CN219739117U - 一种电池模块以及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池模块以及电池包，涉及电池技术领域，其包括多组电池组、隔热件以及均热板；其中，电池组包括多个大面堆叠设置的电芯，大面为电芯的表面中面积不小于其它表面的表面；隔热件位于相邻的两个电芯的两个大面之间；均热板位于相邻两个电池组之间，均热板与两个电池组接触，且均热板与任一电池组中的至少三个电芯接触；均热板包括导热层。本申请通过均热板设置在相邻两个电池组之间，具有将热失控电芯的一部分热量传递到多个电芯进行散热的效果。

Description

一种电池模块以及电池包

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池模块以及电池包。

背景技术

目前电池模块主要包括电芯、电气系统、热管理系统、壳体和BMS。

电池模块中具有多个阵列设置的电芯，当某一电芯发生热失控时，该电芯产生大量的热量，且温度升高，定义该电芯为热失控电芯，热失控电芯的大面、侧面会将热量传递到其相邻的电芯。

电池模块中具有隔热垫，隔热垫位于相邻两个电池的大面之间，隔热垫能阻挡电池的大面的热量传递。

实用新型内容

本申请提供一种电池模块以及电池包，能使热失控电芯的一部分热量分散传递到多个电芯。

本申请提供了一种电池模块，包括多组电池组、隔热件以及均热板；其中，电池组包括多个大面堆叠设置的电芯，大面为电芯的表面中面积不小于其它表面的表面；隔热件位于相邻的两个电芯的两个大面之间；均热板位于相邻两个电池组之间，均热板与两个电池组接触，且均热板与任一电池组中的至少三个电芯接触；均热板包括导热层。

在上述技术方案中，当电池模块中某个电芯为热失控电芯时，隔热件能减缓热失控电芯热量传递到同一组电池组中与热失控电芯相邻的两个电芯；均热板的导热层能将一部分热量快速传递到与均热板接触的多个电芯上，且由于隔热件阻挡了热失控电芯的热量传递，隔热件与均热板之间的温差更高，平均动能相差更大，均热板的传热效率更高，减缓热量在热失控电芯以及与热失控电芯大面相邻的两个电芯的聚集；本方案中的电池模块减缓热失控电芯大部分热量的传递，且能向其它多个电芯传递热量，有助于控制热失控电芯的热蔓延。

本申请提供了一种电池包，包括电池模块。

在上述技术方案中，电池包中的某个电芯发生热失控时，热失控的电芯热量能快速向其它多个电芯传递，有助于控制电池包内的热蔓延。

附图说明

图1是一种实施例中电池模块内部显示电芯排布方式的俯视结构示意图；

图2是一种实施例中均热板的剖面结构示意图；

图3是一种实施例中显示电芯与冷板以及端板关系的结构示意图；

图4是一种实施例中受体电池大面温度变化示意图；

图5是一种电池包的实施例中显示电芯排布方式的俯视结构示意图。

1、电池组；11、电芯；111、大面；2、隔热件；3、均热板；31、导热层；32、隔热层；4、端板；5、冷板；6、壳体。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本申请进一步详细说明。通过这些说明，本申请的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请实施例公开一种电池模块。参照图1，包括多组电池组1、隔热件2以及均热板3。电池组1包括多个大面堆叠设置的电芯11，大面为电芯11的表面中面积不小于其它表面的表面。隔热件2位于相邻的两个电芯11的两个大面之间。均热板3位于相邻两个电池组1之间，均热板3与两个电池组1接触，且均热板3与任一电池组1中的至少三个电芯11接触。均热板3包括导热层31。

具体的，本实施例以电池模块包括三组电池组1，每个电池组1包括堆叠设置的五个电芯11为例进行示例性的说明。

参照图1，本实施例中，电池模块包括电池模组，电池模组包括三组电池组1、侧板以及端板4。侧板以及端板4均设置有两个，侧板以及端板4首尾依次连接围成方形框架。

三组电池组1设置在方形框架内，均热板3设置有两个，两个均热板3分别一一对应的位于相邻的两组电池组1之间。

在其它一实施例中，电池模组包括两组电池组1，均热板3设置有一个，均热板3位于相邻两组电池组1之间。在其它一实施例中，电池模组包括四组电池组1，均热板3设置有三个，三个均热板3分别一一对应的位于相邻的两组电池组1之间。

需要说明的是，本实施例中的电池模块不同于将两个电池模组排列放置形成的组件结构，且组件结构的两个电池模组之间的侧板不能视作均热板3。

电池组1包括堆叠设置的多个电芯11，示例性的，电池组1包括堆叠设置的五个电芯11；可选的，电池组1包括堆叠设置的三个、四个或六个电芯11。

参照图1，本实施例中，隔热件2为方形的气凝胶板件，隔热件2设置有十二个，每组电池组1中具有四个隔热件2，每组电池组1中的两个电芯11之间均具有隔热件2，隔热件2厚度方向与同一电池组1的电芯11堆叠方向相同，隔热件2厚度方向的两表面与同一电池组1中相邻两个电芯11相对的表面一一对应的接触。

均热板3设置有两个，两个均热板3分别一一的位于相邻两组电池组1之间。均热板3的厚度方向与两组电池组1的间隔方向相同。

参照图2，均热板3包括导热层31，导热层31的导热系数大于隔热件2的导热系数。

具体的，导热层31的导热系数大于隔热件2的导热系数，示例性的，导热层31为铝合金板件；可选的，导热层31为钢板。

参照图1，为便于说明，定义热失控电芯以及正常电芯，热失控电芯为电池模块中任意一个发生热失控的电芯11；对九个电芯11进行编号，如附图所示，分别为m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8、m9。其中，m5为热失控电芯。为便于显示，附图中电芯11、隔热件2以及均热板3之间设置有间隙。

当m5发生热失控时，m5产生的一部分热量受到厚度方向的两个隔热件2的阻挡，仅有少量热量传递到m4、m6上。m5产生的一部分热量传递到两个导热层31。两个导热层31将热量快速向四周传递，此时导热层31对m1、m2、m3、m4、m6、m7、m8、m9进行加热，使热量能传递到m1、m2、m3、m4、m6、m7、m8、m9。随着导热层31的热量继续向外传递，传热方式与上述描述类似，再次不再赘述。

一种现有技术中，电池包包括多组电池组以及隔热件。电池组包括多个堆叠设置的电芯。隔热件位于电池组中相邻的两个电芯的两个大面之间。隔热件减缓同一电池组中相邻两个电芯之间的热量传递。

当某个电芯热失控成为热失控电芯时，热失控电芯会将热量传递到相邻电池组中与热失控电芯对应的正常电芯上，可能导致正常电芯的热失控。

一种现有技术中，电池包包括多组电池组、大面隔热件以及侧面隔热件。电池组包括多个堆叠设置的电芯。大面隔热件位于同一电池组中任一相邻的两个电芯之间。侧面隔热件位于相邻两个电池组之间。

大面隔热件减缓同一电池组中相邻两个电芯之间的热量传递，侧面隔热件减缓相邻两组电池组1之间的热量传递。当某个电芯热失控成为热失控电芯时，热失控电芯的热量向外传递的速度慢，可能会在热失控电芯出现热量堆积，造成对热失控电芯的周围的所有正常电芯加热而出现的热失控。

参照图4，当某个电芯11发生热失控电芯11的温度随时间的变化情况。受体电池为同一电池组1中与热失控的电芯11相邻的电芯11。

参照图1，具体的，当热失控的电芯11为m5时，受体电芯11为m4或m6。

实验时，使用铝制填充块替代受体电池，在铝制填充块朝向热失控的电芯11的表面放置热电偶，热电偶测量铝制填充块的温度。对电芯11m5进行加热，直至电芯11发生热失控，此时热电偶测量到的温度接近受体电池的温度。

由图4中的曲线可知，电芯11发生热失控后，当电池模块有均热板3、无隔热件2时受体电池温度快速急剧升高，使得电池模组的热失控蔓延到相邻电芯11。

当电池模块有无均热板3、有隔热件2时受体电池温度平缓升高到一定温度后，受体电池的温度升高基本保持平稳。

当电池模块有均热板3、有隔热件2时：在前期，受体电池温度变化与电池模块无均热板3、有隔热件2时的受体电池温度变化基本相同；在后期，受体电池温度始终低于电池模块无均热板3、有隔热件2时受体电池温度。本实施中，前期表示为前300秒的时间，后期表示为300秒后的时间。均热板3仅包括导热层。

通过实验可以看出，当某个电芯11发生热失控时，隔热件2、均热板3的设置，能使得受体电池的温度较低，受体电池温度越低，当电芯11发生热失控时，受体电池越不容易发生热失控，能阻止电池模块的热蔓延。

本实施例中，在电芯11发生热失控时，隔热件2能避免与热失控的电芯11的大面111相邻的电芯11被快速加热而触发热失控，均热板3将热量更为均匀分散到热失控的电芯11与均热板3接触的其余电芯11，降低热失控的电芯11触发电池模块中链条反应的可能。相较于仅在电池组1之间设置均热板、不在电池大面设置隔热件2的方案，本实施例中，隔热件设置在相邻两个电芯11的大面之间，隔热件2阻挡了热失控电芯11m5向大面相邻的受体电芯的热量传递，热量的传递路径主要自均热板3进行传递，均热板3与热失控电芯11m5所在电池组1中的其余电芯之间的温差更高，平均动能相差更大，减缓热量在热失控电芯以及与热失控电芯11m5大面相邻的两个电芯的聚集。而仅在电池组1之间设置均热板3、不在电芯大面设置隔热件2的方案中，由于电芯大面接触面积更大，热失控电芯11m5的热量主要传递路径自电芯大面111向相邻电芯11传递，传递路径为自热失控电芯向其所在电池组1中远离热失控电芯11m5的其余电芯依次传递，少量热量由均热板3传递，均热板3的均热效果被弱化，且由于热量在电池组1中经电芯11逐个传递时，相邻电芯之间的温差相对较小，传递动力学能相对较小，传热效率不佳，与热失控电芯11m5相邻两个电芯被触发热失控的风险更高。

为便于说明，定义第一方向、第二方向以及第三方向，其中第一方向为电池组1中多个电芯11的堆叠方向，也是电芯11以及隔热件2的厚度方向，第二方向为相邻两个电池组1的间隔方向，也是均热板3的厚度方向，第三方向为电芯11的底端朝向电芯11的顶端方向，其中，电芯11的顶端为电芯11设置有极柱的一端，电芯11的底端为与顶端相背的一端。在附图中，第一方向表示为X方向，第二方向表示为Y方向，第三方向表示为Z方向。

参照图1，作为一个可选方案，均热板3还包括隔热层32，所述导热层31位于两层所述隔热层32之间，隔热层32的导热系数小于隔热件2的导热系数。

示例性的，隔热层32为气凝胶板。隔热层32与导热层31沿第二方向堆叠设置。隔热层32背向导热层31的表面与同一电池组1中的至少三个电芯11接触。

热失控的电芯11将热量传递到均热板3，当热失控的电芯11与导热层31接触时，导热层31将热量快速向外传递；当热失控的电芯11与隔热层32接触时，一部分热量传递到导热层31后，导热层31将热量快速向热失控电芯11m5所在的电池组内其余电芯11传递。

导热层31将热量快速向热失控电芯11m5所在的电池组1内其余电芯11传递，利用热失控电芯11m5所在的电池组1内的其余电芯分担热失控电芯m5产生的热量，减少热量在热失控的电芯11以及其大面相邻电芯处的积聚；同时隔热层32能阻挡部分热量传递，避免热量向其他相邻电池组1传递，有利于控制电池模块的热蔓延。

当同一电池组1中的电芯11数量较多时，电池组1中的任一电芯11发生热失控后，热失控的电芯11产生的热量经导热层31传递到该电池组1内的其余电池进行散热，缓解热聚集的情况。

进一步的，多个电池模块阵列排布设置组成电池包时，导热层31相对隔热层32靠近电池包的边框。

电池模块发生热失控时，大部分是由于受到外部碰撞造成的，靠近电池包侧壁的电芯11相对于靠近电池包中间的电芯11更容易发生热失控，因此导热层31靠近电池包边框，能实现对热失控的电芯11的快速导热。

参照图1，作为一个可选方案，均热板3包括两层隔热层32，所述导热层31位于两层所述隔热层32之间。

本实施例中，隔热件2减缓了热失控电芯的大部分热量的传递，均热板3的隔热层32减缓了热失控电芯的一部分热量的传递后，一部分热量能通过导热层31向外传递，并可再次通过隔热层32向热失控电芯附近的正常电芯传递热量，进行散热，避免出现某个电芯11吸收的热量过多而发生热失控。

参照图1，作为一个可选方案，导热层31的导热系数为a，厚度为h₁，隔热层32的导热系数为b，厚度为h₂，其中10≤(a·h₁)/(b·h₂)≤1000，且3W/(m·K)≤a≤3000W/(m·K)。

具体的，(a·h₁)/(b·h₂)的比值可以为大于等于10，小于等于1000中的任一数值，示例性的，(a·h₁)/(b·h₂)的比值为100；可选的，(a·h₁)/(b·h₂)的比值为10、60、300、600、810、1000中的任一数值。

导热层31的导热系数可以为大于等于3，小于等于3000中的任一数值，导热系数的单位为W/(m·K)。示例性的，导热层31的导热系数为237；可选的，导热层31的导热系数为3、40、80、317、401、429、2000、3000中的任一数值。

导热层31的导热系数大于隔热件2的导热系数。

参照图1，作为一个可选方案，隔热件2与电芯11的大面111接触，电芯11的大面111为电芯11的表面中面积不小于其它表面的表面。

具体的，电芯11的大面111为电芯11厚度方向的两个表面。隔热件2的尺寸与电芯11的大面111尺寸相等。隔热件2厚度方向的两个表面与同一电池组1中相邻的两个电芯11的大面111一一对应的接触。

隔热件2与电芯11的大面111接触，能减缓热失控电芯大部分的热量传递到正常电芯，减少热失控的扩散。

在其它一实施例中，隔热件2与电芯11的侧面接触，电芯11的侧面为电芯11的表面中与电芯11的大面111以及电芯11设置有极柱的表面相邻的表面。

参照图1，作为一个可选方案，均热板3与同一电池组1中的所有电芯11接触。

具体的，均热板3为板件，均热板3的沿第一方向的两端与电池组1沿第一方向的两端平齐，均热板3沿第三方向的两端与电芯11沿第一方向的两端平齐。

均热板3与同一电池组1的所有电芯11接触，能使任一电芯11成为热失控电芯时，均热板3都能快速传导热量；还能保持同一组电池组1中所有电芯11的位置相对固定。

在其它一实施例中，任意相邻两个电池组1之间设置有两个均热板3，每个均热板3与同一电池组1中的一半电芯11接触。

参照图2，作为一个可选方案，导热层31为金属板。具体的，导热层31为钢板，可选的，导热层31为铝合金板。

在其它一实施例中，导热层31为导热硅胶或导热石墨。

金属制成的导热层31具有优良的导热性，热失控电芯产生的热量传导通过对应的隔热层32部分、与热失控电芯对应的隔热层32部分将热量传递到导热层31后，导热层31能将热量快速传递，其中，一部分热量通过导热层31向外传递，其余热量对与正常电芯对应的隔热层32加热，隔热层32再将热量传递到正常电芯。金属板自身具有较高的结构强度，导热层31使得均热板3具有较高结构强度，同一电池组1中的单个电芯11受到均热板3的限位与其它电芯11保持位置的相对稳定。

参照图1，作为一个可选方案，还包括用于放置电池组1的外壳，导热层31与外壳固定连接。

具体的，外壳包括底壳、上盖以及固定梁，底壳和固定梁共同围构形成上端具有开口的用于放置所有电芯11的内腔上盖扣盖在开口，附图中仅示意了底壳，上盖在附图中未显示。

导热层31与外壳固定连接，示例性的，导热层31与外壳之间焊接固定，可选的导热层31与外壳之间粘接固定。

由于导热层31为刚性的金属，导热层31与外壳固定后，能提高外壳自身的结构强度，提高外壳受到外力作用时抵抗变形的能力。

参照图1，作为一个可选方案，外壳包括与同一电池组1中沿第一方向两端的电芯11抵压的端板4。导热层31沿第一方向的两端与端板4固定连接。

具体的，外壳内具有两个端板4，两个端板4与同一电池组1中沿第一方向两端的两个电芯11一一对应的抵压。两个端板4与所有电池组1中的电芯11抵压。

端板4可以是外壳的侧壁的一部分，也可以是固定的横梁，也可以是可拆卸固定的端板4。

通过调整两个端板4沿第一方向的距离，调整同一电池组1中相邻电芯11之间的压紧程度。

导热层31沿第一方向的两端与两个端板4一一对应的固定连接。示例性的，导热层31与端板4之间焊接固定，可选的导热层31与端板4之间粘接固定。

导热层31与两个端板4固定，当导热层31为金属板时，导热层31能保持两个端板4对电芯11抵压的稳定性，导热层31还可以作用电池模块的横梁，提高电池模块的结构稳定性。

参照图3，作为一个可选方案，还包括冷板5，冷板5与电芯11接触；其中，所述冷板5、隔热件2以及均热板3分别与所述电芯11的不同侧面接触。

具体的，冷板5固定在外壳内腔底端，冷板5位于电芯11背向极柱的一端。冷板5为长方形的金属板件，冷板5内具有用于流体流通的降温通道，降温通道有进口和出口。

冷媒通过进口进入降温通道，在降温通道内流动后从出口流出，冷媒流动过程中带有冷板5上的热量，实现对冷板5的降温。

电芯11放置在冷板5上，电芯11背向极柱的一端与冷板5接触。

冷板5能实现对电芯11的温度控制，当电芯11为热失控电芯时，冷板5能带走热失控电芯的部分热量，对热失控电芯进行降温。

参照图3，作为一个可选方案，导热层31与冷板5接触。

具体的，导热层31的下端与冷板5接触，导热层31下端为导热层31沿第三方向背向电芯11的极柱的一端。可选的，导热层31下端与冷板5之间设置有导热胶固定连接。

导热层31与冷板5接触，能加快导热层31与冷板5之间的热量传递，有助于热失控电芯的散热。

在其它一实施例中，电池包包括多个电芯11以及下壳体，多个电芯11放置在下壳体内，多个电芯11之间串并联连接；多个电芯11之间不需要组装成电池模组后再放置在电池包中。

电池包包括若干个本实施例中的电池模块，电池模块包括三组电池组1，均热板3设置有两个，两个均热板分别一一对应的位于相邻的两组电池组之间。在其它一实施例中，电池包包括两组电池组1，均热板3设置有一个，均热板位于相邻两组电池组1之间。

参照图5，本实施例还公开了一种电池包，电池包包括若干个电池模块。

具体的，电池包包括多个电芯11以及壳体6，多个电芯11放置在壳体6内，壳体6包括下壳体以及上盖板，多个电芯11放置在下壳体后，上盖板扣盖在下壳体内。多个电芯11之间串并联连接，多个电芯11之间不需要组装成电池模组后再放置在电池包中。

示例性的，电池包包括一个电池模块，电池模块包括三组电池组1，均热板3设置有两个，两个均热板分别一一对应的位于相邻的两组电池组之间。

在其它一实施例中，电池包包括两个电池模块，两个电池模块分别包括相同数量的电池组1；在其它一实施例中，两个电池模块中包括不同数量的电池组1。

电池包中的某个电芯发生热失控时，均热板能快速将热量向外传递，能有效抑制电池包内的热蔓延。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解。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在本申请中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本申请进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本申请进行多种替换和改进，这些均落入本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种电池模块，其特征在于，包括多组电池组、隔热件以及均热板；其中，

所述电池组包括多个大面堆叠设置的电芯，所述大面为所述电芯的表面中面积不小于其它表面的表面；

所述隔热件位于相邻的两个所述电芯的两个所述大面之间；

所述均热板位于相邻两个所述电池组之间，所述均热板与两个所述电池组均接触，且所述均热板与任一所述电池组中的至少三个所述电芯接触；

所述均热板包括导热层。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述均热板还包括隔热层，所述隔热层的导热系数小于所述隔热件的导热系数；

所述导热层与所述隔热层沿相邻两个所述电池组的间隔方向设置。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述均热板包括两层隔热层，所述导热层位于两层所述隔热层之间。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述导热层的导热系数为a，厚度为h₁，所述隔热层的导热系数为b，厚度为h₂，其中10≤(a·h₁)/(b·h₂)≤1000，且3W/(m·K)≤a≤3000W/(m·K)。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述均热板与同一所述电池组中的所有所述电芯接触。

6.根据权利要求1至5中任一所述的电池模块，其特征在于，所述导热层为金属板。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其特征在于，还包括用于放置电池组的外壳，所述导热层与所述外壳固定连接。

8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于，所述外壳包括与同一所述电池组中沿第一方向两端的所述电芯抵压的端板，所述第一方向为所述电池组中多个所述电芯的堆叠方向；

所述导热层沿所述第一方向的两端与所述端板固定连接。

9.根据权利要求1至5中任一所述的电池模块，其特征在于，还包括冷板，所述冷板与所述电芯接触；其中，

所述冷板、隔热件以及均热板分别与所述电芯的不同侧面接触。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其特征在于，所述导热层与所述冷板接触。

11.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1至10中任一所述的电池模块。