一種動力電池模組及動力電池包安全裝置的制作方法

本發明涉及電池熱管理領域，具體而言，涉及一種動力電池模組及動力電池包安全裝置。

背景技術：

現有電動汽車的動力電池模組僅以相鄰單體電池間隙中的空氣或常規的熔點較低的塑料作為隔熱介質，隔熱效果差。在動力電池模組工作過程中，一旦某一個單體電池發生熱失穩，該單體電池產生的大量熱量將傳遞給其他正常的單體電池，造成整個動力電池模組的熱失控，給駕乘人員的生命安全造成極大威脅。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種動力電池模組及動力電池包安全裝置，以改善上述問題。

本發明實施例提供一種動力電池模組，該動力電池模組包括至少兩個單體電池以及位于相鄰單體電池之間用于對所述單體電池進行隔熱管理的隔熱層，所述隔熱層由硅氣凝膠制成。

該種動力電池模組在相鄰的單體電池之間設置由硅氣凝膠制成的隔熱層，能夠有效抑制熱失穩的傳播，避免當動力電池模組中一個單體電池發生異常時，由于熱量的傳播，導致其他正常的單體電池也受到高溫損壞。

優選地，所述硅氣凝膠的組分包括三甲基硅化硅膠、氧化聚丙烯腈纖維、玻璃纖維。

本發明設計者創造性的發現，由三甲基硅化硅膠、氧化聚丙烯腈纖維、玻璃纖維這三種材料組分制成的硅氣凝膠隔熱層具有更好的隔熱性能，應用于動力電池模組中，能夠達到較理想的隔熱效果，有效抑制熱失穩的傳播。

優選地，所述單體電池為方形電芯，所述隔熱層貼附于所述方形電芯的側面。

硅氣凝膠質輕且堅固，不具有柔軟特性，所以由其制成的隔熱層優選應用于由多個方形電芯構成的動力電池模組中。應用時，隔熱層設置于相鄰的兩個方形電芯之間，隔熱層貼附于方形電芯的側面上。

優選地，所述隔熱層在與所述方形電芯接觸的側面上設有用于對所述方形電芯進行散熱管理的導熱層。

由硅氣凝膠制成的隔熱層本身只具有隔熱性能，而不具有導熱性能。由于動力電池模組內的方形電芯正常工作時仍會產生熱量，如果該熱量不能及時散發到電池模組外，會對單體電池造成損害，嚴重時將威脅駕乘人員的生命安全。鑒于此，本發明實施例中，隔熱層的側面上設有導熱層，以對方形電芯進行散熱管理。

優選地，所述導熱層由導熱石墨制成并貼附于所述隔熱層的側面與所述方形電芯接觸。

導熱石墨具有高導熱系數，且由導熱石墨制成的導熱石墨膜能夠平滑貼附于任何另面或者彎曲的表面，可以滿足更多的設計需求。

優選地，所述導熱層的厚度為0.1毫米～0.3毫米。

優選地，所述隔熱層還設有與導熱層連接用于將所述導熱層吸收到的熱量傳遞至外部散熱裝置的散熱連接部。

由導熱層吸收到的熱量需要通過所述散熱連接部連接外部散熱裝置散發到動力電池模組外。

優選地，所述隔熱層在相對的兩個端側分別設有所述散熱連接部，所述隔熱層設置在相鄰兩個方形電芯之間時，位于所述相對的兩個端側的散熱連接部分別伸出所述動力電池模組外。

優選地，所述玻璃纖維為紡織品等級。

本發明實施例提供一種應用于電動汽車的動力電池包安全裝置，該動力電池包安全裝置包括如上述所述的任意一種動力電池模組。

本發明實施例提供的動力電池模組及動力電池包安全裝置，在所述動力電池模組中的相鄰兩個單體電池之間設置由硅氣凝膠制成的隔熱層，使所述動力電池模組在其中某個單體電池發生熱失穩時，該單體電池所產生的異常高的熱量不會傳播至其他正常單體電池處，有效抑制熱失穩的傳播，保障整個動力電池模組的使用安全。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種動力電池模組的立體結構示意圖；

圖2是圖1所示的動力電池模組的爆炸圖；

圖3為本發明實施例提供的一種隔熱層的立體結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的另一種隔熱層的立體結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的應用圖4所示的隔熱層的動力電池模組的立體結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的另一種動力電池模組的立體結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的另一種隔熱層的剖面結構示意圖。

圖標：100-動力電池模組；110-隔熱層；120-方形電芯；130-導熱層；140-散熱連接部；150-標識線；160-導熱絕緣層。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1和圖2，其中，圖1是本發明實施例提供的一種動力電池模組100的立體結構示意圖，圖2是圖1中所示的動力電池模組100的爆炸圖。該動力電池模組100包括多個單體電池以及設置于相鄰單體電池之間用于對所述單體電池進行隔熱管理的隔熱層110。本實施例中，不失一般性地，將以所述單體電池為方形電芯120為例，對本發明的設計構思進行詳細說明。

現有的電動汽車動力電池模組100僅以相鄰方形電芯120間隙中的空氣或常規的熔點較低的塑料作為隔熱介質，隔熱效果差。在動力電池模組100工作過程中，一旦某一個方形電芯120發生熱失穩，該方形電芯120產生的大量熱量將傳遞給其他正常的方形電芯120，造成整個動力電池模組100的熱失控，給駕乘人員的生命安全造成極大威脅。鑒于此，本發明實施例中，在所述動力電池模組100中的相鄰兩個方形電芯120之間設置隔熱層110，以有效抑制熱失穩的傳播。如圖1或圖2所示，作為一種實施方式，所述動力電池模組100包括3個所述方形電芯120，每兩個相鄰的方形電芯120之間設置一個所述隔熱層110。所述隔熱層110的相對兩個側面分別貼附于兩個方形電芯120的側面上。當然，于其他實施例中，所述動力電池模組100包括的方形電芯120的數目可以視需求變化。此外，隔熱層110的設置也不限于圖1中所示的一種實現方式，例如，可以在某一對或多對相鄰的方形電芯120之間不設置所述隔熱層110，而在其他相鄰的方形電芯120之間設置所述隔熱層110。

可選地，本實施例中，所述隔熱層110的材質為硅氣凝膠。所述硅氣凝膠具有隔熱、質輕、堅固、耐高溫特性。硅氣凝膠纖細的納米網絡結構有效地限制了局域熱激發的傳播，其固態熱導率比相應的玻璃態材料低2-3個數量級。納米微孔洞抑制了氣體分子對熱傳導的貢獻。此外，通過摻雜其他材料的方式，可進一步降低硅氣凝膠的輻射熱傳導，例如，常溫常壓下摻碳硅氣凝膠的熱導率可低達0.013w/m·K，是目前熱導率最低的固態材料，摻入二氧化鈦可使硅氣凝膠成為新型高溫隔熱材料，800K時的熱導率僅為0.03w/m·K。

較佳地，本發明設計者經過反復試驗創造性地發現，由三甲基硅化硅膠、氧化聚丙烯腈纖維、紡織品等級的玻璃纖維這三種材料組分經過特定加工工藝制成的新型硅氣凝膠材料具有更好的隔熱性能，應用于動力電池模組100中，能夠達到較理想的隔熱效果。所以，本實施例中，所述隔熱層110采用的制作材料是由三甲基硅化硅膠、氧化聚丙烯腈纖維、紡織品等級的玻璃纖維這三種材料組分制成的新型硅氣凝膠。

請參閱圖3，是本發明實施例提供的另一種隔熱層110的立體結構示意圖。與圖1或圖2中所示的隔熱層110不同的是，該種隔熱層110的側面還設有用于對所述方形電芯120進行散熱管理的導熱層130。由硅氣凝膠制成的隔熱層110本身只具有隔熱性能，而不具有導熱性能。由于動力電池模組100內的方形電芯120正常工作時仍會產生熱量，如果該熱量不能及時散發到電池模組外，會對單體電池造成損害，嚴重時將威脅駕乘人員的生命安全。鑒于此，本實施例中，較佳地，在所述導熱層130的一側或雙側設置導熱層130，以使導熱層130吸收方形電芯120工作時散發出的熱量，并將該熱量通過外部的散熱裝置散發到動力電池模組100外。

本實施例中，所述導熱層130為由導熱石墨制成的導熱石墨片，其厚度可以是0.1毫米至0.3毫米之間，例如為0.2毫米。所述導熱石墨片具有高導熱系數，可平滑貼附在任何的平面或彎曲的表面。當隔熱層110設置于相鄰兩個方形電芯120之間時，所述導熱石墨片與方形電芯120的側面接觸并貼附于該側面上，吸收該方形電芯120產生的熱量。

另外，本實施例中，為了便于將所述導熱層130吸收到的熱量散發到動力電池模組100外，所述隔熱層110還連接有用于將所述導熱層130吸收到的熱量傳遞至外部散熱裝置的散熱連接部140。如圖4所示，所述散熱連接部140設置在隔熱層110的一端，兩者的連接處設有標識線150。當該連接有散熱連接部140的隔熱層110設置在方形電芯120之間時，所述散熱連接部140的位置高度應高于所述方形電芯120的位置高度，較佳地，如圖5所示，可令所述標識線150與所述方形電芯120的表面齊平，以便于連接外部的散熱裝置。

作為一種實施方式，所述散熱連接部140為與所述隔熱層110相同的設計結構，即由硅氣凝膠制成的隔熱本體兩側設有導熱石墨片。該散熱連接部140上的導熱石墨片分別與外部散熱裝置及隔熱層110上的導熱石墨片連接，以將隔熱層110上的導熱石墨片吸收到的熱量散發到動力電池模組100外。可以理解的，在其他實施例中，所述散熱連接部140還可以是其他設計結構，例如，可將其側面的導熱石墨片換作導熱絕緣硅膠層或鋁合金涂層等。

可以理解的，如圖6所示，所述隔熱層110可以在兩端分別連接所述散熱連接部140。當將所述隔熱層110設置在相鄰兩個方形電芯120之間時，位于所述相對的兩個端側的散熱連接部140分別伸出所述動力電池模組100外。

請參閱圖7，是本發明實施例提供的另一種隔熱層110的結構示意圖。與上述隔熱層110不同的是，該種隔熱層110在所述導電石墨片的外側還貼附有導熱絕緣層160。由于石墨本身具有導電性，所以基于安全考慮，在其外側貼附一層導熱絕緣層160，避免在方形電芯120發生漏電時發生危險，對駕乘人員的生命安全造成威脅。

本發明實施例還提供一種應用于電動汽車的動力電池包安全裝置，該動力電池包安全裝置包括一個或多個所述動力電池模組100。

本發明實施例提供的動力電池模組及動力電池包安全裝置，在所述動力電池模組100中的相鄰兩個單體電池之間設置由硅氣凝膠制成的隔熱層110，使所述動力電池模組100在其中某個單體電池發生熱失穩時，該單體電池所產生的異常高的熱量不會傳播至其他正常單體電池處，有效抑制熱失穩的傳播，保障整個動力電池模組100的使用安全。特別地，所述硅氣凝膠由三甲基硅化硅膠、氧化聚丙烯腈纖維、紡織品等級的玻璃纖維三種材料組分經過特定加工工藝制成，相對于現有硅氣凝膠，具有更好的隔熱性能，應用于動力電池模組100中，能夠達到較理想的隔熱效果。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，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觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。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，或僅僅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，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，術語“第一”和“第二”僅用于區分描述，不能理解為指示或暗示任何的相對重要性。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。