具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构的制作方法

本发明涉及一种防护结构，且特别是有关于一种具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构。

背景技术

传统抑制电池芯延烧的作法，不外乎增加电池芯之间的间距或是灌注石蜡或硅胶在电池芯周围等，但是电池芯间距加大会使得整个电池模块的外型加大，可行性不高，而灌注石蜡或硅胶在电池芯周围，容易将空气包含其中而造成阻燃效果不佳或容易泄漏等问题，如此将影响生产，有待改进。

因此，有必要设计一种新型的具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构，其内部包含有灭火材料，能有效抑制电池芯起火燃烧时火势扩散至相邻的另一电池芯，进而保护电池芯。

根据本发明的一实施例，提出一种具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构，用以容置第一电池芯与第二电池芯，该防护结构包括：上盖；下盖，与该上盖结合；电池芯分隔件，设置于该上盖与该下盖之间，该电池芯分隔件具有第一容置部与第二容置部，该第一容置部邻近该上盖且位于该第一电池芯与该第二电池芯之间，该第二容置部邻近该下盖且位于该第一电池芯与该第二电池芯之间，该电池芯分隔件的材料具有临界温度；以及灭火材料，填入且密封于该第一容置部与该第二容置部内；其中，该第一电池芯起火燃烧而火焰的温度超过该临界温度时，该第一容置部及/或该第二容置部变形破损而释放该灭火材料而使该第一电池芯停止燃烧，进而保护该第二电池芯。

作为可选的技术方案，该第一电池芯与该第二电池芯分别具有圆柱表面，该电池芯分隔件两相对侧分别具有第一电池芯圆柱表面包覆结构以及第二电池芯圆柱表面包覆结构，该第一电池芯圆柱表面包覆结构与该第二电池芯圆柱表面包覆结构分隔于该第一电池芯与该第二电池芯之间，其中，该第一容置部位于该第一电池芯圆柱表面包覆结构、该第二电池芯圆柱表面包覆结构及该上盖所围成的三角空间中，该第二容置部位于该第一电池芯圆柱表面包覆结构、该第二电池芯圆柱表面包覆结构及该下盖所围成的三角空间中。

作为可选的技术方案，该第一容置部包括多个第一子容置部，该多个第一子容置部沿着直线依序排列在该第一电池芯与该第二电池芯之间，且彼此以第一隔板相隔。

作为可选的技术方案，该第二容置部包括多个第二子容置部，该多个第二子容置部沿着直线依序排列在该第一电池芯与该第二电池芯之间，且彼此以第二隔板相隔。

作为可选的技术方案，还包括第一膜层以及第二膜层，该第一膜层及该第二膜层分别覆盖位于该第一容置部与该第二容置部内的该灭火材料的上方。

作为可选的技术方案，该灭火材料遇热反应而生成阻隔性气体，以隔离空气中的氧气。

作为可选的技术方案，该阻隔性气体包括二氧化碳、氮气、氨气和水蒸气中的至少其中之一。

作为可选的技术方案，该灭火材料中磷酸氢二铵的重量百分比介于8％～14％之间。

作为可选的技术方案，该灭火材料中碳酸钾的重量百分比介于25％～35％之间。

作为可选的技术方案，该灭火材料中碳酸氢钠的重量百分比介于4％～8％之间。

作为可选的技术方案，该灭火材料中钨酸钠的重量百分比介于2％～6％之间。

与现有技术相比，本发明的具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构，包括上盖、下盖、电池芯分隔件以及灭火材料，电池芯分隔件设置于上盖与下盖之间，电池芯分隔件具有第一容置部与第二容置部，第一容置部邻近上盖且位于第一电池芯与第二电池芯之间，第二容置部邻近下盖且位于第一电池芯与第二电池芯之间，电池芯分隔件材料具有临界温度，灭火材料填入且密封于第一容置部与第二容置部内，其中，第一电池芯起火燃烧而火焰的温度超过临界温度时，第一容置部及/或第二容置部变形破损而释放灭火材料而使第一电池芯停止燃烧，进而保护第二电池芯。本发明的防护结构内部包含有灭火材料，当电池芯起火燃烧时，能有效灭火，进而防止电池芯延烧。此外，电池芯间距不需加大，以使整个电池模块的外型更为轻巧，且适合大量生产，以提高产量。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施例的抑制电池芯热失控的防护结构的外观示意图。

图2绘示图1的抑制电池芯热失控的防护结构的分解示意图。

图3绘示图2的抑制电池芯热失控的防护结构由下视角观看的示意图。

图4绘示电池芯设置于抑制电池芯热失控的防护结构中的示意图。

图5绘示图1的抑制电池芯热失控的防护结构沿着a-a剖面线的剖面示意图及局部放大图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参照图1至图5，图1绘示依照本发明一实施例的抑制电池芯热失控的防护结构100的外观示意图，图2绘示图1的抑制电池芯热失控的防护结构100的分解示意图，图3绘示图2的抑制电池芯热失控的防护结构100由下视角观看的示意图，图4绘示电池芯设置于抑制电池芯热失控的防护结构100中的示意图，图5绘示图1的抑制电池芯热失控的防护结构100沿着a-a剖面线的剖面示意图及局部放大图，其中电池芯以虚线表示。依照本发明一实施例的具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构100包括上盖110、下盖120、至少一个电池芯分隔件130以及至少一个灭火材料140。上盖110与下盖120相结合以于上盖110与下盖120之间形成容置空间，以使多个电池芯20可以容置于上盖110与下盖120之间。本实施例中，电池芯20可通过导线(图未绘示)连接至电路板30，且电池芯20可经由电路板300控制而充电或放电。本实施例中绘示五个电池芯分隔件130，搭配上盖110与下盖120而可收纳六个电池芯20，但亦可适当调整电池芯20及电池芯分隔件130的数量。

为方便说明，图2及图3仅绘示其中两组灭火材料140(即位于上方的一组灭火材料140以及位于下方的一组灭火材料140)，且以下内容仅以对应此两组灭火材料140的相邻第一电池芯21与第二电池芯22以及位于第一电池芯21与第二电池芯22之间的一个电池芯分隔件130为代表说明，其余部分的说明省略。

请参照图2、图3及图4，电池芯分隔件130设置于上盖110与下盖120之间，且电池芯分隔件130具有第一容置部131与第二容置部132。第一容置部131邻近上盖110且位于第一电池芯21与第二电池芯22之间。第二容置部132邻近下盖120且位于第一电池芯21与第二电池芯22之间。

在一实施例中，第一容置部131包括多个第一子容置部1311，沿着直线(即第一容置部131长轴，与第一电池芯21长轴平行)依序排列在第一电池芯21与第二电池芯22之间，且第一子容置部1311彼此以第一隔板1312相隔。第一隔板1312可以加强电池芯分隔件130的结构强度，并使位于第一子容置部1311中的灭火材料140能分段释出。此外，第二容置部132包括多个第二子容置部1321，沿着直线(即第二容置部132长轴，与第二电池芯22长轴平行)依序排列在第一电池芯21与第二电池芯22之间，且第二子容置部1321彼此以第二隔板1322相隔。第二隔板1322可以加强电池芯分隔件130的结构强度，并使位于第二子容置部1321中的灭火材料140能分段释出。

请参照图5，当防护结构100与多个电池芯20结合后，灭火材料140可填入且密封于第一容置部131与第二容置部132内，且灭火材料140与第一电池芯21及第二电池芯22不接触。在正常使用情况下，第一电池芯21及第二电池芯22的温度可以保持在预定工作温度之下，不会起火燃烧。当第一电池芯21及第二电池芯22热失控而超过临界温度时，电池芯内部可能会产生局部高温而起火燃烧。

当第一电池芯21起火燃烧而使相邻的第一容置部131及/或第二容置部132温度超过电池芯分隔件130的材料的临界温度时，第一容置部131及/或第二容置部132变形破损而释放灭火材料140而使第一电池芯21停止燃烧，进而保护第二电池芯22。

电池芯分隔件130的临界温度例如为熔点，当燃烧温度高于电池芯分隔件130的熔点时，电池芯分隔件130会被熔融而变形破损。

也就是说，当电池芯的温度在正常工作温度之下，电池芯表面温度未超过电池芯分隔件130的临界温度，电池芯分隔件130结构保持完整，因此，第一容置部131与第二容置部132内的灭火材料140不会被释出，然而，当电池芯发生热失控而起火燃烧时，火焰温度超过电池芯分隔件130的临界温度，电池芯分隔件130熔融破损，释出第一容置部131和第二容置部132内的灭火材料140，且灭火材料140被释出后可以覆盖在起火燃烧的第一电池芯21上并产生阻隔性气体，以阻隔氧气，以阻止第一电池芯21继续燃烧。

在一实施例中，当第一电池芯21起火燃烧，而火焰温度超过电池芯分隔件130的临界温度时，例如超过200～300度，靠近起火燃烧位置的第一子容置部1311或第二子容置部1321会先变形破损而释放其中的灭火材料140；若第一电池芯21并未因此而停止燃烧而继续延烧时，则其他位置的子容置部中的灭火材料140会再依序释放出来，而使第一电池芯21可借由分段释出的灭火材料140得以控制火势延烧，进而保护第二电池芯22。

请参照图5，在一实施例中，第一电池芯21与第二电池芯22例如分别具有圆柱表面23，电池芯分隔件130设置于第一电池芯21与第二电池芯22间，且电池芯分隔件130左右两相对侧分别具有第一电池芯圆柱表面包覆结构133以及第二电池芯圆柱表面包覆结构134，分别用以覆盖第一电池芯21与第二电池芯22的圆柱表面23，并且第一电池芯圆柱表面包覆结构133以及第二电池芯圆柱表面包覆结构134分隔于第一电池芯21与第二电池芯22之间。

在一实施例中，第一容置部131可位于第一电池芯圆柱表面包覆结构133、第二电池芯圆柱表面包覆结构134及上盖110所围成的三角空间(参见图5)中，第二容置部132可位于第一电池芯圆柱表面包覆结构133、第二电池芯圆柱表面包覆结构134及下盖120所围成的三角空间(参见图5)中。因此，可在电池模块既有存在的空间中填入灭火材料140，不会增加电池模块的整体尺寸。除了三角空间外，其他形状或变化例的容置空间亦可适用在本实施例的防护结构中。

此外，请参照图2和图5，在一实施例中，当灭火材料140填入于第一容置部131内时，还可覆盖第一膜层151于灭火材料140的上方，并可对第一膜层151施以热压，以将第一膜层151固着于电池芯分隔件130的顶面上。请参照图3和图5，当灭火材料140填入于第二容置部132内后，还可覆盖第二膜层152，并可对第二膜层152施以热压，以将第二膜层152固着于电池芯分隔件130的底面上。如此，可借由第一膜层151与第二膜层152而将灭火材料140分别密封于第一容置部131与第二容置部132中。第一膜层151与第二膜层152可为非导电的高分子薄膜，例如麦拉(mylar)之类的树脂材料。

在一实施例中，灭火材料140例如是钾化合物、钠化合物和铵化合物等化学物所组成的药剂，其中钾化合物例如为重量百分比(wt％)为25％-35％的碳酸钾(k2co3)，钠化合物例如为重量百分比(wt％)为4％-8％的碳酸氢钠(nahco3)以及重量百分比(wt％)为2％-6％的钨酸钠(na2wo4·2h2o)，铵化合物例如为重量百分比(wt％)为47％的约饱和量的氯化铵(nh4cl)以及重量百分比(wt％)为8％-14％的磷酸氢二铵[(nh4)2hpo4]。上述化学物组成的药剂可溶于约2.8-3.0倍的水中，以制成比重约1.20-1.30的灭火液剂。

当第一电池芯21起火燃烧时，变形破损的第一容置部131或第二容置部132内的灭火材料140被释出，并随着燃烧温度上升而产生激烈的热反应，进而产生氨气、氮气、二氧化碳及水蒸气等中的至少其中之一的阻隔性气体，以迅速排除空气中的氧气，使第一电池芯21因缺氧停止燃烧，进而抑制火势扩散至第二电池芯22。同时，灭火材料140反应后未变成气体发散出去而残留下来的氯化物、磷酸盐等覆盖在第一电池芯21上，可阻止第一电池芯21再次复燃。

综上所述，本发明上述实施例所揭露的具灭火功效的抑制电池芯热失控的防护结构，其内部包含有灭火材料，当电池芯起火燃烧时，能有效灭火，进而防止电池芯延烧。此外，电池芯间距不需加大，以使整个电池模块的外型更为轻巧，且适合大量生产，以提高产量。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。