[发明专利]电池模组

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池模组。

背景技术

锂离子电池与其它传统二次电池相比具有比能高、功率性能出色等优势。因而，锂离子电池不仅在电子消费产品领域成熟应用，还逐渐拓展于新能源汽车、电动游船及储能领域。随着锂离子电池逐渐拓展到高能量、高功率要求的应用领域，锂离子电池的大规模成组使用成为其发展的必然趋势。然而，安全性问题则是锂离子电池大规模应用的重要阻碍之一。因为材料体系及结构特点，锂离子电池在过充电、过放电、过热、机械挤压、针刺或短路等条件下，会诱发电池内部发生一系列放热反应，致使电池温度升高，高温则会进一步加快放热反应速率，导致电池放热和温升两方面呈相互促进的失控状态，即“热失控”，电池组内个别单体电池发生“热失控”，可能会在电池组内连锁传播，导致整个电池组发生非常严重的燃烧、爆炸事故。对于每辆需要安装多个锂离子电池模块的电动汽车来说，一旦发生热失控，后果将不堪设想。因此，需要开发一种可抑制热失控蔓延的锂离子电池模块，避免引起电池组整体的热失控，或延缓热失控蔓延的速度，赢得更多的逃生时间。

现有已商业化应用的锂离子电池模块，如特斯拉(Tesla)公司在其汽车锂离子电池组的专利中设计了一种由隔热材料和弹性材料复合制成的隔离板，放置于电池模块不同列单体之间，以此来减少热失控时，单体间热量的传播，并吸收爆炸冲击力，实现热、冲击的阻断。波尔季切夫斯基(Berdichevsky)等在电池外部增加导热板材来强化电池与冷却介质间的传热，并将绝热阻燃板材和反射辐射的金属板放置于不同电池层之间，通过降低不同电池层间的热传导和热辐射来阻断热失控时热量的传播。罗林森(Rawlinson)在锂离子电池包中设计了多个装载液体或高熔点低导热系数的材料的空心横梁，不仅将电池包分割成多个组，延缓了各组之间热失控传播速度，还能将侧面冲击力均匀分布到横梁，吸收冲击能量。

然而，锂离子电池特别是三元锂离子电池热失控时释放出的热量非常巨大。以42Ah三元电芯为例，热失控时释放出的总热量约为500kJ，其中，通过电芯大传递到相邻电芯的热量约占总放热量的20％～30％，通过金属汇流排(Busbar)传递的热量约占5％～10％，通过金属侧板传递的热量约占10～15％。由于锂离子电池模块长度的限制，电芯与电芯间可供隔热设计的空间往往很小，如电芯与电芯间可供隔热设计的间隙仅为0.3mm左右，采用25℃下导热系数低至0.02w/(m·k)的超隔热材料都很难阻止热扩散蔓延，类似于特斯拉及罗林森的现有设计要想阻止热失控蔓延难度极大。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池模组，其能在部分单体电池发生热失控时，减小通过框体传递到其它未失控的单体电池的热量，抑制或减缓热失控的蔓延，提高电池模组的安全性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电池模组，其包括：多个单体电池，沿排列方向依次布置；框体，收容并固定所述多个单体电池；以及保护板，设置在框体与所述多个单体电池之间，以将框体与单体电池的沿前后方向F的侧面隔开。其中保护板包括：可膨胀石墨板，包括粘接剂形成的基体以及分布在基体中的可膨胀石墨颗粒；以及绝缘密封膜，至少包覆可膨胀石墨板的面向单体电池的一侧，以将所述多个单体电池与可膨胀石墨板隔开。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的电池模组中，当某个单体电池发生热失控时，保护板的可膨胀石墨板遇高温后体积瞬间膨胀，在膨胀的过程中，会大量的吸收所述单体电池热失控产生的热量，同时释放不燃性气体稀释单体电池燃烧所需的氧气；另外，膨胀后的可膨胀石墨板会覆盖所述单体电池，隔绝氧气以避免该单体电池燃烧，同时隔绝热量防止该单体电池影响其它的单体电池，同时，可膨胀石墨板膨胀后体积巨大，迅速将框体与单体电池的侧面彻底分离，避免该单体电池通过框体将热失效产生的热量传递到相邻的单体电池；可膨胀石墨板在反应的过程中，热释放率低，质量损失小，产生的烟气少，且能够在使用后再生利用，不会造成二次污染。

附图说明

图1为根据本发明的电池模组的示意图；

图2为根据本发明的电池模组的保护板的一实施例的示意图；

图3为根据本发明的电池模组的保护板的另一实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 单体电池 32绝缘密封膜

2 框体 4 隔热垫

21端板 5 连接片

22侧板 D 排列方向

3 保护板 F 前后方向