CN219203349U - 能定向排爆的电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能定向排爆的电池包，可以有效避免电池包热失控的发生。所述能定向排爆的电池包具体包括：电池模组、壳体、上盖板、液冷板、底护板、电气腔、缓冲腔和液冷弱化机构。每个电芯均设有电芯泄压开口。其中，液冷弱化机构设于所述液冷板上方。电气腔为电池包壳体内部被电池模组与液冷板所隔开的空间。缓冲腔为电池包壳体底部的液冷板与底护板之间的空间。所述缓冲腔与所述电气腔通过液冷弱化机构隔开。液冷板设有流道和多个弱化开口，所述弱化开口与所述电芯泄压开口的位置一一对应。当单个电芯发生热失控时，电气腔能够迅速和缓冲腔连通，起到定向排爆和绝缘保护的作用，从而防止整个电池包热失控的发生。

Description

能定向排爆的电池包

技术领域

本实用新型涉及动力电池领域，具体涉及一种能定向排爆的电池包。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，动力电池作为其关键的动力来源，也有着非常广阔的发展前景。因此，对动力电池的安全性能也提出了更高的要求。

影响电池安全性的因素有很多，其中热失控是本质原因。当电池由于过充、过温等原因导致内部短路进而引发热失控时，电芯内部的正负极材料会发生剧烈的化学反应，释放大量热量和气体，从而导致电池模组内部温度和气压急剧升高。因此，为了减小温度和爆破压力，提升整个电池包的生命周期，电池包内部的结构设计至关重要。

目前市场上主要采取以下两种措施以防止热扩散：

1.在电池模组之间增加隔热材料，如云母、泡棉等；或在电池模组之间涂覆阻燃材料。

2.电芯设计为底喷，将液冷板作为安全隔断，并对液冷板本身进行弱化设计。例如将液冷板的特定区域通过某种工艺减薄或采用十字划痕来弱化，其弱化位置和电芯泄压开口位置对应。

然而，上述的两种技术都有其技术壁垒。第一种技术由于其热隔离和绝缘防护不能完全有效阻隔高温物质，可能会导致电池包内部热量积聚，容易造成高压回路短路。第二种技术由于液冷板材质一般为铝或铝合金，其熔点较高，一般在600℃以上，且其屈服强度较高，导致对应的爆破压力较大。当单个电芯发生热失控时，可能会由于电芯电量状态或者温度状态的不一致，导致产生的高温高压气体无法快速将弱化区域冲破，造成热量在电池模组内部积聚，并且这种弱化的制造工艺限制了弱化效果的提升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对电池包进行结构优化，使优化后的电池包能够通过液冷弱化机构将电池包分隔为电气腔和缓冲腔，防止高温高压物质在电气腔内积聚，保护电池模组内部的电气高压安全，以避免电池包热失控的发生。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种能定向排爆的电池包，包括：电池模组、壳体、上盖板、液冷板、和底护板，所述电池模组由至少一个电芯封装而成，每个电芯均设有电芯泄压开口，所述壳体中空，所述壳体的内部形状与尺寸与所述电池模组的外部形状与尺寸匹配，所述液冷板设置于所述壳体的下方，所述上盖板的尺寸与壳体上方的尺寸匹配，所述底护板设置于所述液冷板下方，所述能定向排爆的电池包还包括：

液冷弱化机构，设于所述液冷板的上方；

电气腔，为电池包壳体内部被电池模组与液冷板所隔开的空间；以及

缓冲腔，为电池包壳体底部的液冷板与底护板之间的空间，所述缓冲腔与所述电气腔通过所述液冷弱化机构隔开。

在一个实施例中，所述液冷板设有流道和多个弱化开口，所述弱化开口与所述电芯泄压开口的位置一一对应，所述流道设于所述弱化开口的两侧。

在一个实施例中，所述液冷弱化机构的尺寸至少为覆盖所述液冷板上弱化开口的尺寸，且不超出相邻的流道。

在一个实施例中，所述多个弱化开口组成至少两列弱化开口，所述流道设于所述每列弱化开口的两侧。

在一个实施例中，至少有一列所述弱化开口与另外一列弱化开口交错排布。

在一个实施例中，所述液冷弱化机构为热塑性材料或铝箔与热塑性材料复合而成的铝塑膜材料。

在一个实施例中，所述热塑性材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯。

在一个实施例中，所述铝塑膜材料包括由铝箔、流延聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯复合而成的材料。

在一个实施例中，所述液冷弱化机构通过密封胶粘剂粘在液冷板上方。

在一个实施例中，所述液冷弱化机构的厚度为0.1～0.4mm。

本实用新型的能定向排爆的电池包具有如下有益效果：

1、本实用新型通过电池包内电气腔与缓冲腔的设置，对相邻电芯起到一定的缓冲作用，能有效防止热扩散，以阻止电池包进一步发生热失控的可能，提高电池包的热安全性能，及时保护了车主和乘客的安全。

2、相比行业其他采用液冷板本身(铝或铝合金)的弱化方案，本实用新型选用热塑性材料或铝塑膜材料，在高温高压下能实现快速爆破。其中，铝塑膜材料更适用于能量密度更高的电芯体系，这类化学体系的电芯在热失控后喷发出来的物质温度更高，在其他区域的铝塑膜起到一定的热阻隔效果，对其他电芯进行保护。

3、本实用新型的液冷弱化机构通过密封胶与液冷板合为一体，既可以达到电池包内腔体的密封功能，又可以在电池包触发热扩散工况下提供定向爆破通道。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的能定向排爆功能的电池包结构的爆炸示意图。

图2是本实用新型一实施例的液冷板的结构示意图。

图3是本实用新型一实施例的能定向排爆功能的电池包的剖面图和局部放大图。其中，(b)为(a)中沿B-B方向的剖面图，(c)为(b)中A处的局部放大图。

图4是本实用新型一实施例的能定向排爆功能的电池包的定向排爆示意图。

图5是本实用新型一实施例的电池模组的外观示意图。

附图标记

1、上盖板；2、电池模组；3、壳体；4、液冷弱化机构；5、液冷板；5.1流道；5.2弱化开口；6、底护板；6.1、缓冲腔；7、电气腔；8、电芯；9、电芯泄压开口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型一实施例的能定向排爆的电池包，包括：上盖板1、电池模组2、壳体3、液冷板5和底护板6。电池模组2由至少一个电芯8封装而成，每个电芯均设有电芯泄压开口9，参见图5。壳体3中空，壳体3的内部形状与尺寸与电池模组2的外部形状与尺寸匹配。液冷板5设置于壳体2的下方。上盖板1的尺寸与壳体3上方的尺寸匹配。底护板6设置于液冷板5下方。

本实用新型一实施例的能定向排爆的电池包还包括：液冷弱化机构4、电气腔7和缓冲腔6.1。液冷弱化机构4设于液冷板5上方。如图3所示，电气腔7为电池包壳体3内部被电池模组2与液冷板5所隔开的空间。缓冲腔6.1为电池包壳体3底部的液冷板5与底护板6之间的空间。缓冲腔6.1与电气腔7通过液冷弱化机构4隔开。本实施例中，电气腔7被用于在电芯发生热失控时可以迅速与缓冲腔6.1连通，缓冲腔6.1被用于在电气腔7工作时对电芯8排出的高温高压物质进行缓冲，之后通过排气通道排出电池包外，以起到定向排爆的作用。此外，液冷弱化机构4还有结构支撑和密封的作用。

在一个实施例中，液冷板设有流道5.1和多个弱化开口5.2，弱化开口5.2与电芯泄压开口的位置一一对应，流道5.1设于弱化开口5.2的两侧，参见图2。进一步，多个弱化开口组成至少两列弱化开口，流道5.1设于每列弱化开口的两侧。再进一步，至少有一列弱化开口与另外一列弱化开口交错排布。本实施例中，冷板板通过在流道中注入换热流体从而对电池模组进行冷却降温。

在一个实施例中，液冷弱化机构4的尺寸至少为覆盖液冷板5上弱化开口5.2的尺寸，且不超出相邻的流道5.1。

液冷板5上的液冷弱化机构4材料可以有多种选择。在一个实施例中，液冷弱化机构4为热塑性材料或铝箔与热塑性材料复合而成的铝塑膜材料。其中，热塑性材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)。铝塑膜材料包括由铝箔、流延聚丙烯(CPP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合而成的材料。

采用热塑性材料，厚度可以做到0.4mm以下。并且，热塑性材料的熔点较低，通常＜300℃。而其他采用液冷板本身(铝或铝合金)的弱化方案中，铝片的熔点(＞600℃)。相比之下，采用热塑性材料的弱化方案，在单体电芯热扩散后，在高温高压的作用下能更快速地爆破。

采用铝塑膜材料同样能起到快速爆破的作用。在高温高压下，当铝塑膜的外层材料迅速融化，中间的铝箔层厚度在60um以下，能够快速撕裂和融化，以快速爆破。另外，铝塑膜材料适用于能量密度更高的电芯体系。这类化学体系的电芯在热失控后喷发出来的物质温度更高，在其他区域的铝塑膜能起到一定的热阻隔效果，以保护其他电芯。

在本实施例中，液冷弱化机构4通过密封胶粘剂粘在液冷板上方。为达到更好效果，密封胶粘剂也可进一步进行优化设计。

本实施例优选，液冷弱化机构4的厚度为0.1～0.4mm。

正常工作时，液冷弱化机构4起防水、防尘等密封和绝缘作用。当电芯8热失控时，电芯8通过泄压开口9释放高温高压物质，而高温高压物质可以迅速将液冷弱化结构4冲破。此时电气腔7和缓冲6.1腔通过弱化开口5.2连通，高温高压物质可以迅速排出电气腔7，进入到缓冲腔6.1内，并通过液冷板5将缓冲腔6.1与排气通道隔离，参见图3和图4。本实用新型一实施例的能定向排爆的电池包起到定向排爆和绝缘保护的作用，防止大量热量在电气腔7内聚集，保护了其余电芯及模组的电气安全。

本实用新型的能定向排爆的电池包具有如下有益效果：

1、本实用新型通过电池包内电气腔与缓冲腔的设置，对相邻电芯起到一定的缓冲作用，能有效防止热扩散，以阻止电池包进一步发生热失控的可能，提高电池包的热安全性能，及时保护了车主和乘客的安全。

2、相比行业其他采用液冷板本身(铝或铝合金)的弱化方案，本实用新型选用热塑性材料或铝塑膜材料，在高温高压下能实现快速爆破。其中，铝塑膜材料更适用于能量密度更高的电芯体系，这类化学体系的电芯在热失控后喷发出来的物质温度更高，在其他区域的铝塑膜起到一定的热阻隔效果，对其他电芯进行保护。

3、本实用新型的液冷弱化机构通过密封胶与液冷板合为一体，既可以达到电池包内腔体的密封功能，又可以在电池包触发热扩散工况下提供定向爆破通道。

应理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”和“设置”应做广义理解。例如，可以是一体化的设置，也可以是可拆卸的设置；可以是直接设置，也可以是通过间接方式设置。

以上所述实施例仅是对本实用新型的进一步说明，并非对本实用新型做其他形式的限制，本实用新型还可有其它多种实施例。在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的修改和变化，但这些相应的修改和变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种能定向排爆的电池包，包括：电池模组、壳体、上盖板、液冷板、和底护板，所述电池模组由至少一个电芯封装而成，每个电芯均设有电芯泄压开口，所述壳体中空，所述壳体的内部形状与尺寸与所述电池模组的外部形状与尺寸匹配，所述液冷板设置于所述壳体的下方，所述上盖板的尺寸与壳体上方的尺寸匹配，所述底护板设置于所述液冷板下方，其特征在于，所述能定向排爆的电池包还包括：

液冷弱化机构，设于所述液冷板的上方；

电气腔，为电池包壳体内部被电池模组与液冷板所隔开的空间；以及

缓冲腔，为电池包壳体底部的液冷板与底护板之间的空间，所述缓冲腔与所述电气腔通过所述液冷弱化机构隔开。

2.根据权利要求1所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，所述液冷板设有流道和多个弱化开口，所述弱化开口与所述电芯泄压开口的位置一一对应，所述流道设于所述弱化开口的两侧。

3.根据权利要求2所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，所述液冷弱化机构的尺寸至少为覆盖所述液冷板上弱化开口的尺寸，且不超出相邻的流道。

4.根据权利要求2所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，所述多个弱化开口组成至少两列弱化开口，所述流道设于每列弱化开口的两侧。

5.根据权利要求3所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，至少有一列所述弱化开口与另外一列弱化开口交错排布。

6.根据权利要求1所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，所述液冷弱化机构为热塑性材料或铝箔与热塑性材料复合而成的铝塑膜材料。

7.根据权利要求1所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，所述液冷弱化机构通过密封胶粘剂粘在液冷板上方。

8.根据权利要求1所述的能定向排爆的电池包，其特征在于，所述液冷弱化机构的厚度为0.1～0.4mm。

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