CN106450569A - 一种动力电池模组及动力电池包安全装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种动力电池模组及动力电池包安全装置，在所述动力电池模组中的相邻两个单体电池之间设置由硅气凝胶制成的隔热层，使所述动力电池模组在其中某个单体电池发生热失稳时，该单体电池所产生的异常高的热量不会传播至其他正常单体电池处，有效抑制热失稳的传播，保障整个动力电池模组的使用安全。
Description
技术领域
本发明涉及电池热管理领域，具体而言，涉及一种动力电池模组及动力电池包安全装置。
背景技术
现有电动汽车的动力电池模组仅以相邻单体电池间隙中的空气或常规的熔点较低的塑料作为隔热介质，隔热效果差。在动力电池模组工作过程中，一旦某一个单体电池发生热失稳，该单体电池产生的大量热量将传递给其他正常的单体电池，造成整个动力电池模组的热失控，给驾乘人员的生命安全造成极大威胁。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动力电池模组及动力电池包安全装置，以改善上述问题。
本发明实施例提供一种动力电池模组，该动力电池模组包括至少两个单体电池以及位于相邻单体电池之间用于对所述单体电池进行隔热管理的隔热层，所述隔热层由硅气凝胶制成。
该种动力电池模组在相邻的单体电池之间设置由硅气凝胶制成的隔热层，能够有效抑制热失稳的传播，避免当动力电池模组中一个单体电池发生异常时，由于热量的传播，导致其他正常的单体电池也受到高温损坏。
优选地，所述硅气凝胶的组分包括三甲基硅化硅胶、氧化聚丙烯腈纤维、玻璃纤维。
本发明设计者创造性的发现，由三甲基硅化硅胶、氧化聚丙烯腈纤维、玻璃纤维这三种材料组分制成的硅气凝胶隔热层具有更好的隔热性能，应用于动力电池模组中，能够达到较理想的隔热效果，有效抑制热失稳的传播。
优选地，所述单体电池为方形电芯，所述隔热层贴附于所述方形电芯的侧面。
硅气凝胶质轻且坚固，不具有柔软特性，所以由其制成的隔热层优选应用于由多个方形电芯构成的动力电池模组中。应用时，隔热层设置于相邻的两个方形电芯之间，隔热层贴附于方形电芯的侧面上。
优选地，所述隔热层在与所述方形电芯接触的侧面上设有用于对所述方形电芯进行散热管理的导热层。
由硅气凝胶制成的隔热层本身只具有隔热性能，而不具有导热性能。由于动力电池模组内的方形电芯正常工作时仍会产生热量，如果该热量不能及时散发到电池模组外，会对单体电池造成损害，严重时将威胁驾乘人员的生命安全。鉴于此，本发明实施例中，隔热层的侧面上设有导热层，以对方形电芯进行散热管理。
优选地，所述导热层由导热石墨制成并贴附于所述隔热层的侧面与所述方形电芯接触。
导热石墨具有高导热系数，且由导热石墨制成的导热石墨膜能够平滑贴附于任何另面或者弯曲的表面，可以满足更多的设计需求。
优选地，所述导热层的厚度为0.1毫米～0.3毫米。
优选地，所述隔热层还设有与导热层连接用于将所述导热层吸收到的热量传递至外部散热装置的散热连接部。
由导热层吸收到的热量需要通过所述散热连接部连接外部散热装置散发到动力电池模组外。
优选地，所述隔热层在相对的两个端侧分别设有所述散热连接部，所述隔热层设置在相邻两个方形电芯之间时，位于所述相对的两个端侧的散热连接部分别伸出所述动力电池模组外。
优选地，所述玻璃纤维为纺织品等级。
本发明实施例提供一种应用于电动汽车的动力电池包安全装置，该动力电池包安全装置包括如上述所述的任意一种动力电池模组。
本发明实施例提供的动力电池模组及动力电池包安全装置，在所述动力电池模组中的相邻两个单体电池之间设置由硅气凝胶制成的隔热层，使所述动力电池模组在其中某个单体电池发生热失稳时，该单体电池所产生的异常高的热量不会传播至其他正常单体电池处，有效抑制热失稳的传播，保障整个动力电池模组的使用安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，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为本发明实施例提供的一种动力电池模组的立体结构示意图；
图2是图1所示的动力电池模组的爆炸图；
图3为本发明实施例提供的一种隔热层的立体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种隔热层的立体结构示意图；
图5为本发明实施例提供的应用图4所示的隔热层的动力电池模组的立体结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种动力电池模组的立体结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种隔热层的剖面结构示意图。
图标：100-动力电池模组；110-隔热层；120-方形电芯；130-导热层；140-散热连接部；150-标识线；160-导热绝缘层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
应注意到：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。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，其中，图1是本发明实施例提供的一种动力电池模组100的立体结构示意图，图2是图1中所示的动力电池模组100的爆炸图。该动力电池模组100包括多个单体电池以及设置于相邻单体电池之间用于对所述单体电池进行隔热管理的隔热层110。本实施例中，不失一般性地，将以所述单体电池为方形电芯120为例，对本发明的设计构思进行详细说明。
现有的电动汽车动力电池模组100仅以相邻方形电芯120间隙中的空气或常规的熔点较低的塑料作为隔热介质，隔热效果差。在动力电池模组100工作过程中，一旦某一个方形电芯120发生热失稳，该方形电芯120产生的大量热量将传递给其他正常的方形电芯120，造成整个动力电池模组100的热失控，给驾乘人员的生命安全造成极大威胁。鉴于此，本发明实施例中，在所述动力电池模组100中的相邻两个方形电芯120之间设置隔热层110，以有效抑制热失稳的传播。如图1或图2所示，作为一种实施方式，所述动力电池模组100包括3个所述方形电芯120，每两个相邻的方形电芯120之间设置一个所述隔热层110。所述隔热层110的相对两个侧面分别贴附于两个方形电芯120的侧面上。当然，于其他实施例中，所述动力电池模组100包括的方形电芯120的数目可以视需求变化。此外，隔热层110的设置也不限于图1中所示的一种实现方式，例如，可以在某一对或多对相邻的方形电芯120之间不设置所述隔热层110，而在其他相邻的方形电芯120之间设置所述隔热层110。
可选地，本实施例中，所述隔热层110的材质为硅气凝胶。所述硅气凝胶具有隔热、质轻、坚固、耐高温特性。硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，其固态热导率比相应的玻璃态材料低2-3个数量级。纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献。此外，通过掺杂其他材料的方式，可进一步降低硅气凝胶的辐射热传导，例如，常温常压下掺碳硅气凝胶的热导率可低达0.013w/m·K，是目前热导率最低的固态材料，掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0.03w/m·K。
较佳地，本发明设计者经过反复试验创造性地发现，由三甲基硅化硅胶、氧化聚丙烯腈纤维、纺织品等级的玻璃纤维这三种材料组分经过特定加工工艺制成的新型硅气凝胶材料具有更好的隔热性能，应用于动力电池模组100中，能够达到较理想的隔热效果。所以，本实施例中，所述隔热层110采用的制作材料是由三甲基硅化硅胶、氧化聚丙烯腈纤维、纺织品等级的玻璃纤维这三种材料组分制成的新型硅气凝胶。
请参阅图3，是本发明实施例提供的另一种隔热层110的立体结构示意图。与图1或图2中所示的隔热层110不同的是，该种隔热层110的侧面还设有用于对所述方形电芯120进行散热管理的导热层130。由硅气凝胶制成的隔热层110本身只具有隔热性能，而不具有导热性能。由于动力电池模组100内的方形电芯120正常工作时仍会产生热量，如果该热量不能及时散发到电池模组外，会对单体电池造成损害，严重时将威胁驾乘人员的生命安全。鉴于此，本实施例中，较佳地，在所述导热层130的一侧或双侧设置导热层130，以使导热层130吸收方形电芯120工作时散发出的热量，并将该热量通过外部的散热装置散发到动力电池模组100外。
本实施例中，所述导热层130为由导热石墨制成的导热石墨片，其厚度可以是0.1毫米至0.3毫米之间，例如为0.2毫米。所述导热石墨片具有高导热系数，可平滑贴附在任何的平面或弯曲的表面。当隔热层110设置于相邻两个方形电芯120之间时，所述导热石墨片与方形电芯120的侧面接触并贴附于该侧面上，吸收该方形电芯120产生的热量。
另外，本实施例中，为了便于将所述导热层130吸收到的热量散发到动力电池模组100外，所述隔热层110还连接有用于将所述导热层130吸收到的热量传递至外部散热装置的散热连接部140。如图4所示，所述散热连接部140设置在隔热层110的一端，两者的连接处设有标识线150。当该连接有散热连接部140的隔热层110设置在方形电芯120之间时，所述散热连接部140的位置高度应高于所述方形电芯120的位置高度，较佳地，如图5所示，可令所述标识线150与所述方形电芯120的表面齐平，以便于连接外部的散热装置。
作为一种实施方式，所述散热连接部140为与所述隔热层110相同的设计结构，即由硅气凝胶制成的隔热本体两侧设有导热石墨片。该散热连接部140上的导热石墨片分别与外部散热装置及隔热层110上的导热石墨片连接，以将隔热层110上的导热石墨片吸收到的热量散发到动力电池模组100外。可以理解的，在其他实施例中，所述散热连接部140还可以是其他设计结构，例如，可将其侧面的导热石墨片换作导热绝缘硅胶层或铝合金涂层等。
可以理解的，如图6所示，所述隔热层110可以在两端分别连接所述散热连接部140。当将所述隔热层110设置在相邻两个方形电芯120之间时，位于所述相对的两个端侧的散热连接部140分别伸出所述动力电池模组100外。
请参阅图7，是本发明实施例提供的另一种隔热层110的结构示意图。与上述隔热层110不同的是，该种隔热层110在所述导电石墨片的外侧还贴附有导热绝缘层160。由于石墨本身具有导电性，所以基于安全考虑，在其外侧贴附一层导热绝缘层160，避免在方形电芯120发生漏电时发生危险，对驾乘人员的生命安全造成威胁。
本发明实施例还提供一种应用于电动汽车的动力电池包安全装置，该动力电池包安全装置包括一个或多个所述动力电池模组100。
本发明实施例提供的动力电池模组及动力电池包安全装置，在所述动力电池模组100中的相邻两个单体电池之间设置由硅气凝胶制成的隔热层110，使所述动力电池模组100在其中某个单体电池发生热失稳时，该单体电池所产生的异常高的热量不会传播至其他正常单体电池处，有效抑制热失稳的传播，保障整个动力电池模组100的使用安全。特别地，所述硅气凝胶由三甲基硅化硅胶、氧化聚丙烯腈纤维、纺织品等级的玻璃纤维三种材料组分经过特定加工工艺制成，相对于现有硅气凝胶，具有更好的隔热性能，应用于动力电池模组100中，能够达到较理想的隔热效果。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体地连接；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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，术语“第一”和“第二”仅用于区分描述，不能理解为指示或暗示任何的相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种动力电池模组，其特征在于，该动力电池模组包括至少两个单体电池以及位于相邻单体电池之间用于对所述单体电池进行隔热管理的隔热层，所述隔热层由硅气凝胶制成。
2.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述硅气凝胶的组分包括三甲基硅化硅胶、氧化聚丙烯腈纤维、玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述单体电池为方形电芯，所述隔热层贴附于所述方形电芯的侧面。
4.根据权利要求3所述的动力电池模组，其特征在于，所述隔热层在与所述方形电芯接触的侧面上设有用于对所述方形电芯进行散热管理的导热层。
5.根据权利要求4所述的动力电池模组，其特征在于，所述导热层由导热石墨制成并贴附于所述隔热层的侧面与所述方形电芯接触。
6.根据权利要求5所述的动力电池模组，其特征在于，所述导热层的厚度为0.1毫米～0.3毫米。
7.根据权利要求4所述的动力电池模组，其特征在于，所述隔热层还设有与导热层连接用于将所述导热层吸收到的热量传递至外部散热装置的散热连接部。
8.根据权利要求7所述的动力电池模组，其特征在于，所述隔热层在相对的两个端侧分别设有所述散热连接部，所述隔热层设置在相邻两个方形电芯之间时，位于所述相对的两个端侧的散热连接部分别伸出所述动力电池模组外。
9.根据权利要求2所述的动力电池模组，其特征在于，所述玻璃纤维为纺织品等级。
10.一种动力电池包安全装置，应用于电动汽车的，其特征在于，该动力电池包安全装置包括至少一个如权利要求1-9任意一项所述的动力电池模组。
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