，通过结构本体1中设置的收集通道100以及多个冷却通道，能够使得电芯上防爆装置处流出的热气流经由收集通道100和各冷却通道流出电芯，并在流经的过程中进行冷却，从而利于减少电芯热失控的对整个电池模组的影响，进而能够提高对电池模组的防护效果。

此外，本实施例还涉及一种电池包，该电池包内具有多个电池模组，各电池模组具有并排布置的多个电芯，电池包还包括与至少一个电池模组对应设置的如上的电池模组的热失控防护装置。

其中，本实施例中的热失控防护装置中的密封件2可采用粘接的方式连接在各电芯的具有防爆装置的盖板上，以确保进气口与防爆装置之间的密封效果。另外，为进一步提高热失控防护装置的使用效果，本实施例中，排气口1031连通有排气管，排气管伸出电池包设置。

作为一种优选的实施方式，本实施例中的结构本体1靠近于电池包内的水冷板设置，以利于提高对结构本体1内流动热气流的冷却效率。

本实用新型所述的电池包，通过设置与电池模组对应设置的如上所述的热失控防护装置，排气口1031上的排气管伸出电池包，利于进一步提高电池包在电池模组发生热失控时的防护效果，从而利于提高电池包的安全性。

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 (10)

1.一种电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

包括结构本体，所述结构本体内形成有收集通道，以及与所述收集通道依次连通设置的多个冷却通道，且位于最外侧的所述冷却通道上设有排气口；

所述结构本体的一侧设有与所述收集通道连通且并排布置的多个进气口，多个所述进气口用于和电池模组中各电芯上的防爆装置一一对应连通。

2.根据权利要求1所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

所述收集通道和多个所述冷却通道沿所述结构本体的宽度方向依次间隔设置。

3.根据权利要求1所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

至少其一所述冷却通道内设有至少一个沿所述冷却通道的长度方向延伸设置的凸起。

4.根据权利要求1所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

所述收集通道与相邻的所述冷却通道的中部分别设有构成两者间连通的第一连通口。

5.根据权利要求1所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

所述冷却通道的数量为两个时，两个所述冷却通道经由设于两者同一端的第二连通口相连通，所述排气口相对于所述第二连通口，设于所述冷却通道的另一端；

所述冷却通道的数量大于两个时，相邻两所述冷却通道的两端分别设有构成两者间连通的第二连通口，且所述第二连通口沿所述冷却通道的长度方向交错设置。

6.根据权利要求1所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

所述排气口处设有可燃气体检测部。

7.根据权利要求1所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

还包括设于所述结构本体的具有所述进气口一侧的密封件，所述密封件上设有与所述进气口对应设置的多个通孔；

和/或，所述结构本体采用铝材制成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

所述结构本体包括具有所述收集通道的收集件，以及多个具有所述冷却通道且与所述收集件相连的冷却件。

9.根据权利要求8所述的电池模组的热失控防护装置，其特征在于：

所述收集件和所述冷却件之间，以及相邻两所述冷却件之间采用导热胶粘接相连。

10.一种电池包，所述电池包内具有多个电池模组，各所述电池模组具有并排布置的多个电芯，其特征在于：

所述电池包还包括与至少一个所述电池模组对应设置的权利要求1至9中任一项所述的电池模组的热失控防护装置；

所述排气口连通有排气管，所述排气管伸出所述电池包设置。

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