[发明专利]电池安全防护组件、系统和方法

说明书

本发明涉及电池的热管理和热防护技术领域，具体地说，涉及一种电池安全防护组件、系统和方法，组件包括电池，电池两侧分别设有相变模块，相变模块内设有冷却管道，相变模块外侧设有缓冲层，缓冲层外侧设有防护模块；相变模块的材质包括水合盐相变材料和功能性填料。本发明能较佳地保护电池。

技术领域

本发明涉及电池的热管理和热防护技术领域，具体地说，涉及一种电池安全防护组件、系统和方法。

背景技术

在推进“碳达峰”和“碳中和”的能源建设时，采用清洁能源作为传统能源替代品已成为当今研究的重点领域，促使各类储能手段蓬勃发展。当前电池在大规模储能以及电动力交通工具等方面取得了广泛应用。但电池(特别是锂电池)在实际应用过程中，使用工况以及环境因素的适应性问题是致使电池发生不安全事故的重要原因，例如：爆炸起火、电解液泄漏、单电池燃烧引起整个电池组燃烧爆炸等事故时常发生。所以有必要采用合理的电池热防护技术和装置对电池的热管理和热防护进行高效低成本控制。

目前电池的冷却手段有风冷、液冷、热管冷却、相变材料导热等。风冷主要问题是电池与电池箱体的热交换系数较小，导致电池内部产生的大量热值与外界环境交换速度慢，造成内部温度聚集，且风冷还需电池向外部设备提供能量，这增加了电池的功耗负载；液冷主要问题是对电池箱体的密闭性要求很高，保温效果较差，且冷却液体重量相对较大，经济成本较高，不适合大众化推广使用；热管冷却主要问题是管道结构比较复杂，管道与电池的接触面较小，过多的热管分布极易增加系统造价成本，不适合大功率的电池冷却；相变材料导热主要问题是材料的泄漏，当发生完全相变时，如无法及时排出热量，易造成电池因温度过高发生爆炸。无论是哪种冷却手段都不能满足实际应用的需求而且不能对电池的爆炸以及火灾的蔓延做到有效的防护和控制。

因此针对电池本身对工作温度的敏感性以及热失控下电池巨大的危险性，如何提升电池热管理系统的高效性和热防护系统的安全性是电池实际应用中的重要课题。

发明内容

本发明的内容是提供一种电池安全防护组件、系统和方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的一种电池安全防护组件，其包括电池，电池两侧分别设有相变模块，相变模块内设有冷却管道，相变模块外侧设有缓冲层，缓冲层外侧设有防护模块；

相变模块的材质包括水合盐相变材料和功能性填料。

作为优选，冷却管道通过嵌件成型方式镶嵌在相变模块内。

作为优选，水合盐相变材料包括相变点为40～60℃水合盐相变材料；功能性填料包括高导热碳材料、骨架、支撑材料和高弹性材料中的至少一种。

作为优选，高导热碳材料包括膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯和石墨粉中的至少一种；

骨架包括金属泡沫及纤维烧结骨架；

支撑材料包括环氧树脂、酚醛树脂和脲醛树脂中的至少一种；

高弹性材料包括硅橡胶、烯烃嵌段共聚物和聚氨酯泡沫中的至少一种。

作为优选，缓冲层的材质包括缓冲材料，缓冲材料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚丙烯和硅橡胶中至少一种形成的泡沫或弹性体材料。

作为优选，缓冲层与相变模块和防护模块之间均通过粘合剂连接。

作为优选，粘合剂包括酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯和丙烯酸树脂中的至少一种。

本发明提供了一种电池安全防护系统，系统能够对N个电池进行安全防护，并包括N个上述的电池安全防护组件，其中，N≥1且为整数。

本发明提供了一种电池安全防护方法，其采用上述的电池安全防护组件进行电池的安全防护。