CN220021248U - 电池组热失控防护器件及电池组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池组热失控防护器件及电池组件。电池组热失控防护器件包括散热基板、相变材料层和隔热材料层。散热基板具有相对的第一侧壁和第二侧壁，相变材料层设于第一侧壁，隔热材料层设于第二侧壁。根据本实用新型实施例的电池组热失控防护器件，通过将相变材料层设于散热基板的第一侧壁、将隔热材料层设于散热基板的第二侧壁，隔热材料层对电池组件隔热，相变材料层对电池组件散热，散热基板具有散热作用，由此电池组件在正常使用时或在热失控时，电池组热失控防护器件对电池组件能进行安全的热管理、及热失控防护。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池组热失控防护器件及电池组件。
背景技术
新能源汽车电池组紧密排布，当电池组中单个电池发生热失控后燃烧，电池燃烧后产生持续的高温会蔓延至其他未发生热失控的电池，会导致其他电池因温度过高发生热失控，这样会造成火势不断蔓延扩大，可能造成更为严重的事故。
为了防止单个电池热失控，导致其他电池受到波及，通过对电池之间做隔热处理，减缓单个电池热失控高温传播至其他电池的速度。这种方法虽然可以阻止热扩散起到被动安全防护的作用，但不能起到主动防范热失控发生的作用，也影响电池的散热。
由此可见，设计一种集实现降低电池表面温度、可自身散热且阻止热扩散于一体的组合式电池组热失控防护器件是非常必要的。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池组热失控防护器件，用以解决现有技术中的电池防护中隔热存在的缺陷，实现对电池组的热管理、及热失控防护。
本实用新型提供一种电池组热失控防护器件，包括：
散热基板，所述散热基板具有相对的第一侧壁和第二侧壁；
相变材料层，所述相变材料层设于所述第一侧壁；
隔热材料层，所述隔热材料层设于所述第二侧壁。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述散热基板的边缘具有翻边，所述翻边朝向所述第一侧壁或者所述第二侧壁折弯。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述翻边为多个，多个所述翻边沿所述散热基板的周向方向间隔开。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述散热基板的厚度为0.5mm-1.5mm；
或者，所述相变材料层的厚度为1mm-2.5mm；
或者，所述隔热材料层的厚度为2.5mm-3.5mm。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述相变材料层通过导热胶层与所述第一侧壁粘接；
或者，所述隔热材料层通过导热胶层与所述第二侧壁粘接。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述相变材料层为无机类PCM层、有机类PCM层或者复合相变储热材料层。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述隔热材料层为多孔材料件、热反射材料件或者真空材料件。
根据本实用新型提供的一种电池组热失控防护器件，所述散热基板为铝板或者铜板。
本实用新型还提供一种电池组件，包括：
多个电池单元，多个所述电池单元并列设置；
电池组热失控防护器件，所述电池组热失控防护器件为根据如上所项所述的电池组热失控防护器件，任意相邻的两个所述电池单元之间设有所述电池组热失控防护器件。
根据本实用新型提供的一种电池组件，所述电池组热失控防护器件与所述电池单元的表面粘接。
根据本实用新型实施例的电池组热失控防护器件，通过将相变材料层设于散热基板的第一侧壁、将隔热材料层设于散热基板的第二侧壁，隔热材料层对电池组件隔热，相变材料层对电池组件散热，散热基板具有散热作用，由此电池组件在正常使用时或在热失控时，电池组热失控防护器件对电池组件能进行安全的热管理、及热失控防护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的电池组热失控防护器件的爆炸图；
图2是本实用新型提供的电池组件的结构示意图，其中电池组件包括12个电池单元。
附图标记：
100、散热基板；110、第一侧壁；120、第二侧壁；130、翻边；
200、相变材料层；
300、隔热材料层；
400、电池单元；
500、电池组热失控防护器件；
600、电池组件。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合图1及图2描述本实用新型的电池组热失控防护器件500。本实用新型的电池组热失控防护器件500可对电池组件600进行散热，减少电池组件600温升；在电池组件600的电池单元400热失控时，可阻止电池单元400热失控燃烧后的高温蔓延影响其他电池单元400。
结合图1及图2所示，根据本实用新型的电池组热失控防护器件500包括散热基板100、相变材料层200和隔热材料层300。散热基板100具有相对的第一侧壁110和第二侧壁120，相变材料层200设于第一侧壁110，隔热材料层300设于第二侧壁120。可以理解的是，相变材料层200、散热基板100和隔热材料层300依次层叠设置，散热基板100设于相变材料层200与隔热材料层300之间。
需要说明的是，相变材料层200可以用于存储热量。当电池组件600的电池单元400热失控时，相变材料层200可以吸收电池单元400释放出的热量，阻止电池单元400温升过快，减缓电池单元400高温蔓延的速度。相变材料在一定温度范围内可以改变自身的物理状态，以达到储存或者释放热能的目的。相变材料在吸收电池组件600产生的热量的过程中，相变材料会改变自身物理状态，从而达到吸收热量的目的，被相变材料吸收的热量可以储存至相变材料内。散热基板100可以进行散热，使电池组件600发出的热量快速释放出去，同时也可以使相变材料内储存的热量快速释放，这样，相变材料层200会向初始的物理状态(初始的物理状态为常温下相变材料层的物理状态)改变，从而可以使相变材料层200具有持续吸热的能力。
可以理解的是，隔热材料层300可以用于隔绝热量，例如，在电池单元400热失控时，隔热材料层300可以阻挡热失控的电池单元400发出的大部分热量，防止高温蔓延影响至其他电池单元400，从而可以达到保护其余电池单元400的目的。
根据本实用新型实施例的电池组热失控防护器件500，通过将相变材料层200设于散热基板100的第一侧壁110、将隔热材料层300设于散热基板100的第二侧壁120，隔热材料层300对电池组件600隔热，相变材料层200对电池组件600散热，散热基板100具有散热作用，由此电池组件600在正常使用时或在热失控时，电池组热失控防护器件500对电池组件600能进行安全的热管理、及热失控防护。
根据本实用新型一些实施例，结合图1及图2所示，散热基板100的边缘具有翻边130，翻边130朝向第一侧壁110或者第二侧壁120折弯。以图2为例，翻边130向第二侧壁120折弯。这里，对翻边130的方向不做具体限定，其能覆盖电池组件600的电池单元400的宽度即可。翻边130加大了散热基板100与电池单元400外部的换热面积，使电池组热失控防护器件500能更好地对电池单元400进行散热。
根据本实用新型一些实施例，结合图1所示，翻边130为多个，多个翻边130沿散热基板100的周向方向间隔开。以图2为例，在散热基板100的两端对称设置翻边130，使散热基板100形成C型结构；或者，沿散热基板100四周设置翻边130。这里，对翻边130方向不做具体限定，其能满足对电池组件600散热即可。
在一些示例中，散热基板100的翻边130可以与制冷组件连接。这样，能加快散热基板100的散热速度，提高电池组热失控防护器件500的散热效率。制冷组件可为半导体制冷、散热风扇等风冷组件或液冷板等液冷组件。
根据本实用新型一些实施例，散热基板100的厚度为0.5mm-1.5mm。根据本实用新型一些实施例，相变材料层200的厚度为1mm-2.5mm。根据本实用新型一些实施例，隔热材料层300的厚度为2.5mm-3.5mm。需要说明的是，这里，对各材料层厚度范围选择不做具体限定，其厚度范围选择与电池单元400容量大小相关。例如，上述各材料层厚度范围适合在70Ah的电池单元使用。
根据本实用新型一些实施例，相变材料层200通过导热胶层与第一侧壁110粘接。根据本实用新型一些实施例，隔热材料层300通过导热胶层与第二侧壁120粘接。导热胶层可在高温环境中仍能具有粘接作用，同时导热胶层具有导热作用，可以使相变材料层200和隔热材料层300很好地将热量传递至散热基板100上。这里，对导热胶层的覆盖面积不做具体限定，其能使相变材料层200和隔热材料层300粘接连接在散热基板100上即可。
根据本实用新型一些实施例，相变材料层200为无机类PCM层、有机类PCM层或者复合相变储热材料层。在一些示例中，无机类PCM层具体可为结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等材料；有机类PCM层具体可为石蜡、醋酸和其他有机物等材料。
根据本实用新型一些实施例，隔热材料层300为多孔材料件、热反射材料件或者真空材料件。在一些示例中，隔热材料层300具体可为泡沫材料、纤维材料、铝箔隔热材料和气凝胶毡等材料。
根据本实用新型一些实施例，散热基板100可为铝板或者铜板等传导热速率快的金属。
结合图2所示，本实用新型的电池组件600还包括多个电池单元400和至少一个电池组热失控防护器件500。多个电池单元400并列设置，任意相邻的两个电池单元400之间设有电池组热失控防护器件500。例如，单个电池单元400两侧均可以设有电池组热失控防护器件500，以电池组件600包括12个电池单元400为例，电池组件600可以包括13个电池组热失控防护器件500，13个电池组热失控防护器件500设置在任意相邻的两个电池单元400之间设置。
根据本实用新型一些实施例，电池组热失控防护器件500与电池单元400的表面粘接。例如，电池组热失控防护器件500可通过导热胶与电池单元400粘接。
根据本实用新型实施例的电池组件600，通过将相变材料层200设于散热基板100的第一侧壁110、将隔热材料层300设于散热基板100的第二侧壁120，隔热材料层300可以对电池组件600进行隔热，相变材料层200对电池组件600进行散热，散热基板100对隔热材料层300和相变材料层200进行散热，由此电池组件600在正常使用时或在热失控时，电池组热失控防护器件500可以对电池组件600进行安全的热管理、及热失控防护。
下面以一个由12只70Ah软包电池单元400串联组成的电池组件600为例：
在电池组热失控防护器件500中，相变材料层200采用石蜡相变微胶囊通过热压工艺制作，相变材料层200的厚度为1.5mm，相变材料层200通过导热胶贴与散热基板100粘接；
隔热材料层300由预氧丝隔热材料制作，隔热材料层300的厚度为3mm，隔热材料层300通过导热胶贴粘接在散热基板100的另一侧；
散热基板100由铝板制成，厚度为1mm。使用13个电池组热失控防护器件500粘接在12个电池单元400的两侧。
电池组件600在正常工作中不加入电池组热失控防护器件500，在室温(室温为25℃)下进行2C充放电过程中，电池组件600中BT1～BT12温度一般温升会达到40℃左右。电池组件600在正常工作中加入电池组热失控防护器件500后，在电池组热失控防护器件500作用下，电池组件600中BT1～BT12温升基本都在25℃左右，可以有效降低电池组件600温升，起到降低电池组件600热失控风险的作用，实现对电池组件600的安全的热管理。
下面电池组件600中使用电池组热失控防护器件500前后各电池单元400温升对比：
未使用热失控防护器件的电池单元400温升BT1：37.9℃；BT2：38.2℃；BT3：38.9℃；BT4：39.5℃；BT5：40.1℃；BT6：41.6℃；BT7：41.9℃；BT8：40.8℃；BT9：40.0℃；BT10：39.1℃；BT11：38.6℃；BT12：38.1℃；
使用热失控防护器件的电池单元400温升BT1：23.5℃；BT2：24.1℃；BT3：24.5℃；BT4：24.8℃；BT5：25.2℃；BT6：26.6℃；BT7：26.7℃；BT8：25.1℃；BT9：24.6℃；BT10：24.4℃；BT11：24.0℃；BT12：23.4℃。
通过上述数据使用电池组热失控防护器件500前后各电池单元400温升可以看出，能够有效提高电池单元400的散热效率，同时有效隔绝各电池单元400之间的温升带来影响。
电池组件600中单个电池单元400发生热失控时，以BT6发生热失控燃烧5分钟后为例，BT6与隔热材料层300接触一侧温度达到650℃，隔热材料层300另一侧温度为130℃，在BT7在电池组热失控防护器件500的一侧接触温度为128℃。由此可以看出隔热材料层300很好阻挡BT6电池单元400高温蔓延至BT7，相性材料层与散热基板100对BT6进行散热，有效阻止BT6进一步温度升高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种电池组热失控防护器件，其特征在于，包括：
散热基板，所述散热基板具有相对的第一侧壁和第二侧壁，所述散热基板的边缘具有翻边，所述翻边朝向所述第一侧壁或者所述第二侧壁折弯；
相变材料层，所述相变材料层设于所述第一侧壁；
隔热材料层，所述隔热材料层设于所述第二侧壁。
2.根据权利要求1所述的电池组热失控防护器件，其特征在于，所述翻边为多个，多个所述翻边沿所述散热基板的周向方向间隔开。
3.根据权利要求1所述的电池组热失控防护器件，其特征在于，所述散热基板的厚度为0.5mm-1.5mm；
或者，所述相变材料层的厚度为1mm-2.5mm；
或者，所述隔热材料层的厚度为2.5mm-3.5mm。
4.根据权利要求1所述的电池组热失控防护器件，其特征在于，所述相变材料层通过导热胶层与所述第一侧壁粘接；
或者，所述隔热材料层通过导热胶层与所述第二侧壁粘接。
5.根据权利要求1所述的电池组热失控防护器件，其特征在于，所述相变材料层为无机类PCM层、有机类PCM层或者复合相变储热材料层。
6.根据权利要求1所述的电池组热失控防护器件，其特征在于，所述隔热材料层为多孔材料件、热反射材料件或者真空材料件。
7.根据权利要求1所述的电池组热失控防护器件，其特征在于，所述散热基板为铝板或者铜板。
8.一种电池组件，其特征在于，包括：
多个电池单元，多个所述电池单元并列设置；
电池组热失控防护器件，所述电池组热失控防护器件为根据权利要求1-7中任一项所述的电池组热失控防护器件，任意相邻的两个所述电池单元之间设有所述电池组热失控防护器件。
9.根据权利要求8所述的电池组件，其特征在于，所述电池组热失控防护器件与所述电池单元的表面粘接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |