一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域的一種鋰離子電池模塊，特別是涉及一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle,簡稱HEV)和純電動汽車(peakenvelope voltage,簡稱PEV)通過補充可充電電池和以可充電電池完全替換傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機(ICE)為汽車原動力的常規(guī)手段提供替代方案。其中可以采用鎳氫電池、鉛酸電池、鋰聚合物電池或鋰離子電池等各種電池架構(gòu)給HEV和PEV提供原動力和所需功率。目前來看，鋰離子電池的應(yīng)用前景最為看好。
[0003]鋰離子電池具有很高的能量密度，且采用可燃有機溶劑及有機鹽作為電解液，因此具有一定的安全隱患。過充電、過放電、過熱、機械擠壓、針刺和內(nèi)部微短路等都有可能導(dǎo)致鋰離子電池?zé)崾Э?，引發(fā)燃燒或爆炸事故，這已經(jīng)成為鋰離子電池在電動汽車上應(yīng)用的重大阻礙。外界的濫用(包括電、熱、機械方面)一般可以采用電池管理系統(tǒng)(BMS)，及堅固的電池箱體來保護(hù)。但電池內(nèi)部由于設(shè)計或制造過程造成的缺陷，會引發(fā)內(nèi)短路事故，造成電池冒煙，自燃或爆炸。而且單個鋰離子電池的熱失控會迅速傳遞給相鄰的鋰離子電池。這種事故的發(fā)生概率業(yè)界最高水平能控制在千萬分之一左右，這對于普通電子產(chǎn)品的電源來說已經(jīng)是可以接受的了。但對于每輛需要安裝100?10000塊鋰離子電池的電動汽車來說，概率會擴大至千分之一的水平，這已經(jīng)是不可以接受的了。因此需要設(shè)計一種鋰離子電池的組裝方式，以抑制這種熱失控的蔓延，避免引起電池組整體的熱失控或大大減緩熱失控的速度，給乘員足夠的逃生時間。
[0004]現(xiàn)有的已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池模塊，例如，著名的日產(chǎn)聆風(fēng)(“Leaf”)采用的鋁合金盒包裝的2并2串的小模塊，在此模塊的基礎(chǔ)上可直接進(jìn)行串并聯(lián)操作，但它無冷卻系統(tǒng)，也未考慮熱失控下的防護(hù)措施，它主要是通過保證單體電池的絕對安全和高可靠性的策略來實現(xiàn)；又如，通用雪弗蘭Volt增程式混合動力車的電池模塊，它采用可燃冷卻液進(jìn)行電池組冷卻，但它在熱失控下的防護(hù)措施也不足；再如，專利公開號CN 103066313A所描述的一種具有連續(xù)彎曲的波紋翅片的電池模塊，如圖1所示，在它的單只電池發(fā)生熱失控時也易發(fā)生大面積的蔓延。
[0005]由此可見，上述現(xiàn)有的鋰離子電池模塊在抑制熱失控蔓延方面仍存在有改進(jìn)和提升的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，本實用新型的目的在于，提供一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，使其通過定向施加壓緊力，電池間增加隔熱層和導(dǎo)熱機構(gòu)，并采用阻燃吸熱的冷卻液，能夠保證在單個電池發(fā)生熱失控時不發(fā)生快速蔓延，滿足電動汽車所需的高安全性要求。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本實用新型提出的一種一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其包括:單體鋰離子電池、隔熱墊、端板及導(dǎo)熱系統(tǒng)；所述導(dǎo)熱系統(tǒng)包括導(dǎo)熱片及水室，所述導(dǎo)熱片與所述水室熱接觸；其中，所述導(dǎo)熱片、所述單體鋰離子電池及所述隔熱墊依次組裝在一起，使其中每個所述單體鋰離子電池的一面為所述隔熱墊，另一面為所述導(dǎo)熱片；在上述組裝結(jié)構(gòu)的兩端分別安裝所述端板，通過所述端板壓緊上述組裝結(jié)構(gòu)。
[0008]本實用新型還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
[0009]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，還包括塑料框架，每個所述單體鋰離子電池I固定于一個所述塑料框架上。
[0010]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，還包括絲桿，所述絲桿穿過上述組裝結(jié)構(gòu)兩端的所述端板，對上述組裝結(jié)構(gòu)兩端的所述端板施加壓力，壓緊上述組裝結(jié)構(gòu)。
[0011]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，還包括綁帶，所述綁帶穿過上述組裝結(jié)構(gòu)兩端的所述端板，對上述組裝結(jié)構(gòu)兩端的所述端板施加壓力，壓緊上述組裝結(jié)構(gòu)。
[0012]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其中所述綁帶為鋼帶或不銹鋼帶。
[0013]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其中通過所述絲桿或所述綁帶對上述組裝結(jié)構(gòu)兩端的所述端板施加0.01-5MPa的壓力。
[0014]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其中所述隔熱墊根據(jù)不同類型的單體鋰離子電池的安全特性選擇不同耐火等級的材質(zhì)和厚度，其耐火溫度在150-1500°C之間，厚度在0.1-1Omm之間。
[0015]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其中所述水室安裝于上述組裝結(jié)構(gòu)的一側(cè)，并安裝有防爆泄壓閥；所述導(dǎo)熱片與所述水室的熱接觸方式為焊接、卡接或以螺栓固定連接。
[0016]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其中所述水室內(nèi)的冷卻液體為水和乙二醇的混合液、HFC類有機液體或氟化酮類有機液體。
[0017]前述的可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，其中所述鋰離子電池模塊還安裝有極耳連接片及低壓線束。
[0018]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本實用新型的一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，至少具有下列優(yōu)點:
[0019]一、本實用新型可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，通過對結(jié)構(gòu)和散熱系統(tǒng)的設(shè)計，可以保證在由于單體電池制造或設(shè)計缺陷所導(dǎo)致的內(nèi)部短路而引起的發(fā)熱甚至熱失控情況下，熱量不會快速向周圍擴展；并同時利用蒸發(fā)散熱系統(tǒng)將熱量吸收，最終達(dá)到抑制熱失控蔓延的目的。
[0020]二、本實用新型可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊，通過對結(jié)構(gòu)和散熱系統(tǒng)的設(shè)計，可以保證在外部電濫用、熱濫用或機械濫用的情況下，防止局部電池?zé)崾Э氐目焖贁U展，給乘員以充分的安全防護(hù)和足夠的逃生時間。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有的一種具有連續(xù)彎曲的波紋翅片的電池模塊的示意圖。
[0022]圖2是本實用新型一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊的一較佳實施例的分解立體示意圖。
[0023]圖3是本實用新型一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊的一較佳實施例的單體鋰離子電池、隔熱墊、塑料框架和導(dǎo)熱片依次組裝的在一起的分解立體示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為更進(jìn)一步闡述本實用新型為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提出的一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊其【具體實施方式】、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效詳細(xì)說明。
[0025]請參閱圖2及圖3所示，圖2是本實用新型一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊的一較佳實施例的分解立體示意圖。圖3是本實用新型一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊的一較佳實施例的單體鋰離子電池、隔熱墊、塑料框架和導(dǎo)熱片依次組裝的在一起的分解立體示意圖。
[0026]本實用新型一種可抑制熱失控蔓延的鋰離子電池模塊主要由單體鋰離子電池1、隔熱墊2、端板7和導(dǎo)熱系統(tǒng)組成。其中，導(dǎo)熱系統(tǒng)包括導(dǎo)熱片4和水室6，導(dǎo)熱片4與水室6熱接觸。導(dǎo)熱片4、單體鋰離子電池I和隔熱墊2依次組裝在一起，使其中每個單體鋰離子電池I的一面為隔熱墊2，另一面為導(dǎo)熱片4。本實用新型根據(jù)空間和動力系統(tǒng)的需要確定安裝的導(dǎo)熱片4、單體鋰離子電池I和隔熱墊2組合的數(shù)量，以保證電壓和容量的需要。在上述組裝結(jié)構(gòu)的兩端分別安裝端板7，通過端板7壓緊上述組裝結(jié)構(gòu)。
[0027]如圖3所示，本實用新型可抑制熱失控蔓