一种浸没式电池模组

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别涉及一种浸没式电池模组。

背景技术

近年来，随着新能源技术的快速发展，越来越多的装置、设备、车辆选择各类电池作为动力来源。具有高能量密度的锂电池更是备受人们的青睐。但是，高的能量密度也意味着此类电池一旦发生事故，可能会在短时间内释放出的大量的能量，造成巨额经济财产损失，甚至危害生命。因此，需要一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种浸没式电池模组，其包括：外壳、多个电池单元、隔热件；所述外壳容纳有所述电池单元和所述隔热件，用于盛装浸没所述电池单元的导热绝缘液，所述外壳上设置有进液口和出液口；所述电池单元具有第一表面、第二表面和位于所述第一表面和所述第二表面之间的周向侧表面，所述周向侧表面与所述导热绝缘液接触；所述隔热件设置于相邻两个所述电池单元之间，所述隔热件的边缘相对于所述第一侧表面凸出，且与所述外壳连接，还形成有供与相邻两个所述电池单元对应的导热绝缘液连通的连通部，相邻两个所述隔热件的连通部连接所形成的区域与所述电池单元的各表面不重合，所述第一侧表面为周向侧表面中的与所述隔热件相对的部分。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述第一侧表面与导热绝缘液接触；和/或所述第二侧表面与导热绝缘液接触，所述第二侧表面为周向侧表面中的另一部分。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述隔热件包括：隔热板，设置于相邻两个所述电池单元之间；和支架，与所述隔热板连接，与所述电池单元的周向侧表面连接，用于夹持所述电池单元。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述支架包括：两个边缘部，各所述边缘部的一端与所述隔热板连接；和连接部，连接于两个所述边缘部的另一端之间，所述连接部与所述电池单元的第二侧表面连接。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述连接部的内表面形成有贯通的沟槽，所述沟槽的槽口与所述电池单元的第二侧表面相对。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，相邻两个所述隔热件的连通部连接所形成的区域与所述边缘部的延伸区域重合。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述隔热件沿高度方向的两端分别与所述外壳的上盖的内表面和所述外壳的底座的内表面连接。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述第一表面与导热绝缘液接触；所述第二表面与导热绝缘液接触。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述浸没式电池模组还包括：防爆压力阀；所述防爆压力阀设置于所述外壳的上盖的边缘处；和/或所述防爆压力阀设置于所述外壳的上盖的中心区域处。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述进液口位于所述侧壳壁的下部，所述出液口位于所述侧壳壁的上部。

在如上所述的浸没式电池模组中，可选地，所述浸没式电池模组还包括：导热绝缘液数据采集单元，设置于所述外壳上，用于监测所述导热绝缘液的电阻率。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置覆盖住电池单元的隔热件，将隔热件与外壳相连，并将电池单元浸没于导热绝缘液中，使得电池单元的第一表面或第二表面以及周向侧表面能与导热绝缘液接触，同时阻隔了导热绝缘液直接在相邻的第一表面或第二表面以及相邻的周向侧表面之间流动，避免了某个电池单元受热失控时放出的热量直接传递给相邻的电池单元（即阻止了相邻电池单元之间的直接热传导），大幅度降低热失控电池单元对相邻电池单元的损伤，避免某个电池单元的热失控引发多个电池单元热失控的连锁反应，显著提高电池模组的可靠性和安全性。还可以实现本浸没式电池模组内温度场的一致，降低电池单元内部的温度差，提高本浸没式电池模组的寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种浸没式模组的爆炸示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电池单元与隔热件的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电池单元与隔热件的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种外壳的底座的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种外壳的底座的局部放大结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种外壳的上盖、电池单元和隔热件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种隔热件的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种若干个电池单元的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种外壳的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种外壳和隔热板的剖视示意图。

图中符号说明如下：

1电池单元、11第一表面、12第二表面、13第一侧表面、14第二侧表面、2外壳、21上盖、22壳壁、23底座、24进液口、25出液口、26支撑件、27绑带、28隔板槽、3隔热件、31隔热板、32支架、321边缘部、322连接部、3220沟槽、33连通部、40第二支流道、41第一流通通道、42第二流通通道、43第一进液总流道、44第一出液总流道、5防爆压力阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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发明而不是要求本发明必须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。对于本领域的普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1~10，本发明实施例提供了一种浸没式电池模组，其包括：多个电池单元1、外壳2和隔热件3。

各电池单元1之间可以进行串联或并联，连接方式可以是通过导线连接，还可以是通过焊接导电板连接。电池单元1包含若干个电芯，电芯的数量可以为一个，也可以为多个，数量的多少可以视本浸没式电池模组的使用场景而决定，本实施例对此不进行限定。在图1中，共有12个电池单元1，各电池单元1包括一个电芯。电池单元1通常具有第一表面11、第二表面12和周向侧表面。第一表面11与第二表面12相对，且两者之间连接有周向侧表面，将周向侧表面中与隔热件3相对的部分称为第一侧表面13，将周向侧表面中的另一部分称为第二侧表面14，第二侧表面14与第一侧表面13相连，在图1中，电池单元1具有两个相对设置的第一侧表面13，在周向上，两个第一侧表面13之间的为第二侧表面14。第一表面11或第二表面12为电极引出面，即电极所在的面，两个电极可以在同一表面（如图1中的第一表面11），还可以在不同的表面（如一个电极在第一表面11，另一个电极在第二表面12）。当电池单元1浸没于导热绝缘液中时（此时电池单元1在导热绝缘液的作用下与空气隔离），第一表面11的高度高于第二表面12，此时，第一表面11为上表面，第二表面12为下表面，第一表面11会与导热绝缘液接触。外壳2用于提供容纳空间，其内设置有隔热件3和多个电池单元1，其上会设置有供导热绝缘液进入的进液口24和供导热绝缘液流出的出液口25。为了实时监测导热绝缘液以判断其是否符合使用要求，外壳2上布置有导热绝缘液数据采集单元，其用于采集导热绝缘液的电阻率。为了监控导热绝缘液对电池单元1的降温情况，导热绝缘液数据采集单元还包括温度传感器，用于采集导热绝缘液的温度。为了实时监测各电池单元1的情况，外壳2上还设置有电池数据采集单元，其与各电池单元1的正负极连接，用于采集电池单元1的电压。导热绝缘液可以是电子氟化液，还可以为氢氟醚、液态氨、液态丙烷等，本实施例对此不进行限定。

隔热件3设置于相邻两个电池单元1之间，其边缘相对于第一侧表面13凸出，以图1为例，隔热件3在第一侧表面13的高度方向（图1中的上下方向）上和长度方向（图1中的前后方向）上凸出于第一侧表面13，此时隔热件3在第一侧表面13上的投影区域的边缘包围住第一侧表面13的边缘，即第一侧表面13位于该投影区域内。隔热件3还与外壳2连接，使得相邻两个隔热件3之间形成隔离区域，从而可将相邻两个电池单元1在第一表面11方向以及第二侧表面14方向上隔断，换言之，与相邻两个电池单元1接触的导热绝缘液不能在第一表面方向上和第二侧表面方向上直接连通，使得相邻两个隔热件3与外壳2之间形成了与电池单元1的周向侧表面接触的第一支流道和与电池单元1的第一表面11接触的第二支流道40。为了连通与各电池单元1对应的支流道，在隔热件3上设置有连通部33，连通部33可以是通孔，还可以是凹槽，又可以是呈台阶状（如图7所示），本实施例对此不进行限定。连通部可以供导热绝缘液流通，还可以供气化的导热绝缘液流通。连通部33位于电池单元1的延伸区域外，该延伸区域包括：沿电池单元1（或第一侧表面）的高度方向延伸形成的第一区域以及沿电池单元1的长度方向延伸形成的第二区域。沿第一侧表面周向，第一区域和第二区域之间的区域布设有连通部33。相邻两个隔热件3上的连通部33连接所形成的区域不与电池单元1的各表面重合，即该区域在各表面所在平面上的投影不与各表面交叉或重合，从而使得在电池单元外侧沿电池单元的周向形成有第一进液总流道43和第一出液总流道44，第一出液总流道44与各电池单元1的第一支流道和第二支流道40连通。当进液口24位于外壳2的下方，出液口25位于外壳2的上方时，第一支流道与第一进液总流道43连通，并通过第一出液总流道44与第二支流道40连通，此时第一出液总流道44与第一表面11对应；当出液口25位于外壳2的下方，进液口24位于外壳2的上方时，第二支流道40与第一进液总流道43连通，并通过第一进液总流道43与第一支流道连通，第一支流道与第一出液总流道44连通，此时第一进液总流道43与第一表面11相对应。使用时，在电池单元1表面温度低于导热绝缘液沸点时，通过导热绝缘液的流动带走电池单元1的热量；在电池单元1的表面温度高于导热绝缘夜沸点时，通过导热绝缘液气化，带走电池单元1的热量。根据电池单元1的热失控温度特性，选用沸点低于电池单元1热失控温度的导热绝缘液，实现防止电池单元1热失控的目的；同时，电池单元1的热量由导热绝缘液气化带走，并由隔热件3防止直接将热量传导至电池单元1的相邻单元，实现防止热失控蔓延的目的。

通过设置覆盖住电池单元1的隔热件3，使隔热件3与外壳2相连，并将电池单元1浸没于导热绝缘液中，使得电池单元1的第一表面11或第二表面12以及周向侧表面能与导热绝缘液接触，同时阻隔了导热绝缘液直接在相邻的电池单元1的第一表面11或第二表面12以及相邻的电池单元1的周向侧表面之间流动，避免了某个电池单元1受热失控时放出的热量直接传递给与其相邻的电池单元（即阻止了相邻电池单元之间的直接热传导），大幅度降低热失控电池单元对相邻电池单元的损伤，避免某个电池单元的热失控引发多个电池单元热失控的连锁反应，显著提高电池模组的可靠性和安全性；还可以实现本浸没式电池模组内温度场的一致，降低电池单元内部的温度差，提高本浸没式电池模组的寿命。

电池单元1的周向侧表面与导热绝缘液接触，可以是第一侧表面13与导热绝缘液接触，例如隔热件3与第一侧表面13之间有间隔以形成第一流通通道41，又可以是第二侧表面14与导热绝缘液接触，例如第二侧表面14与外壳2的内表面之间留有间隔以形成第二流通通道42，还可以是第一侧表面13与第二侧表面14均与导热绝缘液接触，此时可以增大电池单元1与导热绝缘液的接触面积，使导热绝缘液与电池单元1充分接触，利于各电池单元1的温度场一致。需要说明的是，第一流通通道41和第二流通通道41中的一个或两个构成第一支流道。

隔热件3包括：隔热板31和支架32。隔热板31设置于相邻两个电池单元1之间，并凸出于电池单元1的第一侧表面13，具有连通部33。隔热板31可以由气凝胶制备而成。支架32与隔热板31连接，用于夹持电池单元1，因夹持形成的接触于电池单元1的位置位于电池单元1的周向侧表面上，即从电池单元周向上对电池单元1施加夹持力，如此使得隔热件3的结构简单，利于形成第一流通通道41或第二流通通道42。支架32可以与第一侧表面13连接，还可以与第二侧表面14连接，本实施例对此不进行限定。支架32的材质可以与隔热板31的材质不一样，其可以为塑料。

支架32包括：两个边缘部321和位于两者之间的连接部322。两个边缘部321分别为第一边缘部和第二边缘部，第一边缘部的一端与相邻两个隔热板31中的一个连接，第二边缘部的一端与相邻两个隔热板31中的另一个连接，第一边缘部的另一端和第二边缘部的另一端分别与连接部322的两端连接，从而使支架32呈U型，该支架32所形成的槽口朝向第二侧表面14，即连接部322的内表面与第二侧表面14相对，通过连接部322本身的厚度，利于建立与第一表面11相对应的第一进液总流道43或第一出液总流道44，便于导热绝缘液在总流道的流通，同时还能提高对电池单元1的夹持牢固性。支架32的高度低于隔板31的高度，在图6中，边缘部321的高度低于隔板31的高度，从而形成台阶状的连通部33。

连接部322的内表面，即连接部322与第二侧表面14相对的表面，形成有贯通的沟槽3220，该沟槽3220的两端为开口状，如此使得导热绝缘液可以从第二表面12所在平面沿沟槽3220流通至第一表面11，流通时导热绝缘液可以与第二侧表面14或第一侧表面13直接接触，以便于增大电池单元1与导热绝缘液的接触面积。沟槽3220的数量为多个，多个沟槽3220沿连接部322的宽度方向布置，沟槽322的槽壁可以与第二侧表面14接触，以提高夹持力，同时还能便于利用各间隔布置的沟槽3220的槽壁本身的厚度以及槽底本身的厚度实现导热绝缘液在总流道的流通。

为了提高总流道中导热绝缘液的流通性，相邻两个隔热件3的连通部33连接所形成的区域与边缘部321的延伸区域（即在电池单元高度方向上延伸形成的延伸区域）重合，即两个隔热件3的连通部33连接形成的区域位于边缘部321的上方或下方，此时经连通部33流出的导热绝缘液直接连通于边缘部321上方或下方，在边缘部321的支撑或导流作用下，流通性强。

外壳2包括上盖21、底座22和位于上盖21和底座22之间的壳壁23，三者连接形成盛装导热绝缘液的容纳腔。隔热件3沿高度方向的两端分别与上盖21的内表面和底座23的内表面连接，如此便于阻隔导热绝缘液在相邻电池单元1之间的直接连通，同时利于布设在上盖边缘处的防爆压力阀工作，在其他的实施例中，隔热件3沿高度方向的两端分别为底端和顶端，可以是底端与底座23连接，顶端与上盖21之间相距预设距离，此时顶端高于外壳2内容纳的导热绝缘液的液面。应用时，可以在底座和上盖的内表面上分别设置隔板槽28，隔热板31的底端和顶端分别插入相对应的隔板槽28中实现隔热板31对导热绝缘液的直接隔离。

为了进一步增大导热绝缘液与电池单元1的接触面积，第一表面11与第二表面12均与导热绝缘液接触，此时第二表面12相对于外壳1的底座23的内表面悬空，可以是通过在外壳2的底座23的内表面上设置支撑件，例如，为每个电池单元1配置若干个支撑件26，支撑件26的顶部的表面积小于第二表面12的面积，如此利于导热绝缘液与第二表面12的接触，还可以是各电池单元1的支架32通过连接件设置为一体，例如通过绑带27捆绑为一体，然后将其与外壳2的壳壁22连接，在其他的实施例中，可以将各电池单元1的支架32设置为一体，然后将该一体式结构的支架31与壳壁22或底座23连接。

当电池单元1发生热失控时，电池单元1周围的导热绝缘液气化带走大量的热量，导热绝缘液气化会导致外壳2内的压强增大，为了安全，浸没式电池模组还包括：防爆压力阀5，其设置于上盖21的边缘处；和/或设置于上盖21的中心区域处。通常在各处会设置数量不少于1个的防爆压力阀5。当外壳2内的压强达到预设的安全阈值时，防爆压力阀5会打开进行泄压，防止外壳2内压强过大，进一步可以防止电池单元1中各电芯的结构被压坏。可以是为一个或多个电池单元1配置一个防爆压力阀5，在图1中有12个电池单元1，为其共配置了4个防爆压力阀5。在图9中共配置了5个防爆压力阀5，电池单元的数量也可以为12个。

导热绝缘液通过进液口24进入外壳2内，再经由出液口25流出至外壳2外，进液口24位于壳壁22的下部，出液口位25于壳壁23的上部，如此便于导热绝缘液在外壳2内流动，从而保证浸没式电池模组内温度场的一致。优选地，进液口24和出液口25所在的壳壁22相对设置，呈对角线布置，以进一步利于导热绝缘液在外壳2内的均匀流动。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。