[发明专利]具有低密度芯和高强度纤维的抗燃盒及具该盒的电池箱

说明书

本发明公开了一种具有低密度芯和高强度纤维的抗燃盒及具该盒的电池箱，该电池箱包括：复数可相互结合构成一箱体的结构片，每一前述结构片包括至少一低密度芯，具有一比重低于1的预定密度；以及一包覆于上述低密度芯的纤维壳体，该纤维壳体具有高于上述低密度芯的密度机械强度；其中前述结构片共同形成有至少一封闭的容纳空间，以及前述箱体形成有一导通至前述容纳空间的凹陷部；至少一安装于上述容纳空间的电池盒；以及至少一安装于上述凹陷部中的灭火单元，供当上述容纳空间中的温度达到一预定门槛时，前述灭火单元会被挤压喷出至少一灭火剂至前述容纳空间。

技术领域

本发明涉及一种具有抗燃盒的电池箱，尤其是一种具有低密度芯和高强度纤维的抗燃 盒及具该盒的电池箱。

背景技术

近年来，电动车在全球的市占率稳定的成长，从国际上的特斯拉到中国台湾的Gogoro， 这些品牌创新的前景被许多人看好。电动车的核心技术在于「电池、电机和电控」，其中 电池作为能源供给可以说是电动车的根本技术，现今的电动车以使用锂电池组为主流。

电动车虽然具有环保、马力输出稳定的优势，唯有续航力相比传统汽油车略为不足。 虽然近年来各家大厂的电动车持续研发改良，使续航力达到与汽油车并驾齐驱的约500公 里，然而考虑到单次充电时间相比加油时间更长，且目前台湾的加油站布点较充电站点密 集，电动车续航力的提升对车主来说仍然是重要问题。目前常见的电池箱结构，多为金属 板冲压成型，不仅厚重，也由于金属板材质的难加工特性，不仅模具和工具机因此受到限 制必须笨重且昂贵，更无法灵活因应不同车型的需求而改变形貌。

为了提升续航力，可加大电池容量、降低酬载质量以及提升电能转换效率，其中降低 酬载质量可借由更轻量化的模块达成。如中国发明专利第CN109360919B所揭露的一种新 能源汽车用的全复合材料电池箱，使用纤维增强复合材料搭配三明治夹心结构，降低整体 重量同时保持结构强度，可有效提高续航里程。然而，目前常见的复合电池箱，多是在已经成形的芯材表面贴附依照预定模型裁切好的纤维布，最后浸入树脂材料成形，因芯材通常为平板状,会造成箱体无法做出复杂的曲面或凹槽,更造成结构应力集中在转折处或链接 处使得结构出现脆弱点。

电动车除了上述续航力问题之外，尚有一点时常被人所轻忽，电池的安全性。根据Tesla Model S的危急应变指南，车内的电池组起火需要「使用大量的水，约10至30公吨的水 量」；然而根据实际的消防案例，特斯拉电池引起的火灾需要75至100公吨用水量并耗费数小时才能确认扑灭。因为当锂电池发生火灾时，若仅扑灭其表面火焰，无法完整中断其化学反应，电池内部通常还具有极高的温度，容易产生复燃现象，为此需要大量的水持续降温，直至电池内化学反应结束。在国内，亦有数起锂电池热失控引起的火灾事件。

根据上述前案所采用的纤维材料，如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等，虽然属于不 可燃材料，然而其三明治结构内的泡沫芯材如PVC、PET等，在电池发生火灾时却有助长火势之疑虑。在防火功能上，中国发明专利CN111469446B公开了一种汽车复合材料防火 电池箱的快速成形方法，在复合材料部件成形时采用防火层材料、快速固化阻燃树脂；然 而，这种阻燃设计并没有考虑电池箱内存放大量积蓄电能的众多电池芯，在闷烧过程中内 部热能累积，会让原本并不参与燃烧的电池芯也在长时间受热膨胀后漏液短路而参与燃 烧，因此电动车或设置有太阳能电池的住房的电池箱，一旦发生外部不可见的燃烧，往往 会从内而外，持续闷烧直到烧穿电池箱造成大火，可见采用防火阻绝层恐怕只能暂时将火 势控制在范围内，而不是斧底抽薪的真正解决方案。

为能真正灭火，如图1所示，中国发明专利CN111384341A公开了一种具有防火功能的锂电池箱，该电池箱可利用温度传感器和烟雾传感器侦测电池异常情况，再通过自动控制阀门投放消防剂。然而由于该解决方案是依靠电控装置运作，在内部燃烧的情况下，并不能确保侦测和控制的电路不受干扰而正常运转；此外一般电池箱具有寿命长的优点，通常长达数年，因此在无故不会打开电池箱的条件下，其中的电路控制是否能长期保固，确保消防装置的长期稳定运转也仍有疑虑。