CN220042075U - 一种适于层式布置的电池模组及电池包 - Google Patents

Abstract

本申请属于电池包技术领域，提供一种适于层式布置的电池模组及电池包，主要包括若干电芯、上层防护结构件和下层防护结构件；所述电芯设置有防爆阀并形成有防爆喷发区；所述上层防护结构件包括第一防护区和第二防护区，所述第一防护区设置在所述防爆喷发区的上方，所述第一防护区的厚度小于所述第二防护区的厚度；所述下层防护结构件包括缓冲件和阻隔件，所述缓冲件设置在若干所述电芯的底部，所述阻隔件设置在所述缓冲件的底部。本方案可以避免热熔状态的喷发物掉落而引燃其他的电芯；同时可以避免电池模组的底部被击穿而引发热扩散，降低热失控现象所造成的损害，可以提高电池模组在应用中的安全性。

Description

一种适于层式布置的电池模组及电池包

技术领域

本申请属于电池包技术领域，具体而言，涉及一种适于层式布置的电池模组及电池包。

背景技术

超跑轿车因为空间有限，其所采用的电池包通常是异形结构，即电池模组与电池模组之间并非是常规的平铺式设置，而是上下分层式布置。目前，针对于电芯的热失控现象，更多的关注会在于电芯与电芯之间的热失控阻隔，而在电芯的Z向上的阻隔防护则较为缺少。

对于上下分层式布置的电池模组而言，当下层模组的电芯发生热失控时，电芯的防爆阀会向上部喷射高温熔融物体，温度高达200℃以上，且具有较强的冲击力。此时上层模组容易被击穿，导致电芯被引燃，从而发生热扩散。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述缺点，本申请的目的在于提供一种适于层式布置的电池模组及电池包。

本申请为了解决上述的技术问题所采用的技术手段是：

本申请中提供一种适于层式布置的电池模组，包括：

若干电芯，所述电芯的顶部端面上设置有防爆阀，若干所述电芯之间并排设置以在若干所述电芯的顶部端面上形成防爆喷发区；

上层防护结构件，所述上层防护结构件盖设在若干所述电芯的顶部端面上，所述上层防护结构件包括第一防护区和第二防护区，所述第一防护区设置在所述防爆喷发区的上方，所述第一防护区的厚度小于所述第二防护区的厚度；

下层防护结构件，所述下层防护结构件包括缓冲件和阻隔件，所述缓冲件设置在若干所述电芯的底部，所述阻隔件设置在所述缓冲件的底部。

上述实现过程中，设置有所述上层防护结构，并且使得所述第二防护区的厚度大于所述第一防护区的厚度，当所述电芯出现喷发现象时，喷发的热熔物可以从较薄的所述第一防护区处喷出，此时可以通过所述第二防护区对电芯的其他区域进行防护，避免热熔状态的喷发物掉落而引燃其他的电芯；同时，设置有所述下层防护结构件，当电池模组下方发生电芯喷发时，可以通过所述阻隔件对喷发产生的高温高热进行阻隔，所述缓冲件则可以对喷发产生的冲击力提供缓冲，以避免电池模组的底部被击穿而引发热扩散，降低热失控现象所造成的损害，可以提高电池模组在应用中的安全性。

作为优选，所述电芯的顶部端面上还设置有极柱，若干所述电芯之间并排设置以在若干所述电芯的顶部端面形成有极柱设置区；

所述第二防护区设置在所述极柱设置区的上方。

上述实现过程中，可以通过设置的所述第二防护区对所述极柱设置区进行防护，避免电芯喷发时热熔状态下的喷发物掉落在所述极柱设置区内，而引燃其他的电芯。

作为优选，所述极柱包括正极柱和负极柱，所述极柱设置区包括正极柱区和负极柱区，所述防爆喷发区位于所述正极柱区与所述负极柱区之间；

所述第二防护区分别设置在所述第一防护区的两侧。

作为优选，所述第一防护区的厚度在0.1-0.3mm之间，所述第二防护区的厚度在0.5-2mm之间。

作为优选，所述缓冲件的厚度在3-15mm之间。

作为优选，所述缓冲件采用发泡硅胶、发泡橡胶、EPDM橡胶、PU泡棉中的任一种制成。

作为优选，所述阻隔件采用陶瓷胶带制成，所述阻隔件贴合设置在所述缓冲件上。

作为优选，在所述缓冲件与所述电芯之间还设置有冷却板，所述缓冲件贴合设置在所述冷却板上。

上述实现过程中，设置的所述冷却板可以对所述电芯进行热管理，同时，设置的所述缓冲件可以对所述冷却板起到一定的保温作用，提高所述冷却板的散热效率。

本申请中还提供一种电池包，其内设置有至少两个如上所述的一种适于层式布置的电池模组，所述电池模组呈分层式布置，位于下方的所述电池模组的上层防护结构件与位于上方的所述电池模组的下层防护结构件呈正对设置；

两所述电池模组之间存在预留间隙。

作为优选，所述预留间隙不小于10mm。

上述实现过程中，通过在电池包内应用本申请中提供的一种电池模组，使得当个别电池模组中的电芯出现喷发现象时，热熔状态下的喷发物不会对其他的电芯以及相邻的电池模组造成影响，从而减缓甚至避免热扩散的蔓延，提高电池包的应用安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请电池模组的结构示意图。

图2为本申请电芯并排设置后的俯视结构示意图。

图3为本申请上层防护结构件的结构示意图。

图4为本申请下层防护结构件的结构示意图。

图5为本申请电池包内电池模组的安装示意图。

标记说明：

1-电芯，11-端板，12-侧板，13-防爆阀喷发区，14-极柱设置区，141-正极柱区，142-负极柱区；

2-上层防护结构件，21-第一防护区，22-第二防护区；

3-下层防护结构件，31-缓冲件，32-阻隔件，33-冷却板；

4-预留间隙。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-5所示，本实施例中提供一种适于层式布置的电池模组，主要包括若干电芯1、上层防护结构件2和下层防护结构件3。若干所述电芯1之间为通过电芯1的大侧面相互贴合而并排设置，并排设置后的所述电芯1的外周通过设置端板11和侧板12进行安装限位；所述上层防护结构件2盖合设置在若干所述电芯1的上方，所述下层防护结构件3则设置在若干所述电芯的下方。

作为其中的一种应用示例，本实施例中的所述电芯1为矩形电芯，在所述电芯1的顶部端面上设置有极柱和防爆阀。其中，所述极柱包括正极柱和负极柱，所述正极柱、负极柱分别设置在所述电芯1的顶部端面的两端，所述防爆阀则设置在所述正极柱、负极柱之间。

此时，由于若干的所述电芯1之间呈并排设置，因此在并排设置的若干所述电芯1的顶部端面上则形成有防爆喷发区13和极柱设置区14，所述极柱设置区14包括正极柱区141和负极柱区142；其中，所述防爆喷发区13由若干所述防爆阀并排形成，所述正极柱区141、负极柱区142则分别由所述正极柱、负极柱并排形成，所述防爆喷发区13即位于所述正极柱区141与所述负极柱区142之间。

进一步地，本实施例中，在所述上层防护结构件2上设置有第一防护区21和第二防护区22，所述第一防护区21设置在所述防爆喷发区13的上方，所述第二防护区22则设置在所述极柱设置区14的上方，如本实施例中，所述第二防护区22分别设置在所述第一防护区21的两侧，以分别对应设置在所述正极柱区141、负极柱区142的上方。

作为一种优选的方案，本实施例中的所述上层防护结构件2为采用云母纸等隔热材料制成，其导热系数≤0.3W/(m·K)，长期耐温≥500℃，短期耐温≥1000℃。其中，将所述第一防护区21的厚度设置为小于所述第二防护区22的厚度，例如，将所述第一防护区21的厚度设置在0.1-0.3mm之间，而将所述第二防护区22的厚度设置在0.5-2mm之间。通过对所述第一防护区21、第二防护区22的厚度进行设计，使得当所述电芯1出现喷发现象时，喷发物不至于被所述第一防护区21阻挡，而可以自所述第一防护区21处喷出；而喷出的热熔反应物则可以通过设置的所述第二防护区22进行阻隔，避免电芯1喷发时热熔状态下的喷发物掉落在所述极柱设置区14内而引燃其他的电芯1。

作为一种优选的方案，可以针对所述电芯1上设置的防爆阀的位置，而在所述第一防护区21上的对应位置进行减薄处理，或者直接在所述第一防护区21内开设辅助喷孔，以便于所述电芯1的喷发物的喷出。

此外，本实施例中，所述下层防护结构件3包括缓冲件31和阻隔件32；其中，所述缓冲件31为设置在若干所述电芯1的底部，所述阻隔件32则设置在所述缓冲件31的底部，使得当电池模组的下方发生所述电芯1的热喷发时，喷发反应物为先作用于所述阻隔件32上，然后再作用于所述缓冲件31上。

而实际上，当喷发反应物的喷发冲击力较小时，也可以仅设置所述阻隔件32，而不设置所述缓冲件31；此时，所述阻隔件32即直接设置在若干所述电芯1的底部。

作为一种优选的方案，本实施例中，所述缓冲件31为采用发泡硅胶、发泡橡胶、EPDM橡胶、PU泡棉中的任意一种制成，厚度设置在3-15mm之间。所述阻隔件32则采用陶瓷胶带制成，其导热系数≤0.1W/(m·K)，长期耐温≥500℃，短期耐温≥1000℃；此时，可以将所述阻隔件32粘贴设置在所述缓冲件31上。

作为一种优选的方案，本实施例中，在所述缓冲件31与所述电芯1之间或所述阻隔件32与所述电芯1之间还设置有冷却板33。当设置有所述缓冲件31时，可以将所述缓冲件31粘贴设置在所述冷却板33的底面，所述冷却板33的顶面则与所述电芯1之间导热接触，以实现对所述电芯1进行热管理；此时，设置的所述缓冲件31可以对所述冷却板33起到一定的保温作用，提高所述冷却板33的散热效率。而当仅设置有所述阻隔件32时，所述阻隔件32即为粘贴设置在所述冷却板33的底面。

本实施例中，设置有所述上层防护结构2，并且使得所述第二防护区22的厚度大于所述第一防护区21的厚度，当所述电芯1出现喷发现象时，喷发的热熔物可以从较薄的所述第一防护区21处喷出，此时可以通过所述第二防护区22对电芯1的其他区域进行防护，避免热熔状态的喷发物掉落而引燃其他的电芯1；同时，设置有所述下层防护结构件3，当电池模组下方发生电芯喷发时，可以通过所述阻隔件32对喷发产生的高温高热进行阻隔，所述缓冲件31则可以对喷发产生的冲击力提供缓冲，以避免电池模组的底部被击穿而引发热扩散，降低热失控现象所造成的损害，可以提高电池模组在应用中的安全性。

此外，本实施例中还提供有一种电池包，其内设置有至少两个如上所述的一种适于层式布置的电池模组，所述电池模组呈上、下分层式布置，且位于下方的所述电池模组的上层防护结构件2与位于上方的所述电池模组的下层防护结构件3呈正对设置，如图5所示。

作为一种优选的方案，本实施例中，在相邻两所述电池模组之间设置有预留间隙4，且所述预留间隙4的宽度不小于10mm，以使得喷发物可以具有足够的缓冲空间。

本实施例中，通过在电池包内应用以上所述的一种电池模组，使得当个别电池模组中的电芯1出现喷发现象时，热熔状态下的喷发物不会对其他的电芯1以及相邻的电池模组造成影响，从而减缓甚至避免热扩散的蔓延，提高电池包的应用安全性和可靠性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，也都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种适于层式布置的电池模组，其特征在于，包括：

若干电芯，所述电芯的顶部端面上设置有防爆阀，若干所述电芯之间并排设置以在若干所述电芯的顶部端面上形成防爆喷发区；

上层防护结构件，所述上层防护结构件盖设在若干所述电芯的顶部端面上，所述上层防护结构件包括第一防护区和第二防护区，所述第一防护区设置在所述防爆喷发区的上方，所述第一防护区的厚度小于所述第二防护区的厚度；

下层防护结构件，所述下层防护结构件包括缓冲件和阻隔件，所述缓冲件设置在若干所述电芯的底部，所述阻隔件设置在所述缓冲件的底部。

2.根据权利要求1所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，所述电芯的顶部端面上还设置有极柱，若干所述电芯之间并排设置以在若干所述电芯的顶部端面形成有极柱设置区；

所述第二防护区设置在所述极柱设置区的上方。

3.根据权利要求2所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，所述极柱包括正极柱和负极柱，所述极柱设置区包括正极柱区和负极柱区，所述防爆喷发区位于所述正极柱区与所述负极柱区之间；

所述第二防护区分别设置在所述第一防护区的两侧。

4.根据权利要求1-3任一项所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，所述第一防护区的厚度在0.1-0.3mm之间，所述第二防护区的厚度在0.5-2mm之间。

5.根据权利要求1所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，所述缓冲件的厚度在3-15mm之间。

6.根据权利要求5所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，所述缓冲件采用发泡硅胶、发泡橡胶、EPDM橡胶、PU泡棉中的任一种制成。

7.根据权利要求1所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，所述阻隔件采用陶瓷胶带制成，所述阻隔件贴合设置在所述缓冲件上。

8.根据权利要求1所述的适于层式布置的电池模组，其特征在于，在所述缓冲件与所述电芯之间还设置有冷却板，所述缓冲件贴合设置在所述冷却板上。

9.一种电池包，其特征在于，其内设置有至少两个如上述权利要求1-8中任一项所述的一种适于层式布置的电池模组，所述电池模组呈分层式布置，位于下方的所述电池模组的上层防护结构件与位于上方的所述电池模组的下层防护结构件呈正对设置；

两所述电池模组之间存在预留间隙。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述预留间隙不小于10mm。