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一种电池模组及电池包

文献发布时间:2023-06-19 11:05:16


一种电池模组及电池包

技术领域

本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池模组及电池包。

背景技术

电动汽车由于其清洁性被越来越多的消费者所认可,而电动汽车的续驶里程数成为影响其使用的重要参数。电动汽车的续驶里程数越长,相应的,动力电池的能量密度也越高,而高能量密度带来高续航的同时,电池模组内的电芯的安全性也越差。现有的电池模组的安全设计主要是针对电芯的化学体系的安全来进行设计的,然而,越安全的化学体系往往能量密度越低,即不能实现令人满意的续驶性能,因此,现有的电池模组的安全设计不能兼顾能量密度与安全性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池模组,能够在电芯能量密度较高,即电芯内部的安全性较低时,保证电池模组周围结构和设备的安全性。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

一种电池模组,包括:

模组壳体,所述模组壳体内设置有第一容置腔,所述模组壳体的一侧为第一端板,另一侧为第二端板;

电芯,所述电芯设置在所述第一容置腔内,所述电芯包括电芯壳体、电芯上盖和卷芯,所述电芯上盖与所述电芯壳体共同形成第二容置腔,所述卷芯设置在所述第二容置腔内;

所述第一端板和所述第二端板中至少有一个设置有模组排气通道,所述模组排气通道连通所述第一容置腔和所述模组壳体的外部,沿指向所述模组壳体外的方向,所述模组排气通道的横截面积逐渐增大;

和/或,所述电芯上盖上设置有电芯排气通道,所述电芯排气通道连通所述第二容置腔和所述第一容置腔,沿指向所述电芯壳体外的方向,所述电芯排气通道的横截面积逐渐增大。

可选地,沿指向所述模组壳体外的方向,所述模组排气通道的横截面的宽度逐渐增大;

和/或,沿指向所述模组壳体外的方向,所述模组排气通道的横截面的长度逐渐增大。

可选地,所述第一端板或所述第二端板的同一面上的所述模组排气通道设置有多个,多个所述模组排气通道间隔围设成模组通道组,所述模组通道组的形状为圆形、椭圆形或多边形。

可选地,所述模组通道组为多个,多个所述模组通道组同心设置或均匀排布。

可选地,所述第一容置腔内还设置有第一耐热层,所述第一耐热层设置在所述电芯的上方。

可选地,沿指向所述电芯壳体外的方向,所述电芯排气通道的横截面的宽度逐渐增大;

和/或,沿指向所述电芯壳体外的方向,所述电芯排气通道的横截面的长度逐渐增大。

可选地,所述电芯排气通道设置有多个,多个所述电芯排气通道间隔围设成电芯通道组,所述电芯通道组的形状为圆形、椭圆形或多边形。

可选地,所述电芯通道组为多个,多个所述电芯通道组同心设置或均匀排布。

本发明的另一个目的在于提供一种电池包,能够在电芯能量密度较高,即电芯内部的安全性较低时,保证电池包周围结构和设备的安全性。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

一种电池包,包括上述的电池模组,所述电池包还包括电池壳体,所述电池壳体内设置有第三容置腔,所述电池模组设置在所述第三容置腔内。

可选地,所述电池壳体至少一侧壁面设置有电池排气通道,所述电池排气通道连通所述第三容置腔与所述电池壳体的外部,沿指向所述电池壳体外的方向,所述电池排气通道的横截面积逐渐增大。

可选地,沿指向所述电池壳体外的方向,所述电池排气通道的横截面的宽度逐渐增大;

和/或,沿指向所述电池壳体外的方向,所述电池排气通道的横截面的长度逐渐增大。

可选地,所述电池壳体至少一侧的壁面上设置有多个所述电池排气通道,多个所述电池排气通道间隔围设成电池通道组,所述电池通道组的形状为圆形、椭圆形或多边形。

可选地,所述电池通道组为多个,多个所述电池通道组同心设置或均匀排布。

可选地,所述第三容置腔内还设置有第二耐热层,所述第二耐热层设置在所述电池模组的上方。

本发明的有益效果:

本发明提供了一种电池模组,包括模组壳体和电芯,模组壳体内设置有第一容置腔,模组壳体的一侧为第一端板,另一侧为第二端板,电芯设置在第一容置腔内,电芯包括电芯壳体、电芯上盖和卷芯,电芯上盖与电芯壳体共同形成第二容置腔,卷芯设置在第二容置腔内,第一端板和第二端板中至少有一个设置有模组排气通道,模组排气通道连通第一容置腔和模组壳体的外部,沿指向模组壳体外的方向,模组排气通道的横截面积逐渐增大,和/或,电芯上盖上设置有电芯排气通道,电芯排气通道连通第二容置腔和第一容置腔,沿指向电芯壳体外的方向,电芯排气通道的横截面积逐渐增大。当电芯内部的卷芯出现故障发生自燃时,会产生大量的高温可燃气体,首先会在电芯的第二容置腔内形成缺氧且高压的状态,当电芯上盖上设置有电芯排气通道时,高温可燃气体会在压力的作用下,通过电芯排气通道排到容置腔外,一方面能够避免容置腔内压力过大而发生爆炸,另一方面由于电芯排气通道的横截面积逐渐增大,可燃气体在电芯排气通道的引导下将沿离开时的流动方向快速扩散,其浓度和温度将迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出第二容置腔后,在第一容置腔内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组内其他组件的燃烧。当电芯上盖上未设置有电芯排气通道,但电池模组的第一端板和第二端板中至少一个上设置有模组排气通道时,电芯壳体或电芯上盖可能会烧损,致使高温可燃气体进入电池模组的第一容置腔内,并通过模组排气通道排到电池模组的外部,模组排气通道的设置一方面能够避免第一容置腔内压力过大而发生爆炸,另一方面由于模组排气通道的横截面积逐渐增大,可燃气体在模组排气通道的引导下将沿离开电池模组时的流动方向快速扩散,其浓度和温度将迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出电池模组后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组外的其他结构或设备的燃烧。当电芯上盖上设置有电芯排气通道,同时电池模组的第一端板和第二端板中至少一个上设置有模组排气通道时,高温可燃气体就能在通过电芯排气通道在第一容置腔内扩散的过程中,和通过模组排气通道在电池模组外扩散的过程中,其浓度和温度将经历两次大幅度的降低,从而最大程度上避免了可燃气体在排出电池模组后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组外的其他结构或设备燃烧的情况发生,从而保证了电池模组的安全性能。本发明还提供了一种电池包,包括上述的电池模组,电池包还包括电池壳体,电池壳体内设置有第三容置腔,电池模组设置在第三容置腔内。可知的是,该电池包能够在电芯能量密度较高,即电芯内部的安全性较低时,保证电池包周围结构和设备的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的电池模组的结构示意图;

图2是本发明实施例所提供的电池模组的包含可燃气体锥面的结构示意图;

图3是本发明实施例所提供的电池模组的设置有圆形通道组的第一端板的结构示意图;

图4是本发明实施例所提供的电池模组的设置有圆形通道组的第一端板的剖视图;

图5是本发明实施例所提供的电池模组的设置有矩形通道组的第二端板的结构示意图;

图6是本发明实施例所提供的电池模组的设置有矩形通道组的第二端板的剖视图;

图7是本发明实施例所提供的电池模组的设置有椭圆形通道组的第二端板的结构示意图;

图8是本发明实施例所提供的电池模组的设置有椭圆形通道组的第二端板的剖视图;

图9是本发明实施例所提供的电池模组的设置有多个圆形通道组的第二端板的结构示意图;

图10是本发明实施例所提供的电池模组的设置有多个圆形通道组的第二端板的剖视图;

图11是本发明实施例所提供的一种形态的电芯的结构示意图;

图12是本发明实施例所提供的一种形态的电芯的分解结构示意图;

图13是本发明实施例所提供的一种形态的电芯的上盖的剖视图;

图14是本发明实施例所提供的另一种形态的电芯的结构示意图;

图15是本发明实施例所提供的另一种形态的电芯的分解结构示意图;

图16是本发明实施例所提供的另一种形态的电芯的上盖的剖视图;

图17是本发明实施例所提供的电池包的分解结构示意图。

图中:

1、电池壳体;

2、电池模组;21、第一端板;22、第二端板;23、上盖;24、底壳;25、电芯;251、电芯壳体;252、电芯上盖;253、卷芯;

100、电池排气通道;200、模组排气通道;300、电芯排气通道;400、可燃气体锥面。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中,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。

如图1-图16所示,本实施例提供了一种电池模组2,包括模组壳体和电芯25。其中,模组壳体内设置有第一容置腔,模组壳体的一侧为第一端板21,另一侧为第二端板22,电芯25设置在第一容置腔内。电芯25包括电芯壳体251、电芯上盖252和卷芯253,电芯上盖252与电芯壳体251共同形成第二容置腔,卷芯253设置在第二容置腔内。

为了使电池模组2在电芯25能量密度较高,即电芯25内部的安全性较低时,电池模组2周围设备的安全得到保障,具体地,第一端板21和第二端板22中至少有一个设置有模组排气通道200,模组排气通道200连通第一容置腔和模组壳体的外部,沿指向模组壳体外的方向,模组排气通道200的横截面积逐渐增大;和/或,电芯上盖252上设置有电芯排气通道300,电芯排气通道300连通第二容置腔和第一容置腔,沿指向电芯壳体251外的方向,电芯排气通道300的横截面积逐渐增大。

当电芯25内部的卷芯253出现故障发生自燃时,会产生大量的高温可燃气体,首先会在电芯25的第二容置腔内形成缺氧且高压的状态,当电芯上盖252上设置有电芯排气通道300时,高温可燃气体会在压力的作用下,通过电芯排气通道300排到容置腔外,一方面能够避免容置腔内压力过大而发生爆炸,另一方面由于电芯排气通道300的横截面积逐渐增大,可燃气体在电芯排气通道300的引导下将沿离开时的流动方向快速扩散,其浓度和温度将迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出第二容置腔后,在第一容置腔内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组2内其他组件的燃烧。当电芯上盖252上未设置有电芯排气通道300,但电池模组2的第一端板21和第二端板22中至少一个上设置有模组排气通道200时,电芯壳体251或电芯上盖252可能会烧损,致使高温可燃气体进入电池模组2的第一容置腔内,并通过模组排气通道200排到电池模组2的外部,模组排气通道200的设置一方面能够避免第一容置腔内压力过大而发生爆炸,另一方面由于模组排气通道200的横截面积逐渐增大,可燃气体在模组排气通道200的引导下将沿离开电池模组2时的流动方向快速扩散,其浓度和温度将迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出电池模组2后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组2外的其他结构或设备的燃烧。当电芯上盖252上设置有电芯排气通道300,同时电池模组2的第一端板21和第二端板22中至少一个上设置有模组排气通道200时,高温可燃气体就能在通过电芯排气通道300在第一容置腔内扩散的过程中,和通过模组排气通道200在电池模组2外扩散的过程中,其浓度和温度将经历两次大幅度的降低,从而最大程度上避免了可燃气体在排出电池模组2后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组2外的其他结构或设备燃烧的情况发生,从而保证了电池模组2的安全性能。

可选地,在本实施例中,模组壳体包括底壳24、第一端板21、第二端板22和上盖23。其中,底壳24呈U型,第一端板21和第二端板22分别设置在U型底壳24的两个通口处,上盖23水平设置,底壳24、第一端板21、第二端板22和上盖23共同形成了模组壳体,且共同围设成内部的第一容置腔。

可选地,沿指向模组壳体外的方向,模组排气通道200的横截面的宽度逐渐增大,或模组排气通道200的横截面的长度逐渐增大,或模组排气通道200的横截面的长度和宽度都逐渐增大,即只要能实现沿指向模组壳体外的方向,模组排气通道200的横截面积逐渐增大即可。

可选地,模组排气通道200的横截面为直线形、折线形或曲线形。当模组排气通道200的横截面为直线时,有多种设置方式能够使该横截面的面积沿指向模组壳体外的方向逐渐增大。例如,可以设置为沿指向模组壳体外的方向模组排气通道200的长度逐渐增大,即模组排气通道200在端板外侧的横截面的长度大于在端板内侧的横截面的长度,可知的是,可燃气体沿该模组排气通道200排出后会呈扇形面扩散。当然还可以设置为沿指向模组壳体外的方向模组排气通道200的宽度逐渐增大,即模组排气通道200在端板外侧的直线形横截面的线宽大于在端板内侧的直线形横截面的线宽,可知的是,可燃气体沿该模组排气通道200排出后会呈四棱台形态扩散。当然还可以设置为沿指向模组壳体外的方向,模组排气通道200的长度和宽度都逐渐增大,即模组排气通道200在端板外侧的直线形横截面的直线长度和线宽分别大于在端板内侧的直线形横截面的直线长度和线宽,可知的是,可燃气体沿该模组排气通道200排出后会呈四棱台形态扩散。可燃气体沿该模组排气通道200排出后,无论呈扇形面扩散,或者呈四棱台形态扩散,可燃气体的浓度都将迅速降低,而且由于可燃气体与外界气体进行了热交换,可燃气体的温度也会迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出模组壳体后在有氧环境下进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组2周围设备燃烧的情况发生。模组排气通道200的横截面为曲线型时,可以设置为沿指向模组壳体外的方向,模组排气通道200的曲线长度逐渐增大和/或曲线的宽度逐渐增大,即模组排气通道200在模组壳体的外侧的横截面的曲线长度大于在模组壳体的内侧的横截面的曲线长度,和/或模组排气通道200在模组壳体的外侧的横截面的曲线宽度大于在模组壳体的内侧的横截面的曲线宽度,可知的是,这样设置同样能够使可燃气体的温度和浓度迅速下降。

可选地,模组排气通道200还可以设置多个,且多个模组排气通道200间隔围设成模组通道组,模组通道组的形状为圆形、椭圆形或多边形。如图1所示,模组排气通道200设置有两个,两个半圆弧形模组排气通道围设成圆形模组通道组,当然也可以设置四个1/4圆弧形的排气通道,如图2-4所示,四个1/4圆弧形的排气通道围设成圆形模组通道组,还可以设置三个、五个或更多个曲线形模组排气通道,也能整体上围设成圆形模组通道组。多段模组排气通道200形成了圆形模组通道组,且沿指向模组壳体外的方向,每段模组排气通道200的曲线长度逐渐增大,即圆形模组通道组在端板外侧的横截面处的圆形直径大于在端板内侧的横截面处的圆形直径,则可燃气体通过模组排气通道200后会形成一个可燃气体锥面400进行扩散。

如图5-6所示,多个模组排气通道200还可以间隔围设成矩形模组通道组,模组排气通道200设置有多段,多段直线形或折线形模组排气通道围设成矩形模组通道组,且沿指向模组壳体外的方向,每段折线形模组排气通道的折线长度逐渐增大,即多个模组排气通道200形成的矩形模组通道组在端板外侧的横截面处的长度均大于在端板内侧的矩形的长度,并且多个模组排气通道200形成的矩形模组通道组在端板外侧的横截面处的宽度均大于在端板内侧的矩形的宽度,则可燃气体通过模组通道组后会形成一个棱台面,并向四围扩散开。

如图7-8所示,多个模组排气通道200还可以间隔围设成椭圆形模组通道组,模组排气通道200设置有多段,多段圆弧形模组排气通道间隔围设,且在一个方向上间隔较大,另一个与之垂直的方向上间隔较小,以整体上形成椭圆形模组通道组,当然在两段相邻的圆弧之间还可以间隔设置一段直线形模组排气通道,以形成更为完整的椭圆形模组通道组。沿指向模组壳体外的方向,每段模组排气通道200的长度逐渐增大,即椭圆形模组通道组在端板外侧的横截面处的周长大于在端板内侧的椭圆形的周长,则可燃气体通过模组通道组后会形成一个近似锥面的扩散面。

可选地,模组通道组设置有多个,多个模组通道组同心设置或均匀排布。如图9-10所示,多个模组排气通道200间隔围设成多个圆形模组通道组,且多个圆形模组通道组均匀排布在模组壳体上。例如可设置四个圆形模组通道组,每个圆形模组通道组由两个半圆弧形排气模组通道组成,且沿指向模组壳体外的方向,每段模组排气通道200的曲线长度逐渐增大,即四个圆形模组通道组在端板外侧的横截面处的圆形直径均大于在端板内侧的横截面处的圆形直径,则可燃气体通过模组通道组后会形成四个锥面形态的扩散面。

如果多个模组排气通道200间隔围设成多个圆形模组通道组,且多个圆形模组通道组设置为同心圆形态,沿指向模组壳体外的方向,每段模组排气通道200的曲线长度逐渐增大,即每个圆形模组通道组在端板外侧的横截面处的直径均大于在端板内侧的横截面处的直径,则可燃气体通过多个模组通道组后会形成多个套叠的锥面形态的扩散面。

如果多个模组排气通道200间隔围设成多边形模组通道组,且多个多边形模组通道组同心设置或均匀排布在端板上,沿指向模组壳体外的方向,每段模组排气通道200的直线长度逐渐增大,即每个多边形模组通道组在端板外侧的横截面处的多边形的周长均大于在端板内侧的横截面处的多边形的周长,则可燃气体通过多个模组通道组后会形成多个均匀排布或套叠的多棱台面形态的扩散面。

当电芯25着火时,如果模组壳体被烧穿,即模组壳体的密封性被破坏,致使大量氧气进入模组壳体内,就会促使电芯25燃烧更加剧烈,为防止上述情况发生,可选地,在第一容置腔内还设置有第一耐热层,第一耐热层设置在电芯25上方。可选地,第一耐热层的材质为云母或陶瓷,均能保证第一耐热层具有较好的耐热性能。

一般电芯25具有两种形态,一种是长方体的电芯25,如图11-图13所示,电芯上盖252为矩形,且在电芯上盖252上设置有正极极柱和负极极柱,电芯排气通道300可以设置在电芯上盖252上没有设置正极极柱和负极极柱的地方,例如设置在正极极柱和负极极柱之间。另一种形态的电芯25为圆柱体的电芯25,如图14-图16所示,其电芯上盖252为圆形,电芯上盖252上设置有负极极柱,电芯排气通道300可以设置在电芯上盖252上没有设置负极极柱的地方,例如设置在负极极柱的周围,或负极极柱的一侧均可。

可选地,沿指向电芯壳体251外的方向,电芯排气通道300的横截面的宽度逐渐增大,或电芯排气通道300的横截面的长度逐渐增大,或电芯排气通道300的横截面的长度和宽度都逐渐增大,即只要能实现沿指向电芯壳体251外的方向,电芯排气通道300的横截面积逐渐增大即可。

可选地,电芯排气通道300的横截面为直线形、折线形或曲线形。当电芯排气通道300的横截面为直线时,有多种设置方式能够使该横截面的面积沿指向电芯壳体251外的方向逐渐增大。例如,可以设置为沿指向电芯壳体251外的方向电芯排气通道300的长度逐渐增大,即电芯排气通道300在电芯上盖252外侧的横截面的长度大于在电芯上盖252内侧的横截面的长度,可知的是,可燃气体沿该电芯排气通道300排出后会呈扇形面扩散。当然还可以设置为沿指向电芯壳体251外的方向电芯排气通道300的宽度逐渐增大,即电芯排气通道300在电芯上盖252外侧的直线形横截面的线宽大于在电芯上盖252内侧的直线形横截面的线宽,可知的是,可燃气体沿该电芯排气通道300排出后会呈四棱台形态扩散。当然还可以设置为沿指向电芯壳体251外的方向,电芯排气通道300的长度和宽度都逐渐增大,即电芯排气通道300在电芯上盖252外侧的直线形横截面的直线长度和线宽分别大于在电芯上盖252内侧的直线形横截面的直线长度和线宽,可知的是,可燃气体沿该电芯排气通道300排出后会呈四棱台形态扩散。可燃气体沿该电芯排气通道300排出后,无论呈扇形面扩散,或者呈四棱台形态扩散,可燃气体的浓度都将迅速降低,而且由于可燃气体与外界气体进行了热交换,可燃气体的温度也会迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出电芯壳体251后在电池模组2的第一容置腔内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池模组2燃烧的情况发生。电芯排气通道300的横截面为曲线型时,可以设置为沿指向电芯壳体251外的方向,电芯排气通道300的曲线长度逐渐增大和/或曲线的宽度逐渐增大,即电芯排气通道300在电芯上盖252的外侧的横截面的曲线长度大于在电芯上盖252的内侧的横截面的曲线长度,和/或电芯排气通道300在电芯上盖252的外侧的横截面的曲线宽度大于在电芯上盖252的内侧的横截面的曲线宽度,可知的是,这样设置同样能够使可燃气体的温度和浓度迅速下降。

可选地,电芯排气通道300还可以设置多个,且多个电芯排气通道300间隔围设成电芯通道组,电芯通道组的形状为圆形、椭圆形或多边形。如图3-8所示,电芯排气通道300设置有两个,两个半圆弧形电芯排气通道围设成圆形电芯通道组,当然也可以设置四个1/4圆弧形的排气通道,四个1/4圆弧形的排气通道围设成圆形电芯通道组,还可以设置三个、五个或更多个曲线形电芯排气通道,也能整体上围设成圆形电芯通道组。多段电芯排气通道300形成了圆形电芯通道组,且沿指向电芯壳体251外的方向,每段电芯排气通道300的曲线长度逐渐增大,即圆形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的圆形直径大于在电芯上盖252内侧的横截面处的圆形直径,则可燃气体通过电芯通道组后会形成一个锥形面进行扩散。

多个电芯排气通道300还可以间隔围设成矩形电芯通道组,电芯排气通道300设置有多段,多段直线形或折线形电芯排气通道围设成矩形电芯通道组,且沿指向电芯壳体251外的方向,每段折线形电芯排气通道的折线长度逐渐增大,即多个电芯排气通道300形成的矩形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的长度均大于在电芯上盖252内侧的矩形的长度,并且多个电芯排气通道300形成的矩形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的宽度均大于在电芯上盖252内侧的矩形的宽度,则可燃气体通过电芯通道组后会形成一个棱台面,并向四围扩散开。

多个电芯排气通道300还可以间隔围设成椭圆形电芯通道组,电芯排气通道300设置有多段,多段圆弧形电芯排气通道间隔围设,且在一个方向上间隔较大,另一个与之垂直的方向上间隔较小,以整体上形成椭圆形电芯通道组,当然在两段相邻的圆弧之间还可以间隔设置一段直线形电芯排气通道,以形成更为完整的椭圆形电芯通道组。沿指向电芯壳体251外的方向,每段电芯排气通道300的长度逐渐增大,即椭圆形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的周长大于在电芯上盖252内侧的椭圆形的周长,则可燃气体通过电芯通道组后会形成一个近似锥面的扩散面。

可选地,电芯通道组设置有多个,多个电芯通道组同心设置或均匀排布。例如,多个电芯排气通道300间隔围设成多个圆形电芯通道组,且多个圆形电芯通道组均匀排布在电芯上盖252上未设置极柱处。例如可设置四个圆形电芯通道组,每个圆形电芯通道组由两个半圆弧形排气电芯通道组成,且沿指向电芯壳体251外的方向,每段电芯排气通道300的曲线长度逐渐增大,即四个圆形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的圆形直径均大于在电芯上盖252内侧的横截面处的圆形直径,则可燃气体通过电芯通道组后会形成四个锥面形态的扩散面。

如果多个电芯排气通道300间隔围设成多个圆形电芯通道组,且多个圆形电芯通道组设置为同心圆形态,沿指向电芯壳体251外的方向,每段电芯排气通道300的曲线长度逐渐增大,即每个圆形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的直径均大于在电芯上盖252内侧的横截面处的直径,则可燃气体通过多个电芯通道组后会形成多个套叠的锥面形态的扩散面。

如果多个电芯排气通道300间隔围设成多边形电芯通道组,且多个多边形电芯通道组同心设置或均匀排布在端板上,沿指向电芯壳体251外的方向,每段电芯排气通道300的直线长度逐渐增大,即每个多边形电芯通道组在电芯上盖252外侧的横截面处的多边形的周长均大于在电芯上盖252内侧的横截面处的多边形的周长,则可燃气体通过多个电芯通道组后会形成多个均匀排布或套叠的多棱台面形态的扩散面。

因为电芯25的第二容置腔内的间隙处容置有电解液,为了保证在电芯排气通道300处电解液不会流出,可选地,在电芯上盖252上还设置有密封层,密封层用于封堵电芯排气通道300,以使第二容置腔为密封腔。可选地,密封层的材质为铝箔。当电芯25内部出现故障发生自燃时,会产生大量的高温可燃气体,在电芯25的第二容置腔内部形成缺氧且高压的状态,腔内的压力会冲破密封层,使内部大量的高温可燃气体能够从电芯上盖252上的电芯排气通道300迅速排出,以使电芯排气通道300发挥作用。密封层可以设置在电芯上盖252的外侧对应设置电芯排气通道300处,或电芯排气通道300的内部,或电芯上盖252的内侧对应设置电芯排气通道300处。为了避免密封层被冲破之后,密封层的部分残留物质在电芯排气通道300中改变了电芯排气通道300的形态,以至于影响了气流流出后的形态,不能最大程度的实现对高温可燃气体的降温扩散作用,可选地,密封层设置在电芯上盖252的外壁面上。这样设置的密封层在破损后不会残留在电芯排气通道300内,能够最大程度的保证电芯排气通道300对高温可燃气体的降温扩散作用。

为了保证电芯25的第二容置腔的密封环境不易被破坏,可选地,电芯上盖252与密封层焊接连接。可选地,电芯上盖252与电芯壳体251焊接连接。

如图17所示,本实施例还提供了一种电池包,包括上述的电池模组2,该电池包还包括电池壳体1,电池壳体1内设置有第三容置腔,电池模组2设置在第三容置腔内。该电池包能够避免可燃气体在排出电池模组2后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池包内的其他结构或设备燃烧的情况发生,从而保证了电池包的安全性能。

为了进一步保证电池包的安全性能,可选地,电池壳体1至少一侧壁面设置有电池排气通道100,电池排气通道100连通第三容置腔与电池壳体1的外部,沿指向电池壳体1外的方向,电池排气通道100的横截面积逐渐增大。进入第三容置腔的可燃气体通过电池排气通道100排到电池包的外部,电池排气通道100的设置一方面能够避免第三容置腔内压力增大以至于发生爆炸,另一方面由于电池排气通道100的横截面积逐渐增大,可燃气体在电池排气通道100的引导下将沿离开电池包时的流动方向快速扩散,其浓度和温度将进一步降低,由此就能有效避免可燃气体在排出电池包后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池包外的其他结构或设备的燃烧。

可选地,沿指向电池壳体1外的方向,电池排气通道100的横截面的宽度逐渐增大,或电池排气通道100的横截面的长度逐渐增大,或电池排气通道100的横截面的长度和宽度都逐渐增大,即只要能实现沿指向电池壳体1外的方向,电池排气通道100的横截面积逐渐增大即可。

可选地,电池排气通道100的横截面为直线形、折线形或曲线形。当电池排气通道100的横截面为直线时,有多种设置方式能够使该横截面的面积沿指向电池壳体1外的方向逐渐增大。例如,可以设置为沿指向电池壳体1外的方向电池排气通道100的长度逐渐增大,即电池排气通道100在壳体外侧的横截面的长度大于在壳体内侧的横截面的长度,可知的是,可燃气体沿该电池排气通道100排出后会呈扇形面扩散。当然还可以设置为沿指向电池壳体1外的方向电池排气通道100的宽度逐渐增大,即电池排气通道100在壳体外侧的直线形横截面的线宽大于在壳体内侧的直线形横截面的线宽,可知的是,可燃气体沿该电池排气通道100排出后会呈四棱台形态扩散。当然还可以设置为沿指向电池壳体1外的方向,电池排气通道100的长度和宽度都逐渐增大,即电池排气通道100在壳体外侧的直线形横截面的直线长度和线宽分别大于在壳体内侧的直线形横截面的直线长度和线宽,可知的是,可燃气体沿该电池排气通道100排出后会呈四棱台形态扩散。可燃气体沿该电池排气通道100排出后,无论呈扇形面扩散,或者呈四棱台形态扩散,可燃气体的浓度都将迅速降低,而且由于可燃气体与外界气体进行了热交换,可燃气体的温度也会迅速降低,由此就能有效避免可燃气体排出电池壳体1后在有氧环境下进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池包周围设备燃烧的情况发生。电池排气通道100的横截面为曲线型时,可以设置为沿指向电池壳体1外的方向,电池排气通道100的曲线长度逐渐增大和/或曲线的宽度逐渐增大,即电池排气通道100在电池壳体1外侧的横截面的曲线长度大于在电池壳体1内侧的横截面的曲线长度,和/或电池排气通道100在电池壳体1外侧的横截面的曲线宽度大于在电池壳体1内侧的横截面的曲线宽度,可知的是,这样设置同样能够使可燃气体的温度和浓度迅速下降。

可选地,电池排气通道100还可以设置多个,且多个电池排气通道100间隔围设成电池通道组,电池通道组的形状为圆形、椭圆形或多边形。多段电池排气通道100形成了圆形电池通道组,且沿指向电池壳体1外的方向,每段电池排气通道100的曲线长度逐渐增大,即圆形电池通道组在壳体外侧的横截面处的圆形直径大于在壳体内侧的横截面处的圆形直径,则可燃气体通过电池排气通道100后会形成一个锥形面进行扩散。

多个电池排气通道100还可以间隔围设成矩形电池通道组,多段直线形或折线形排气通道围设成矩形电池通道组,且沿指向电池壳体1外的方向,每段折线形排气通道的折线长度逐渐增大,即多个电池排气通道100形成的矩形电池通道组在壳体外侧的横截面处的长度均大于在壳体内侧的矩形的长度,并且多个电池排气通道100形成的矩形电池通道组在壳体外侧的横截面处的宽度均大于在壳体内侧的矩形的宽度,则可燃气体通过电池通道组后会形成一个棱台面,并向四围扩散开。

多个电池排气通道100还可以间隔围设成椭圆形电池通道组,多段圆弧形排气通道间隔围设,且在一个方向上间隔较大,另一个与之垂直的方向上间隔较小,以整体上形成椭圆形电池通道组,当然在两段相邻的圆弧之间还可以间隔设置一段直线形排气通道,以形成更为完整的椭圆形电池通道组。沿指向电池壳体1外的方向,每段电池排气通道100的长度逐渐增大,即椭圆形电池通道组在壳体外侧的横截面处的周长大于在壳体内侧的椭圆形的周长,则可燃气体通过电池通道组后会形成一个近似锥面的扩散面。

可选地,电池通道组设置有多个,多个电池通道组同心设置或均匀排布。例如,多个电池排气通道100间隔围设成多个圆形电池通道组,且多个圆形电池通道组均匀排布在电池壳体1上。例如可设置四个圆形电池通道组,每个圆形电池通道组由两个半圆弧形排气电池通道组成,且沿指向电池壳体1外的方向,每段电池排气通道100的曲线长度逐渐增大,即四个圆形电池通道组在壳体外侧的横截面处的圆形直径均大于在壳体内侧的横截面处的圆形直径,则可燃气体通过电池通道组后会形成四个锥面形态的扩散面。

如果多个电池排气通道100间隔围设成多个圆形电池通道组,且多个圆形电池通道组设置为同心圆形态,沿指向电池壳体1外的方向,每段电池排气通道100的曲线长度逐渐增大,即每个圆形电池通道组在壳体外侧的横截面处的直径均大于在壳体内侧的横截面处的直径,则可燃气体通过多个电池通道组后会形成多个套叠的锥面形态的扩散面。

如果多个电池排气通道100间隔围设成多边形电池通道组,且多个多边形电池通道组同心设置或均匀排布在端板上,沿指向电池壳体1外的方向,每段电池排气通道100的直线长度逐渐增大,即每个多边形电池通道组在壳体外侧的横截面处的多边形的周长均大于在壳体内侧的横截面处的多边形的周长,则可燃气体通过多个电池通道组后会形成多个均匀排布或套叠的多棱台面形态的扩散面。

当电池模组2着火时,如果电池壳体1被烧穿,即电池壳体1的密封性被破坏,致使大量氧气进入电池壳体1内,就会促使电池模组2燃烧更加剧烈,为防止上述情况发生,可选地,在第三容置腔内还设置有第二耐热层,第二耐热层设置在电池模组2上方。可选地,第二耐热层的材质为云母或陶瓷,均能保证第二耐热层具有较好的耐热性能。

当电池包的电池壳体1的至少一个壁面上设置有电池排气通道100,且电池模组2的第一端板21和/或第二端板22上至少一个设置有模组排气通道200,以及电芯25的电芯上盖252上设置有电芯排气通道300时,卷芯253燃烧产生的大量高温可燃气体就能在通过电芯排气通道300在第二容置腔内扩散的过程中,其浓度和温度将经历第一次的大幅降低。当高温可燃气体从第二容置腔通过模组排气通道200进入第一容置腔,并在电池模组2的第一容置腔内扩散的过程中,其浓度和温度将经历第二次的降低。当高温可燃气体从第一容置腔通过电池排气通道100进入第三容置腔,并在电池包的第三容置腔内扩散的过程中,其浓度和温度将经历第三次的降低。因此,该电池包能够最大程度上避免可燃气体在排出电池包后在有氧环境内进一步燃烧而产生大量热量,以引发电池包外的其他结构或设备燃烧的情况发生,从而保证了电池包的安全性能。

显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

相关技术
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06120112790662