散热阻燃装置、电池模组及散热阻燃装置的制造方法与流程

本发明涉及电池模组技术领域，具体而言，涉及一种散热阻燃装置、电池模组及散热阻燃装置的制造方法。

背景技术：

随着新能源行业优势的快速发展，新能源行业将成为世界各国培育新的经济增长点的一个重要突破口。在新能源电池模组领域中，组成电池模组的单体电池通常受环境温度的影响较大。比如，电池模组在充放电时，工作电流大，产热量大，同时电池模组又是一个相对密封的环境，这会导致单体电池的温度上升。而电池模组的持续高温会直接减少电池的使用寿命，严重者，单体电池会因高温而燃烧甚至爆炸。并且，电池模组在不同部位发热量也有所不同，多个单体电池温度不一致，将进一步导致电池模组的寿命衰减。因此，散热阻燃问题是电池模组设计中亟需解决的一大难题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种散热阻燃装置、电池模组及散热阻燃装置的制造方法以解决现有技术中电池模组散热效果差、电池使用寿命衰减等问题。

为了实现上述目的，本发明较佳实施例所提供的技术方案如下所示：

本发明的较佳实施例提供一种散热阻燃装置，应用于电池模组，所述散热阻燃装置包括多个散热阻燃件，每个所述散热阻燃件包括：

相对设置的第一侧板、第二侧板；

相对设置的第一密封板、第二密封板，以及多个隔离板，其中：

所述第一侧板、第二侧板通过多个所述隔离板连接，形成具有多个通道的管状结构；第一密封板、第二密封板分别设置在所述管状结构管口的两端，每个通道被所述第一密封板、第二密封板围成可容纳储热材料的密闭的容纳腔室，所述储热材料可吸收电池模组中的热量；所述电池模组包括多层子模组，每层所述子模组包括多个单体电池；所述散热阻燃装置设置在每层所述子模组之间，并与所述单体电池接触；所述第一侧板、第二侧板分别形成有多个用于容置所述单体电池的容置槽，每个所述容置槽对应有多个所述容纳腔室，与所述容置槽对应的多个所述容纳腔室中的至少一个所述容纳腔室容纳有的阻燃材料。

在本发明的较佳实施例中，上述第一侧板上的所述容置槽相对于第二侧板上的所述容置槽交错设置。

在本发明的较佳实施例中，两个相邻的所述散热阻燃件中相互靠近一侧的第一侧板和/或第二侧板中的所述容置槽相互配合，形成可容纳所述单体电池的筒状空腔。

在本发明的较佳实施例中，上述第一侧板和第二侧板上的容置槽的数量和该散热阻燃件两侧的子模组的单体电池的数量相匹配，每个所述容置槽可用于容置一个所述单体电池。

在本发明的较佳实施例中，上述单体电池为圆柱状电池，所述容置槽为与所述圆柱状电池相配合的弧形凹槽。

在本发明的较佳实施例中，多个容纳腔室中容纳有不同导热系数的储热材料。

在本发明的较佳实施例中，上述散热阻燃件的宽度小于所述单体电池的长度，以使所述单体电池的两个电极伸出。

在本发明的较佳实施例中，上述储热材料为相变材料。

本发明的较佳实施例还提供一种电池模组，所述电池模组包括：多层子模组以及上述的散热阻燃装置，所述子模组包括多个并列排布的单体电池，所述散热阻燃装置与每个所述单体电池接触；所述电池模组还包括多个用于固定所述单体电池的固定板，所述固定板上设置有与所述单体电池相配合的用于卡固所述单体电池的固定孔。

本发明的较佳实施例还提供一种散热阻燃装置的制造方法，所述散热阻燃装置包括多个的散热阻燃件，所述散热阻燃件通过挤压模具挤压成型，所述挤压模具具有容纳组成所述散热阻燃件的材料的挤压腔，以及供组成所述散热阻燃件的材料挤出的出口；所述挤压腔与所述出口连通，所述出口处并排设置有多个的挡块；所述制造方法包括：

提供所述挤压模具，在所述挤压腔中填充组成所述散热阻燃装置的材料；

加热所述挤压腔中的材料；

待所述挤压腔中的材料加热到预设温度时，开始挤压位于所述挤压腔中的材料，所述挤压腔中的材料经由出口挤出，并被多个所述挡块分隔，形成具有多个通道的管状结构，待所述管状结构挤出的长度达到预设长度时，停止挤压；

冷却所述管状结构；

待所述管状结构冷却后，封堵所述管状结构具有多个所述通道的一端；

从所述管状结构具有多个所述通道的另一端填充储热材料和阻燃材料；

封堵所述管状结构具有多个所述通道的另一端，形成所述散热阻燃件。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的散热阻燃装置、电池模组及散热阻燃装置的制造方法中，所述散热阻燃装置设置在电池模组中，可吸收电池模组中的热量。所述散热阻燃装置包括多个散热阻燃件，所述散热阻燃件中的所述第一侧板和第二侧板上均形成有多个用于容纳单体电池的容置槽，每个所述容置槽对应有多个所述容纳腔室，与每个所述容置槽对应的多个容纳腔室中的至少一个容纳腔室容纳有阻燃材料，其他容纳腔室可容纳有储热材料。所述储热材料可吸收单体电池的产生热量，以使单体电池的温度维持至正常的充放电的温度范围内，所述阻燃材料可避免故障电池因高温燃烧而使燃烧覆盖的范围扩大，损坏其他正常的单体电池，设置的所述隔离板可用于支撑所述第一侧板和第二侧板，使所述散热阻燃件不易变形。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的散热阻燃装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的散热阻燃装置中的散热阻燃件的爆炸图。

图3为图2中I部位的局部放大示意图。

图4为本发明实施例提供的散热阻燃装置中的散热阻燃件与子模组的配合示意图。

图5为本发明实施例提供的电池模组的爆炸图。

图6为本发明实施例提供的散热阻燃装置的制造方法的流程示意图。

图标：10-电池模组；100-散热阻燃装置；110-散热阻燃件；111-第一侧板；112-第二侧板；113-第一密封板；114-第二密封板；115-隔离板；116-容纳腔室；117-容置槽；210-子模组；211-单体电池；220-固定板；221-固定孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，是本发明实施例提供的散热阻燃装置100的结构示意图。本实施例中的散热阻燃装置100包括多个散热阻燃件110，可应用于图5中所示的电池模组10中。所述散热阻燃装置100设置在电池模组10中，并与单体电池211接触，可以对电池模组10进行散热，同时可避免电池模组10中的单体电池211因高温燃烧而使燃烧范围扩大，损坏其他正常的单体电池211。

请结合参照图2和图3，其中图2是本发明实施例提供的散热阻燃装置100中的散热阻燃件110的爆炸图，图3为图2中I部位的局部放大示意图。所述散热阻燃件110可以包括第一侧板111、第二侧板112、第一密封板113、第二密封板114以及多个隔离板115。其中，所述第一侧板111、第二侧板112呈起伏状结构，形成多个用于容纳单体电池211的容置槽117。第一侧板111、第二侧板112相对设置，通过多个所述隔离板115连接，多个所述隔离板115与第一侧板111、第二侧板112形成具有多个通道的管状结构。多个隔离板115可以用于支撑第一侧板111和第二侧板112，加强了散热阻燃件110的承载强度，使散热阻燃件110不易变形。

具体地，第一密封板113、第二密封板114分别设置在所述管状结构管口的两端，每个管状结构的通道被所述第一密封板113、第二密封板114围成密闭的容纳腔室116。所述容纳腔室116用于容纳储热材料和/或阻燃材料，因所述容纳腔室116为密闭的，多个容纳腔室116中的储热材料和/或阻燃材料相对独立，不会混合。

当单体电池211因温度过高或其他原因导致其燃烧时，通常会因一个燃烧的单体电池211而引燃整个电池模组10的单体电池211。在本实施例中，每个容置槽117对应有多个容纳腔室116，与每个容置槽117相对应的多个容纳腔室116中的至少一个容纳腔室116容置有阻燃材料。每个容置槽117相对应的多个容纳腔室116之中，填充有阻燃材料的容纳腔室116的个数可以为一个、或两个等。不同的容置槽117所对应的容纳腔室116之中，填充有阻燃材料的容纳腔室116的个数可以不同。对于填充有阻燃材料的容纳腔室116的个数，不作具体限定。

每个容置槽117容纳中的单体电池211匹配有相对应的阻燃材料。设置的所述阻燃材料可使燃烧范围限制在最初燃烧的单体电池211，而不会使最初燃烧的单体电池211将燃烧扩散至其他正常的单体电池211。可以理解为，所述阻燃材料可以使最初燃烧的单体电池211被隔离，进而保障整个电池模组10中其他单体电池211的安全。另外，当燃烧的单体电池211使容纳有阻燃材料的容纳腔室116的壁板裂开时，阻燃材料可从裂缝中漏出，漏出的阻燃材料可以直接阻止单体电池211的燃烧。

当然，所述阻燃材料也可以是在电池模组10中单体电池211在温度达到某一预设值时，从容纳腔室116中释放出来，提前阻止单体电池211的燃烧，以防止将要燃烧的单体电池211燃烧，进一步的保障了电池模组10的安全性。

具体地，可以在容纳有阻燃材料的容纳腔室116中开设有可与容置槽117连通的接口开关。当电池模组10的温度处在正常温度时，接口开关闭合，所述容纳腔室116为密闭的容纳腔室116；当某个单体电池211或多个单体电池211的温度超过预设的温度值使，对应的接口开关打开，对应的容纳腔室116释放出阻燃材料，提前阻止单体电池211燃烧。

请再次参照图1，两个相邻的所述散热阻燃件110中相互靠近的第一侧板111和/或第二侧板112中的容置槽117相互配合，形成可容纳所述单体电池211的筒状空腔。在本实施例中，所述单体电池211可以为圆柱状电池，所述容置槽117可以为与所述圆柱状电池相配合的弧形凹槽，所述筒状空腔可以为与所述圆柱状电池相配合的圆筒状空腔。

具体地，请参照图4，图4是本发明实施例提供的散热阻燃装置100中的散热阻燃件110与子模组210的配合示意图。在本实施例中，第一侧板111和第二侧板112上的容置槽117的数量和该散热阻燃件110两侧的子模组210的单体电池211的数量相匹配，每个所述容置槽117可用于容置一个所述单体电池211。一个所述容纳腔室116中的储热材料可吸收散热阻燃件110两侧的容置槽117所对应的单体电池211所散发的热量。

在本实施例中，所述散热阻燃件110的宽度可以小于所述单体电池211的长度，以使单体电池211的两个电极伸出于散热阻燃件110，便于其他工件(比如用于汇聚多个单体电池211电流的集流板)连接单体电池211的电极。

请结合参照图1和图4，第一侧板111上的容置槽117相对于第二侧板112上的容置槽117交错设置，所述散热阻燃件110设置在子模组210之间。通过交错的设置方式，可以使散热阻燃件110的体积更小，进而使电池模组10的体积更小。

请再次参照图2，在本实施例中，在第一密封板113、第二密封板114封堵管状结构时，可以先封堵管状结构的一侧，此时该管状结构的通道便成为所述容纳腔室116，然后可以在多个通道中填充储热材料和/或阻燃材料，最后可将管状结构的另一侧封堵上，以密封通道中的储热材料和/或阻燃材料。

请再次参照图2，在本实施例中，操作人员或其他设备可以对每个容纳腔室116填充有所述储热材料，也可以在部分的容纳腔室116中填充有储热材料。优选地，在每个容置槽117对应的多个容纳腔室116中填充阻燃材料，其他容纳腔室116填充储热材料。详细地，所述阻燃材料可以填充满整个容纳腔室116，也可以只填充容纳腔室116的一部分。

优选地，填充有阻燃材料的容纳腔室116中预留有可供阻燃材料膨胀的空间。所述储热材料的填充方式与阻燃材料的填充方式相类似，不再赘述。当然，所述储热材料和阻燃材料也可以混合填充在同一个容纳腔室116中。

一般情况下，由于物体在受热以后体积会膨胀，在冷却过程中体积会缩小。因此，阻燃材料和储热材料在吸热或散热时会使自身体积发生变化。通过在填充有阻热材料或储热材料的容纳腔室116中预留有可供阻热材料或储热材料膨胀的空间，便可使围成所述容纳腔室116的壁板不会因阻热材料或储热材料的膨胀而裂开，提高了散热阻燃件110的安全性，同时也提高了散热阻燃件110的使用寿命。其中，所述容纳腔室116的壁板包括第一侧板111、第二侧板112、第一密封板113、第二密封板114以及隔离板115。

同一子模组210中的单体电池211在充放电时，在子模组210不同位置的单体电池211的温度存在差异，而与子模组210相对应的散热阻燃件110中填充有不同导热系数的储热材料。不同的储热材料在吸收热量时相互配合，可实现不同位置的差异化散热。所述差异化散热可以理解为：所述散热阻燃件110在给子模组210散热的同时，还可以使同一子模组210中多个单体电池211之间的温差减小，甚至使多个单体电池211的温度保持一致。详细地，比如，子模组210中温度越高的部位对应到散热阻燃件110的容纳腔室116，所填充的储热材料的导热系数越大。

在本实施例中，构成所述散热阻燃件110的材料可以为铁、铜、锑、锡、铝等金属。优选地，构成所述散热阻燃件110的材料为铝或铝合金。

具体地，比如构成所述散热阻燃件110的材料选择铝，所述散热阻燃件110便可通过铝挤成型工艺形成符合需求的形状。所述铝挤成型的加工原理可以理解为：高温软化的铝锭在铝挤压机的强力挤压下，流过铝挤型模具，成型为符合要求形状的铝型材产品，即为本实施例中的散热阻燃件110。

铝及铝合金具有外观好、重量轻、可机加工性、力学性能好、抗腐蚀性好以及导热率高等优点。同时，铝是非磁性的，且不能自燃。非常适合作为本实施例中的散热阻燃件110的材料。

在本实施例中，所述储热材料可以是一种相变材料(Phase Change Material，PCM)。所述相变材料是指随温度变化而物理状态容易改变并能提供潜热的物质。其中，转变所述物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。所述相变材料包括有机PCM和无机PCM。

具体地，所述有机PCM可以是，但不限于石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物；所述无机PCM可以是，但不限于结晶水合盐(比如苏打的结晶水合盐，其化学式为Na2CO3·10H2O)、熔融盐、金属合金等无机物，在此不作具体限定。当所述电池模组10的单体电池211产生有热量且需要释放该热量时，所述相变材料可以吸收所述单体电池211的热量，从而降低单体电池211的温度。另外，多种相变材料可以混合而获得合适的相变温度。

请参照图5，是本发明实施例提供的电池模组10的爆炸图。本发明的实施例还提供一种电池模组10，所述电池模组10包括多层子模组210以及上述实施例中的散热阻燃装置100，所述子模组210包括多个并列排布的单体电池211。散热阻燃装置100与每个所述单体电池211接触，用于吸收单体电池211的热量。所述电池模组10通过在散热阻燃件110中设置有不同导热系数的储热材料，可以降低单体电池211的温度，延长电池模组10的使用寿命。另外，每个容置槽117对应的多个容纳腔室116中至少一个容纳腔室116填充有与每个单体电池211相对应的阻燃材料。所述阻燃材料可以隔离燃烧的单体电池211，提高了电池模组10的安全性。

具体地，所述电池模组10还可以包括用于固定多个所述单体电池211的固定板220，所述固定板220上设置有与所述单体电池211相配合的固定孔221。优选地，所述固定板220为两个，且设置在多个单体电池211的两端。通过该固定孔221，可使单体电池211卡固在两个固定板220之间。

在本实施例中，优选地，所述阻燃材料可以是一种无卤阻燃剂，比如所述阻燃材料为硼酸锌、氢氧化铝、氢氧化镁等，在此不作具体限定。

在本实施例中，所述单体电池211可以是干电池，也可以是铅酸电池、锂离子电池等。所述锂离子电池可以是，但不限于钴酸锂电池、镍酸锂电池、锰酸锂电池以及磷酸铁锂电池等。所述锂离子电池具有体积小、容量大、电压稳定、可以循环使用以及有利于可持续发展等优点，非常适合作为本实施例中的单体电池211。

请参照图6，是本发明实施例提供的散热阻燃装置100的制造方法的流程示意图。所述散热阻燃装置100包括多个散热阻燃件110，所述散热阻燃件110可以通过挤压模具挤压成型。所述挤压模具具有容纳组成所述散热阻燃件110的材料的挤压腔，以及供组成所述散热阻燃件110的材料挤出的出口。其中，所述挤压腔与所述出口连通，所述出口处并排设置有多个的挡块。以使成型后的散热阻燃件110具有多个通道，然后通过第一密封板113、第二密封板114密封通道，可以参照图2。

在本实施例中，所述制造方法的一种具体实施方式可以以一种铝材料作为制造散热阻燃件110的原材料举例说明，该原材料还可以为锑、锡以及塑料等，不作具体限定。所述制造方法可以包括以下步骤。

步骤S310，提供所述挤压模具，在所述挤压腔中填充组成所述散热阻燃装置100的材料。

在本实施例中，所述挤压模具可以为一种铝挤型模具。通过操作员或其他自动化设备便可将铝锭放入所述容纳腔室116中，以待加热。

步骤S320，加热所述挤压腔中的材料。

在本实施例中，所述铝挤型模具中可以设置有加热的部件，以对铝锭加热。另外，在铝挤型模具中可以设置有温度传感器，用于检测铝锭的温度。

步骤S330，待所述挤压腔中的材料加热到预设温度时，开始挤压位于所述挤压腔中的材料，所述挤压腔中的材料经由出口挤出，并被多个所述挡块分隔，形成具有多个通道的管状结构，待所述管状结构挤出的长度达到预设长度时，停止挤压。

在本实施例中，当铝锭加热到预设的温度时，即铝锭被软化，可以进行挤压成型时，铝挤型模具开始挤压软化的铝锭，并使铝从出口压出，形成具有多个通道的管状结构。该管状结构成型的长度可以根据具体情况而设定，比如成型的管状结构的可以通过切割，形成所需要长度的管状结构。

步骤S340，冷却所述管状结构。

在本实施例中，刚成型的管状结构可以通过冷却，以便进行下一道工序。冷却所述管状结构的具体方式可以是自然冷却，也可以是通过风冷进行冷却，还可以通过冷却液进行冷却，在此不作具体限定。

步骤S350，待所述管状结构冷却后，封堵所述管状结构具有多个所述通道的一端。

在本实施例中，形成的所述管状结构具有两个管口，可以通过与所述管状结构的管口相配合的铝板(上述实施例中的第一密封板113或第二密封板114)密封其中的一个管口。其密封的方式可以是通过焊接，也可以通过胶水等粘连，以使各个通道之间相对密闭，没有连通的空间。

步骤S360，从所述管状结构具有多个所述通道的另一端填充储热材料和阻燃材料。

在本实施例中，步骤S360的具体实现方式可以参照对图2中的对容纳腔室116中填充储热材料和阻燃材料的描述。

步骤S370，封堵所述管状结构具有多个所述通道的另一端，形成所述散热阻燃件110。

在本实施例中，步骤S370的具体实现方式可以参照对步骤S350的描述。

在本实施例中，可以根据需求重复步骤S310-S370，形成多个所述散热阻燃件110，最终组成所述散热阻燃装置100。

综上所述，本发明提供一种散热阻燃装置、电池模组及散热阻燃装置的制造方法。所述散热阻燃装置设置在电池模组中，可吸收电池模组中的热量。第一侧板、第二侧板通过多个隔离板连接，多个所述隔离板可以用于支撑所述第一侧板、第二侧板，加强了所述散热阻燃件的装置的承载强度，使散热阻燃装置中的散热阻燃件不易变形。每个所述容置槽对应的多个容纳腔室中的至少一个容纳腔室容纳有阻燃材料，其他容纳腔室可容纳有储热材料。储热材料可吸收单体电池的产生热量，以使单体电池的温度维持至正常的充放电的温度范围内，延长了单体电池的使用寿命。所述阻燃材料可避免电池因高温燃烧而使燃烧覆盖的范围扩大，损坏其他正常的单体电池，提高了电池模组的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。