CN220742356U - 新型隔热缓冲垫和电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型隔热缓冲垫和电池模组。该新型隔热缓冲垫包括陶瓷纤维棉层和防护层。沿电芯的排列方向，陶瓷纤维层的相对两侧分别设置防护层，防护层包括夹设于电芯和陶瓷纤维层之间的至少一层硅橡胶层和至少一层玻璃纤维层，与单层硅橡胶层相比，复合材料的力学性能、耐高温和防火性能大幅提高。陶瓷纤维棉层具有优异的隔热和缓冲功能。将陶瓷纤维棉和两层防护层复合在一起形成的新型隔热缓冲垫，同时兼具优异的隔热、缓冲、防火和高温绝缘功能。通过在电芯间中使用上述新型隔热缓冲垫，能够避免极端环境下单个电芯出现热失控时，对相邻电芯造成影响，延缓甚至完全抑制热失控的发生，提高了电芯的安全性能和电池模组的使用寿命。

Description

新型隔热缓冲垫和电池模组

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体涉及一种新型隔热缓冲垫和电池模组。

背景技术

电芯在充放电的过程中，随着循环次数的不断增加，会在电芯内部产生一定的膨胀，并且随着使用时间的增长，电芯的膨胀现象会越来越严重。针对此问题，当前的电池模组通常会在相邻电芯之间夹设缓冲泡棉来吸收电芯的膨胀空间，或者是放置隔热垫以满足抑制热扩散的防护要求。

现有技术中，为了在解除电池模组的有限空间限制的条件下，既能吸收电芯的膨胀空间，还能防止热扩散，申请号为201910956662.9的中国发明专利提供了一种隔热复合材料，该隔热复合材料为柔性的，不易损坏，并且具有良好的隔热性能，能够用于电动汽车电池以减少电池热失控的发生。但当电芯在充电和放电过程中出现过电流、电芯长时间使用或过于频繁的高功率输出、电芯在高温天气或密闭空间的极端环境下进行使用等情况时，电芯极有可能会出现极端热失控和热膨胀的现象，而上述的隔热复合材料的隔热性能和缓冲性能有限，可能无法有效减少热量的传导和热膨胀产生的冲击力，从而导致相邻的电芯损伤。

基于以上所述，现亟需一种新型隔热缓冲垫和电池模组，来解决现有技术中存在的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种新型隔热缓冲垫，旨在通过进一步提高其隔热性能和缓冲性能，来减轻热失效电芯对相邻电芯造成的影响，提高相邻电芯的安全性能和使用寿命。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

新型隔热缓冲垫，能夹设于相邻的电芯之间，上述新型隔热缓冲垫包括：

陶瓷纤维棉层；

防护层，沿上述电芯的排列方向，上述陶瓷纤维棉层的相对两侧分别设有上述防护层，上述防护层包括夹设于上述电芯和上述陶瓷纤维棉层之间的至少一层硅橡胶层和至少一层玻璃纤维层。

可选地，上述防护层包括两层上述硅橡胶层和一层上述玻璃纤维层。

可选地，两层上述硅橡胶层和一层上述玻璃纤维层层叠设置。

可选地，上述硅橡胶层和玻璃纤维层一体成型。

可选地，上述防护层和上述陶瓷纤维棉层之间通过粘接层粘接；或，上述防护层和所述陶瓷纤维棉层缝合连接。

可选地，上述粘接层为双面胶或固化后的胶水。

可选地，上述粘接层的厚度范围值为0.01～0.1mm。

可选地，上述硅橡胶层的厚度范围值为0.05～0.1mm。

可选地，上述玻璃纤维层的厚度范围值为0.1～0.5mm。

可选地，上述陶瓷纤维棉层的厚度范围值为1～5mm。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电池模组，通过使用上述的新型隔热缓冲垫，能够进一步减少热量在电芯之间的传导，提供稳定支撑力，平衡相邻电芯之间的压力分布，提高电池模组的热管理能力和结构稳定性，延长电池模组的使用寿命。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

电池模组，上述电池模组包括壳体、位于上述壳体内的多个电芯以及上述的新型隔热缓冲垫，上述新型隔热缓冲垫设置在相邻的上述电芯之间。

可选地，上述新型隔热缓冲垫设置在上述电芯与上述壳体之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所提供的新型隔热缓冲垫中，沿电芯的排列方向，在陶瓷纤维棉层的相对两侧分别设置防护层，防护层包括夹设于电芯和陶瓷纤维棉层之间的至少一层硅橡胶层和至少一层玻璃纤维层，可以理解的是，由于玻璃纤维层具有很好的力学强度和耐高温性能，与单层硅橡胶层相比，其力学性能、耐高温和防火性能大幅提高。陶瓷纤维棉层具有很好隔热和缓冲特性，因此能够给电芯提供较好的隔热和缓冲作用。将防护层和陶瓷纤维棉层复合在一起的新型隔热缓冲垫，使其能够避免极端环境下电芯出现极端热失控时对相邻电芯造成影响，有效延缓和抑制热失控的发生，提高了电芯的安全性能和使用寿命；同时可有效吸收电芯充放电后膨胀，提供稳定支撑力，平衡相邻电芯之间的压力分布，还可以吸收电芯厚度尺寸公差，方便装配。

本实用新型所提供的电池模组中，通过在相邻电芯之间设置上述的新型隔热缓冲垫，由于该新型隔热缓冲垫中的防护层包括至少一层硅橡胶层和至少一层玻璃纤维层，使得该新型隔热缓冲垫的隔热性能和缓冲性能得到进一步提升，从而能够为相邻电芯提供更好的隔热和缓冲效果，提高了稳定支撑能力，进一步减少了热量在电芯之间的传导，平衡了相邻电芯之间的压力分布，从而可以提高电池模组的热管理能力和结构稳定性，有效延长了电池模组的使用寿命。

附图说明

图1为本实施例所提供的新型隔热缓冲垫沿厚度方向切割后的内部结构示意图；

图2为本实施例所提供的防护层的正视图。

图中：

1、陶瓷纤维棉层；

2、防护层；21、硅橡胶层；22、玻璃纤维层；

3、粘接层。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

下面将结合附图对本实用新型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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围之内。

下面结合图1至图2以及具体实施例来介绍本实用新型所提供的新型隔热缓冲垫和电池模组。电池模组包括多个电芯和夹设于相邻电芯之间的新型隔热缓冲垫，通过新型隔热缓冲垫，能够在相邻电芯之间形成隔热层和缓冲层，阻止热失控的电芯所产生的热量的扩散和传导，且还能减少热膨胀的电芯对相邻电芯的冲击，以提高整个电池模组的使用安全。

具体地，结合图1和图2所示，本实施例所提供的新型隔热缓冲垫包括陶瓷纤维棉层1和防护层2。其中，沿电芯的排列方向，陶瓷纤维棉层1的相对两侧分别设有防护层2，防护层2包括夹设于电芯和陶瓷纤维棉层1之间的至少一层硅橡胶层21和至少一层玻璃纤维层22。

现有技术中，通常只在陶瓷纤维棉层1和电芯之间夹设一层硅橡胶层21，不仅缓冲性能有限，而且硅橡胶通常只能耐受高达200℃～300℃的温度，当电芯出现极端热失控或极端热膨胀现象时，电芯的温度有可能会达到1000℃左右，此时硅橡胶层21的隔热性和缓冲性不足，从而严重影响了相邻电芯的使用安全性。

而本实施例通过上述设置，由于玻璃纤维层22具有很好的力学强度和耐高温性能，与硅橡胶层21一体成型的防护层2，其耐高温通常为500℃和1300℃之间，因此能够提供很好的机械强度和热防护性能，与现有技术中仅在电芯和陶瓷纤维棉层1之间仅设置一层硅橡胶层21相比，该新型隔热缓冲垫的力学性能、耐高温和防火性能均能得到大幅提高。此外，本实施例中，陶瓷纤维棉层1由于具有很好的隔热和缓冲特性，因此能够给电芯提供较好的隔热和缓冲作用。将防护层2和陶瓷纤维棉层1复合在一起形成的新型隔热缓冲垫，使其能够避免极端环境下电芯出现极端热失控和热膨胀现象时对相邻电芯造成影响，有效延缓和抑制热失控的发生，提高了电芯的安全性能和使用寿命；同时通过在相邻电芯之间设置上述的新型隔热缓冲垫，可有效吸收电芯充放电后膨胀，提供稳定支撑力，平衡相邻电芯之间的压力分布，还可以吸收电芯厚度尺寸公差，方便装配。

进一步地，本实施例中，该玻璃纤维层22选用耐火玻璃纤维布，以使上述新型隔热缓冲垫具有良好的高温隔热性、绝缘性和柔性，可以有效吸收电芯充、放电后的膨胀。根据实际工况需求，上述耐火玻璃纤维布可以选用矽酸盐耐火玻璃纤维布、硼矽酸盐耐火玻璃纤维布或者高硅氧耐火玻璃纤维布，本实施例所此并不限定。

可以理解的是，参考现有技术，该陶瓷纤维棉层1是由一种高温耐火材料制成的纤维层，常用的制作材料通常包括氧化铝、硅酸铝、硅酸镁等无机材料，具有高温耐性、良好的绝缘性、较低的热导率、较好的柔性等特性，从而能够为新型隔热缓冲垫提供良好的隔热性能和缓冲性能的基础和支撑。优选地，本实施例中，上述陶瓷纤维棉层1选用硅酸铝陶瓷纤维棉，其具有优异的防火性能，可以抵抗至少1200℃的火焰烧蚀，同时导热系数极低，通常为0.03-0.04W/(m·K)，从而还具有优异的隔热保温效果，可以满足实际工况下对陶瓷纤维棉层1的性能需求。

具体地，本实施例中，考虑到安装空间的限制，需要在相邻电芯之间很小的间隙处夹设该新型隔热缓冲垫，会使得该新型隔热缓冲垫的厚度减小。因此为了在保证该新型隔热缓冲垫具有良好的隔热性能的同时，提高该新型隔热缓冲垫的缓冲性能，上述防护层2包括两层硅橡胶层21和一层陶瓷纤维棉层1，通过设置一层陶瓷纤维棉层1就可以基本满足实际工况下的隔热性能，而通过设置两层硅橡胶层21则可以进一步提高该新型隔热缓冲垫的力学强度和热防护效果。

当然，在一些并列的其他实施例中，也可以设置多层玻璃纤维层22和一层硅橡胶层21，从而可以为电芯提供更高级别的热防护，有效隔离高温；也可以当相邻电芯之间的间距足够时，在相邻电芯之间设置多层玻璃纤维层22和多层硅橡胶层21，从而为电池模组提供强有力的安全保障。因此，本领域技术人员能够根据实际工况来选择玻璃纤维层22和硅橡胶层21的设置数量，本实用新型对此并不限定。

可选地，硅橡胶层21的厚度范围值为0.05～0.1mm。在本实施例中，硅橡胶层21的厚度值为0.05mm，以使硅橡胶层21的厚度满足实际工况需求。

可选地，玻璃纤维层22的厚度范围值为0.1～0.5mm。在本实施例中，玻璃纤维层22的厚度值为0.2mm，以使玻璃纤维层22的厚度满足实际工况需求。

可选地，陶瓷纤维棉层1的厚度范围值为1～5mm。在本实施例中，陶瓷纤维棉层1的厚度值为1mm，以使陶瓷纤维棉层1的厚度满足实际工况需求。

需要说明的是，陶瓷纤维棉层1、玻璃纤维层22和硅橡胶层21的厚度值可以相等也可以不相等。

更具体地，本实施例中，两层硅橡胶层21和一层玻璃纤维层22层叠设置，也就是说，其中一层硅橡胶层21贴合于陶瓷纤维棉层1设置，另一层硅橡胶层21贴合于电芯设置，而玻璃纤维层22则夹设于两层硅橡胶层21之间，使得热失效电芯、相邻电芯、陶瓷纤维棉层1和玻璃纤维层22的相对两侧均设置有硅橡胶层21。这样设置的原因是：该设计的新型隔热缓冲垫能够更加有效地吸收电芯热膨胀的冲击作用力，从而提供更好的缓冲和减振效果，能够对热膨胀电芯、相邻电芯提供更好的缓冲和减振效果，保护了热失效电芯和相邻电芯的安全。

可选地，本实施例中，硅橡胶层21和玻璃纤维层22采用一体化成型方式进行固定连接，使得硅橡胶层21和玻璃纤维层22之间能够保持连接紧密且稳定的状态，有效地增强了防护层2的结构强度和密封性能，延长了其使用寿命。

本实施例中，当防护层2准备完成之后，可以通过夹设在防护层2和陶瓷纤维棉层1之间的粘接层3进行粘接连接，使防护层2和陶瓷纤维棉层1之间具有良好的结合力，此方法效率快，还能够确保防护层2和陶瓷纤维棉层1之间的连接牢固性。可选地，本实施例中，可以采用双面胶将防护层2和陶瓷纤维棉层1进行粘接连接，也可以采用将胶水首先涂覆在硅橡胶层21或者陶瓷纤维棉层1上，再将未涂覆胶水的那一层紧密贴合盖设在涂覆胶水的那一层，待胶水固化后，形成了上述的能够将防护层2和陶瓷纤维棉层1固定连接的粘接层3。双面胶或者胶水易于获取，且粘接牢固性强，在满足粘接性能的同时，控制了生产成本。

当然，在一些并列的实施例中，也可以采用聚酰亚胺胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂或环氧树脂胶粘剂等具有良好的耐热性的粘接剂作为粘接层3，从而减小粘接层3受热导致粘接性能降低的影响。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以将防护层2与陶瓷纤维棉层1缝合连接。通过缝合连接的方式，也能够提高防护层2和陶瓷纤维棉层1之间的连接牢固性，可防止防护层2和陶瓷纤维棉层1之间的松动或脱离。因此，本领域技术人员能根据实际工况需求选择防护层2和陶瓷纤维棉层1之间的连接方式，本实用新型对此并不限定。

可选地，粘接层3的厚度范围值为0.01～0.1mm。在本实施例中，粘接层3的厚度值为0.02mm，以使粘接层3的厚度满足实际工况需求。当然，在其他实施例中，粘接层3的厚度值可以为0.01mm、0.03mm、0.04mm、……，具体的层厚值则可以根据实际情况需要进行调整设置。同理，陶瓷纤维棉层1、玻璃纤维层22和硅橡胶层21的厚度值也可以根据实际情况需要进行调整设置，本实施例在此不再赘述。

本实施例还提供了一种电池模组，该电池模组包括壳体、位于壳体内的多个电芯以及上述的新型隔热缓冲垫，且在相邻的电芯之间夹设有一个上述的新型隔热缓冲垫，由于该新型隔热缓冲垫中的防护层2包括至少一层硅橡胶层21和至少一层玻璃纤维层22，使得该新型隔热缓冲垫的隔热性能和缓冲性能得到进一步提升，从而能够为相邻电芯提供更好的隔热和缓冲效果，提高了稳定支撑能力，进一步减少了热量在电芯之间的传导，平衡了相邻电芯之间的压力分布，从而可以提高电池模组的热管理能力和结构稳定性，有效延长了电池模组的使用寿命。

可选地，本实施例所提供的电池模组中，在电芯和壳体之间还夹设有上述的新型隔热缓冲垫，通过上述设置，当位于端部的电芯产生热失控和热膨胀时，新型隔热缓冲垫可以有效隔离电芯和壳体之间的热量传递，从而防止电芯过热和损坏，也可以减少电芯和壳体之间的直接碰撞和振动，降低电芯收到外部冲击时的损坏的风险。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.新型隔热缓冲垫，能夹设于相邻的电芯之间，其特征在于，所述新型隔热缓冲垫包括：

陶瓷纤维棉层(1)；

防护层(2)，沿所述电芯的排列方向，所述陶瓷纤维棉层(1)的相对两侧分别设有所述防护层(2)，所述防护层(2)包括两层硅橡胶层(21)和一层玻璃纤维层(22)，两层所述硅橡胶层(21)和一层所述玻璃纤维层(22)层叠设置，所述玻璃纤维层(22)的厚度范围值为0.1～0.5mm。

2.根据权利要求1所述的新型隔热缓冲垫，其特征在于，所述硅橡胶层(21)和所述玻璃纤维层(22)一体成型。

3.根据权利要求1所述的新型隔热缓冲垫，其特征在于，

所述防护层(2)和所述陶瓷纤维棉层(1)之间通过粘接层(3)粘接；

或，所述防护层(2)和所述陶瓷纤维棉层(1)缝合连接。

4.根据权利要求3所述的新型隔热缓冲垫，其特征在于，所述粘接层(3)为双面胶或固化后的胶水。

5.根据权利要求3或4所述的新型隔热缓冲垫，其特征在于，所述粘接层(3)的厚度范围值为0.01～0.1mm。

6.根据权利要求1所述的新型隔热缓冲垫，其特征在于，所述硅橡胶层(21)的厚度范围值为0.05～0.1mm。

7.根据权利要求1所述的新型隔热缓冲垫，其特征在于，所述陶瓷纤维棉层(1)的厚度范围值为1～5mm。

8.电池模组，其特征在于，所述电池模组包括壳体、位于所述壳体内的多个电芯以及权利要求1～7中任一项所述的新型隔热缓冲垫，所述新型隔热缓冲垫设置在相邻的所述电芯之间。

9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，所述新型隔热缓冲垫设置在所述电芯与所述壳体之间。