延缓热失控的电池模组及使用其的车辆

技术领域

本发明属于锂离子电池检测领域，涉及新能源汽车的锂离子电池，尤其涉及延缓热失控的电池模组及使用其的车辆。

背景技术

锂离子电池具有重量轻、成本低、容量高、循环寿命长等优点，广泛的应用于新能源汽车、航空航天等各个领域,随着电池能量密度的日益提高，热失控风险都将呈现上升趋势,电池热失控是指蓄电池在恒压充电时电流和电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏。

电池模组内软包电芯热失控时，电芯间无热隔离和独立密封结构，热失控迅速蔓延,造成温度异常升高，化学反应就会一个接一个地发生，形成连锁反应，热-温度-反应(HTR)循环是连锁反应的根本原因，异常发热带来电芯温度上升，启动副反应，例如，SEI分解，副反应释放更多热量，形成HTR循环。TR循环在极高的温度下循环，直到电芯经历温度-反应，对电池造成破坏，造成很大的安全隐患，延长热失控蔓延的时间，控制热失控的速度，为安全逃生提供更多的时间，有利于提升安全性。

发明内容

本发明要解决的问题是在于提供延缓热失控的电池模组及使用其的车辆，操作简单，检测快速,效率高,而且可排除人为因素影响,更加精准。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：延缓热失控的电池模组，包括箱体和多个热失控密封组件，多个所述热失控密封组件的结构相同且并排设置在所述箱体内，相邻的热失控密封组件之间电连接形成模组；

所述箱体包括前端板和后端板；

所述热失控密封组件包括罩壳和至少两个电芯，相邻的电芯之间设有缓冲隔热用的泡棉，所述罩壳包覆在所述电芯的外侧，罩壳的上端密封设置，两侧开口设置且与箱体的前端板和后端板对应设置；

每个所述热失控密封组件与所述前端板、后端板形成独立密封的单元。

进一步的，所述箱体还包括上盖和下壳体，所述下壳体为四边形的槽形结构，所述前端板和后端板平行设置作为所述下壳体的两边，所述热失控密封组件垂直于所述前端板和后端板设置。

进一步的，所述上盖由钢材质折弯而成，所述上盖的厚度为0.5mm-1mm，所述下壳体由铝型材拼焊为一体结构，所述上盖与下壳体通过铆接或者焊接固定为一体。

进一步的，所述罩壳的上端面与所述箱体之间设有上气凝胶层，所述上气凝胶层整体粘贴于每个所述罩壳顶部且均厚设置，所述上气凝胶层的面积与所述罩壳顶部的面积相同，所述上气凝胶层为1-2mm厚背胶片材。

进一步的，所述前端板和后端板上均设有多个排气孔，前端板上的排气孔和后端板上的排气孔分别对应热失控密封组件中罩壳纵向的两端，每个所述排气孔对应设置的有封堵钢片。

进一步的，所述封堵钢片通过胶粘或卡勾结构固定在排气孔处，在热失控密封组件产生的内部压力作用下，封堵钢片只能从内向外向外打开。

进一步的，所述前端板和后端板均为多层片状结构，所述前端板和后端板的多层结构相同，所述前端板的内侧从外向内依次设置有防尘膜、云母片和侧气凝胶层，所述云母片和侧气凝胶层上设有与所述通气孔对应的避位孔。

进一步的，防尘膜为0.1-0.2mm片材薄膜，防尘膜面背胶粘贴与前端板内侧，阻挡外部粉尘异物进入热失控密封组件，同时热失控密封组件内部高温时，防尘膜融化，保障热失控密封组件内部热物质通过该防尘膜排出。

进一步的，云母片由1-2mm厚金云母材质压制成片材，云母片双面背胶，一侧粘接于防尘膜内侧固定，另一侧粘结侧气凝胶层，抵挡热失控时，热物质直接高温冲击前端板和/或后端板，延缓前端板和/或后端板破损。

进一步的，侧气凝胶层为1-2mm片材结构，侧气凝胶层结合云母片抵挡热失控时，电池模组内热物质冲击前、后端板，侧气凝胶层与罩壳两端紧密过盈结合消除装配间隙保障热失控密封组件两侧的密封性，阻隔热失控密封组件之间热物质串通。

进一步的，所述泡棉为UL94-V0级阻燃隔热硅胶泡棉，泡棉为电芯膨胀提供自身厚度0-80％的压缩回弹量，为电芯提供呼吸空间。

进一步的，相邻的热失控密封组件也设有泡棉，延缓或阻挡热失控时热量从热失控密封组件顶部、侧壁传入热失控密封组件内部。

进一步的，电芯顶部封边处设有密封用的绝热胶，绝热胶为改性有机硅胶。

进一步的，所述罩壳为开口向下的U形，且两端开口设置，相邻的两个罩壳在纵向位置的开口处上端由卡片进行装夹封堵并连接。

进一步的，所述卡片为钣金结构，所述卡片为几字形结构，所述卡片的一侧设有两个长定位爪，每个所述长定位爪的两侧均设有两个短定位爪，两个长定位爪分别设置在相邻的两个罩壳的顶部外侧，所述短定位爪设在所述罩壳顶部的内侧。

进一步的，热失控密封组件纵向的两端，一侧设有电芯极耳绝缘件，另一侧设有电连接绝缘件，所述电连接绝缘件的外侧设有密封用气凝胶条。

进一步的，热失控密封组件与前端板和后端板紧密结合，热失控密封组件的底部用导热结构胶与箱体的底部牢固粘结而形成相对独立密封的结构。

进一步的，所述罩壳顶部与电芯之间设有隔热胶，所述隔热胶涂覆在所述罩壳的内部，将所述罩壳与电芯粘贴为一体结构。

一种车辆，使用了延缓热失控的电池模组。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。

1、本发明不仅能有效减缓失控密封单组件间热扩散，还能保证失控密封单组件内电芯热失控时，喷射的热物质只能从两侧极耳处喷出，即罩壳的两侧开口处位置喷出，从而实现了热失控时电池模组内热失控密封组件定向且有序延缓的喷发，尽可能使模组10分钟内只冒烟不发生起火爆炸，给逃生提供尽可能多的时间，提升意外情况下的安全系数；

2、本发明首创U型罩壳包裹软包电芯结构，该结构在电池模组内形成一个个独立带有热失控喷发导向的热失控密封组件，一个热失控密封组件热失控后不会马上波及其它热失控密封组件，从而有效减缓了软包电芯模组热失控的速度，有效减缓热蔓延，而且有效管控软包电池热失控时喷发方向；

3、本发明中，罩壳顶部与电芯之间设有隔热胶，该隔热胶起到隔热的同时也起到电芯与U型罩壳的固定作用，U型罩壳顶部外侧粘结上气凝胶层，上气凝胶层为1-2mm厚背胶片材，整体粘结于各热失控密封组件中U型罩壳顶部，上气凝胶层上部再用上盖压紧，上气凝胶层结合上盖和U型罩壳顶部内侧隔热胶对每个热失控密封组件的顶部起到顶部隔热作用；

4、本发明中，热失控密封组件中相邻的电芯之间设有缓冲隔热用的泡棉，泡棉为电芯膨胀提供自身厚度0-80％的压缩回弹量，为电芯提供呼吸空间，便于电芯拥有充足的呼吸空间，同时具备较低的导热系数可延缓热传递；相邻的热失控密封组件之间设有泡棉，除了具备上述功能外，还能延缓或阻挡热失控时热量从热失控密封组件侧壁传入热失控密封组件内部；

5、前端板和后端板均采用多层结构，能有效延缓热失控时热气及热物质从内部直接冲击前端板和后端板，同时也能延缓模组外部的热量传入未热失控的热失控密封组件内；

6、本申请中，电池模组前端板和后端板上的封堵钢片结构可实现其对应密封结构单元热失控时喷发的定向管控，单元内部热气或热物质可迅速通过其排泄，其它未喷发单元对应的封堵钢片可有效阻挡外部热物质进入。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明延缓热失控的电池模组的爆炸示意图；

图2是本发明图1的A部详图；

图3是本发明热失控密封组件的结构示意图；

图4是本发明热失控密封组件的爆炸示意图；

图5是本发明下箱体的前端板爆炸状态的结构示意图；

图6是本发明延缓热失控的电池模组在热失控状态下喷发的示意图；

图7是本发明卡片的结构示意图；

图8是本发明卡片与罩壳配合的结构示意图。

附图标记：

1、热失控密封组件；11、电芯；13、罩壳；14、隔热胶；15、电连接绝缘件；16、极耳绝缘件；17、气凝胶条；18、卡片；181、长定位爪；182、短定位爪；21、上盖；22、下箱体；23、前端板；24、后端板；25、封堵钢片；26、排气孔；27、上凝胶层；30、泡棉。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1～图8所示，延缓热失控的电池模组，包括箱体和多个热失控密封组件1，多个热失控密封组件1的结构相同且并排设置在箱体内，相邻的热失控密封组件1之间电连接形成模组；箱体包括前端板23和后端板24；热失控密封组件1包括罩壳13和至少两个电芯11，相邻的电芯11之间设有缓冲隔热用的泡棉30，罩壳13包覆在电芯11的外侧，罩壳13的上端密封设置，两侧开口设置且与箱体的前端板23和后端板24对应设置；每个热失控密封组件1与前端板23、后端板24形成独立密封的单元，本结构不仅能有效减缓失控密封单组件间热扩散，还能保证失控密封单组件内电芯11热失控时，喷射的热物质只能从两侧极耳处喷出，即罩壳13的两侧开口处位置喷出，从而实现了热失控时电池模组内热失控密封组件1定向且有序延缓的喷发，尽可能使模组10分钟内只冒烟不发生起火爆炸，给逃生提供尽可能多的时间，提升意外情况下的安全系数。

优选地，箱体还包括上盖21和下壳体，下壳体为四边形的槽形结构，上盖21和下壳体构成一个箱体结构，对热失控密封组件1进行固定，也作为热失控密封组件1的承载体，形成电池模组，前端板23和后端板24平行设置作为下壳体的两边，另外两边的外侧设有蜂窝状加强筋，增加下壳体的强度，同时尽量少的增加下壳体的重量，保证电池模组高强度，轻量化的特点，热失控密封组件1垂直于前端板23和后端板24设置，可以防止紧凑，占用空间少，而且方便排气孔26的设置。

优选地，上盖21由钢材质折弯而成，上盖21的厚度为0.5mm-1mm，下壳体由铝型材拼焊为一体结构，上盖21与下壳体通过铆接或者焊接固定为一体，上盖21的钢材质，可有效抵御外部上千度高温气体冲击而不破裂，下壳体采用铝材，在保证强度的同时可有效降低模组重量且易于工艺组装拼接和激光焊接。

优选地，罩壳13的上端面与箱体之间设有上气凝胶层，上气凝胶层粘贴于每个罩壳13顶部且均厚设置，上气凝胶层的面积与罩壳13顶部的面积相同，上气凝胶层为1-2mm厚背胶片材。

优选地，前端板23和后端板24上均设有多个排气孔26，前端板23上的排气孔26和后端板24上的排气孔26分别对应热失控密封组件1中罩壳13纵向的两端，每个排气孔26对应设置的有封堵钢片25；优选地，封堵钢片25通过胶粘或卡勾结构固定在排气孔26处，在热失控密封组件1产生的内部压力作用下，封堵钢片25只能从内向外向外打开，热失控密封组件1发生热失控时，热失控密封组件1前端板23、后端板24上对应的封堵钢片25在内部压力作用下由内向外被冲开，结合U型罩壳13对热失控密封组件1内电芯11顶部和侧壁的包裹限制作用，使热失控密封组件1内高温高压气体和物质只能从前端板23、后端板24的排气孔26处定向释放到电池模组外部，未发生热失控的热失控密封组件1，其对应的前端板23和后端板24上的钢片可延缓或阻挡外部的高温气体及物质进入单元内，进而延缓或阻挡了热失控密封组件1间热失控迅速传递或扩散。

这种软包电芯11模组结构形式通过U型罩壳13的导向作用，热失控密封组件1内电芯11热失控时只能从热失控密封组件1两侧极耳处喷发，结合热失控密封组件1的密封隔热以及前端板23、后端板24上封堵钢片25的定向向外打开防护作用，从而实现了热失控时热气及热物质的定向喷发管控，有效减缓或阻挡了热失控密封组件1间热扩散，使大模组内热失控密封组件1定向且有序延缓的喷发。

优选地，前端板23和后端板24均为多层片状结构，前端板23和后端板24的多层结构相同，前端板23的内侧从外向内依次设置有防尘膜、云母片和侧气凝胶层，云母片和侧气凝胶层上设有与通气孔对应的避位孔，该多层片状结构能有效延缓热失控时热气及热物质从内部直接冲击前端板23和后端板24，同时也能延缓模组外部的热量传入未热失控的热失控密封组件1内。

优选地，防尘膜为0.1-0.2mm片材薄膜，防尘膜面背胶粘贴与前端板23内侧，阻挡外部粉尘异物进入热失控密封组件1，同时热失控密封组件1内部高温时，防尘膜融化，保障热失控密封组件1内部热物质通过该防尘膜排出。

优选地，云母片由1-2mm厚金云母材质压制成片材，云母片双面背胶，一侧粘接于防尘膜内侧固定，另一侧粘结侧气凝胶层，抵挡热失控时，热物质直接高温冲击前端板23和/或后端板24，延缓前端板23和/或后端板24破损，可抵抗900℃持续高温。

优选地，侧气凝胶层为1-2mm片材结构，侧气凝胶层结合云母片抵挡热失控时，电池模组内热物质冲击前、后端板24，侧气凝胶层与罩壳13两端紧密过盈结合消除装配间隙保障热失控密封组件1两侧的密封性，阻隔热失控密封组件1之间热物质串通。

优选地，泡棉30为UL94-V0级阻燃隔热硅胶泡棉30，泡棉30为电芯11膨胀提供自身厚度0-80％的压缩回弹量，为电芯11提供呼吸空间，便于电芯11拥有充足的呼吸空间，同时具备较低的导热系数可延缓热传递；更优选地，相邻的热失控密封组件1也设有泡棉30，材质同上所述，延缓或阻挡热失控时热量从热失控密封组件1侧壁传入热失控密封组件1内部。

优选地，电芯11顶部封边处设有密封用的绝热胶，绝热胶为改性有机硅胶，该胶导热系数较低，能有效绝热阻隔外部热量迅速传递到电芯11且该胶高低温性能稳定可在-40+120℃长期工作。

优选地，罩壳13为开口向下的U形，且两端开口设置，罩壳13对软包电芯11的侧面进行定位和保护，罩壳13的长度大于软包电芯11的长度，软包电芯11居中设置在罩壳13内，相邻的两个罩壳13在纵向位置的开口处由卡片18进行装夹封堵，卡片18为钣金结构，卡片18为几字形结构，卡片18的一侧设有两个长定位爪，每个长定位爪181的两侧均设有两个短定位爪182，两个长定位爪181分别设置在相邻的两个罩壳的顶部外侧，短定位爪182设在罩壳顶部的内侧，卡片18长边与罩壳纵向前后外部边缘对齐，可对多组热失控密封组件1进行固定，形成一个整体，增强多个热失控密封组件1之间连接的稳固性；单元内电芯11热失控时，U型罩壳13可对电芯11热失控喷发起到导向作用，电芯11仅能从U型罩壳13两侧开口处喷发，从而有效防止热失控密封组件1从顶部喷发。

优选地，热失控密封组件1纵向的两端，一侧设有电芯11极耳绝缘件16，另一侧设有电连接绝缘件15，方便多组热失控密封组件1进行电连接的同时，保证绝缘性，电连接绝缘件15的外侧设有密封用气凝胶条17，实现了侧端的密封，避免外部的杂质或热量进入，也延缓热失控状态下，热量的向外散发，提升热失控密封组件1组件的密封性能。

优选地，热失控密封组件1与前端板23和后端板24紧密结合，热失控密封组件1的底部用导热结构胶与箱体的底部牢固粘结而形成相对独立密封的结构，一个热失控密封组件1热失控后该热失控密封组件1的热物质被定向迅速排出模组，而热量不会马上传递给临近或其它热失控密封组件1，有效延缓热失控蔓延。

优选地，罩壳13顶部与电芯11之间设有隔热胶14，隔热胶14涂覆在罩壳13的内部，将罩壳13与电芯11粘贴为一体结构，该隔热胶14起到隔热的同时也起到电芯11与U型罩壳13的固定作用，U型罩壳13顶部外侧粘结上气凝胶层，上气凝胶层为1-2mm厚背胶片材，整体粘结于各热失控密封组件1中U型罩壳13顶部，若选用过厚的上气凝胶层会影响模组重量且效果提升不多，上气凝胶层上部再用上盖21压紧，上气凝胶层结合上盖21和U型罩壳13顶部内侧隔热胶14对每个热失控密封组件1的顶部起到顶部隔热作用。

一种车辆，使用上述的电池模组，热失控可控制而且可延缓，安全性高。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。