一种具有热失控防护功能的电池模组的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，具体是一种具有热失控防护功能的电池模组。


背景技术：

2.ncm三元软包动力电池制成的电池模组由于能量密度高得到广泛使用。电池模组中一般设置多组电芯单元，根据客户需求，一组电芯单元中设置若干数量的三元软包电芯。三元软包电芯在过充，过热，内短路，挤压，冲击等各种原因引起的异常条件下容易发生热失控甚至起火。单个电芯起火后，会引起电芯单元中其他电芯的热失控，并在模组内部引发其他电芯单元的热失控，进而引发整个模组的热失控导致起火甚至爆炸，威胁整车和车内人员的安全。因此，如何防止、延迟电池模组热失控的发生成为一个问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种具有热失控防护功能的电池模组，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种具有热失控防护功能的电池模组，包括上壳与下壳，所述上壳、下壳固定连接构成周向侧面封闭的空腔，空腔中设置有电芯堆叠组件，电芯堆叠组件包括沿左右方向并排堆叠的至少两组电芯单元，每组电芯单元包括至少一个电芯；电芯单元的左右侧均设置有隔热层，底部与下壳的内底面之间设有导热胶，所述导热胶的前后端部设有固定在下壳内底面上的橡胶垫；电芯堆叠组件与上壳之间设置有云母上盖板，云母上盖板的周边向下弯折并完全罩住电芯堆叠组件的上方边缘。
6.作为本实用新型的改进方案，为了进一步地防止电池着火时影响到外界，所述电芯堆叠组件的前后端分别设有与上壳、下壳固连的前端盖、后端盖；所述云母上盖板包括上板，上板的前侧设有挡住前端盖与上壳连接处的前卷边，后侧设有挡住后端盖与上壳连接处的后卷边，左右两侧设有分别包住左右端部的电芯上方边缘的侧卷边。
7.作为本实用新型的改进方案，为了提高电芯单元之间的隔热效果，所述隔热层为第一隔热层或第二隔热层或第三隔热层；所述第一隔热层为气凝胶垫，设置在相邻的两组电芯单元之间；第二隔热层为由云母侧板与泡棉组成的复合隔热层，设置在电芯单元与下壳的左右内侧壁之间；第三隔热层为泡棉层，设置在电芯堆叠组件中间，平分左右同等数量的电芯单元。
8.作为本实用新型的改进方案，为了加强对电池模组与电路板的保护，所述云母上盖板与上壳之间设置有fpc总成，且云母上盖板上开设有使fpc总成与电芯相连接的ntc插入孔，所述ntc插入孔上覆盖有云母补丁。
9.作为本实用新型的改进方案，电芯堆叠组件的前端与前端盖之间、后端与后端盖之间均设有极耳支架，极耳支架上固定铜排，铜排连接各电芯的电极引出端；为了进一步地提高绝缘安全性能，所述极耳支架与铜排之间设有绝缘罩，绝缘罩通过卡扣安装在极耳支
架上，前端盖、后端盖、绝缘罩上对应前后两侧铜排的安装部位分别开设有避让部位。
10.作为本实用新型的改进方案，为了进一步地保护铜排，防止铜排与模组的前端盖、后端盖接触导致模组短路，还包括铜排陶瓷护套，铜排陶瓷护套采用内嵌结构，并安装在绝缘罩对应铜排安装部位的避让部位。
11.作为本实用新型的改进方案，为了便于排放热失控时产生的气流，所述前端盖、后端盖、绝缘罩以及极耳支架上均开设有导气孔。
12.作为本实用新型的改进方案，为了增强防火性能，所述上壳、下壳为钣金件，通过焊接固定，且上壳朝向电芯堆叠组件的内侧面涂有防火漆，下壳朝向电芯堆叠组件的内侧面涂有绝缘漆。
13.作为本实用新型的改进方案，为了增强防火性能，所述前端盖、后端盖为压铸件，均与上壳、下壳通过焊接固定，且前端盖、后端盖朝向电芯堆叠组件的内侧面上均涂有绝缘漆。
14.作为本实用新型的改进方案，为了保持热失控时数据采集的持续，所述fpc总成包括主连接器，所述极耳支架上安装主连接器陶瓷护套，主连接器陶瓷护套包裹所述主连接器正对电芯的面。
15.有益效果：当单个电芯单元发生热失控故障时，模组内部产生气流、烟雾、火星及火焰，本实用新型可以通过云母上盖板防止起火后火焰破坏模组的上壳、前端盖、后端盖与上壳的焊缝，通过左右侧的隔热层以及底部的导热胶防止火焰影响到其他电芯单元以及外界铜排安装面周边的支撑结构等，由于电芯单元的四周均被封堵，因此可以达到良好的延迟、防止热失控的效果。
附图说明
16.图1为本实用新型的整体外部结构示意图；
17.图2为本实用新型的爆炸结构示意图；
18.图3为本实用新型云母上盖板的结构示意图；
19.图4为本实用新型极耳支架的结构示意图；
20.图5为本实用新型极耳支架与绝缘罩连接时的结构示意图；
21.图6为本实用新型极耳支架与绝缘罩、前端盖连接时的结构示意图。
22.图中：1
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上壳；2
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下壳；3
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前端盖；4
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后端盖；5
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电芯；6
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第三隔热层；7
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第一隔热层；8
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第二隔热层；9
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铜排；10
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极耳支架；11
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绝缘罩；12
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云母上盖板；1201
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前卷边；1202
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侧卷边；1203
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上板；1204
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后卷边；1205
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ntc插入孔；13
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橡胶垫；14
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导热胶；15
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铜排陶瓷护套；16
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主连接器陶瓷护套；17
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云母补丁；18
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fpc；19
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主连接器。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.参见图1
‑
2，一种具有热失控防护功能的电池模组，包括上壳1与下壳2，上壳1、下
壳2固定连接构成周向侧面封闭的空腔，空腔中设置有电芯堆叠组件，作为一种优选的实施方式，上壳1与下壳2为钣金件，通过焊接固定，上壳1朝向电芯堆叠组件的内侧面均涂有防火漆，下壳2朝向电芯堆叠组件的内侧面涂有绝缘漆。
25.电芯堆叠组件包括沿左右方向并排堆叠的多组电芯单元，每组电芯单元均包括至少一个电芯5。电芯5的数量依照实际需求设置，譬如，电芯5总数共24个，电芯单元设置6组，一组电芯单元包括4个堆叠的电芯，可以达到标定电压50v。电芯5的总数量也可以设置成20个、18个、12个等。
26.电芯堆叠组件的前后端分别设有前端盖3、后端盖4。作为一种优选的实施方式，前端盖3与后端盖4为压铸件，均与上壳1、下壳2通过焊接固定，且前端盖3、后端盖4朝向电芯堆叠组件的内侧面上均涂有绝缘漆，用于提高电池模组的电气绝缘性能。
27.如图4
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6所示，电芯堆叠组件的前端与前端盖3之间、后端与后端盖4之间均设有极耳支架10，极耳支架10为塑料开模件，其上方固定有铜排9，铜排9连接各电芯的电极引出端。
28.电芯单元5的左右两侧分别设有隔热层，具体来说，隔热层可以为第一隔热层7或第二隔热层8或第三隔热层6。电池模组的内部空间有限，不可能每两个电芯5之间均采用隔热层隔离，因此在相邻的两组电芯单元之间设置第一隔热层7，第一隔热层7为气凝胶垫，用于用于防止单组电芯组件热失控时影响到其他组的电芯组件。为了防止火焰烧毁从内到外烧毁上壳1、下壳2构成的空腔，第二隔热层8为由云母侧板与泡棉组成的复合隔热层，设置在电芯单元与空腔的左右内侧壁之间，起防护作用。第三隔热层6为泡棉层，设置在电芯堆叠组件中间，平分左右各6组的电芯单元，当电芯5作业膨胀时，电芯5左右表面(表面积最大)受到的压力很大，因此采用泡棉6进行缓冲，也可起到隔热的作用。复合隔热层、气凝胶垫、泡棉层均可防止火焰和高温从内到外烧穿和融化模组下壳2的侧面及上壳1与下壳2的焊缝。
29.电芯5底部与下壳2内底面之间设有导热胶14，导热胶14起到保护电芯5底部的作用。导热胶14的前后端部设有固定在下壳2内底面上的橡胶垫13，橡胶垫13不仅用于防止导热胶14从前端盖3、后端盖4底部溢出，还可以保护电芯5底部的前后边缘处的弯折尖角不因与下壳2磨损破裂而发生漏液。
30.电芯堆叠组件与上壳1之间设置有云母上盖板12，云母上盖板12为开模件，其周边向下弯折并完全罩住电芯堆叠组件的上方边缘。具体地，如图3所示，云母上盖板12包括上板1203，上板1203的前侧设有前卷边1201，后侧设有后卷边1204，左右两侧分别设有侧卷边1202。前卷边1201遮掩挡住前端盖3与上壳1的连接处，后卷边1204遮掩挡住后端盖4与上壳1的连接处，左侧的侧卷边1202包在左端部的电芯5的上方左边缘(电芯5的左右边缘采用圆滑设计，呈弧面)，右侧的侧卷边1202包在右端部的电芯5的上方右边缘。极耳支架10的上端同样被前卷边1201、后卷边1204遮掩，防止火焰破坏铜排安装面周边的支撑结构以及前端盖3、后端盖4与上壳1的焊缝。
31.因此，电池模组内，所有电芯单元的上方被上板1203覆盖，底部通过导热胶14保护，裸露的上壳1与上端盖3的焊缝被前卷边1201遮挡，后端盖4与上壳1之间的焊缝通过后卷边1204遮挡，两侧的侧卷边1202覆盖在左右端部的电芯5的上侧弯折边缘，中间的电芯单元之间则通过气凝胶垫阻燃隔离。当模组内的某一电芯5着火时，前卷边1201、后卷边1204、
侧卷边1202、上板1203、第三隔热层6、第一隔热层7、第二隔热层8以及导热胶14配合，将火焰限制在着火的电芯单元处，防止火焰从内到外影响到其他电芯单元以及整个电池模组。上板1203与上壳1内侧面的防火漆共同配合，可以阻止火焰和高温烧穿和熔化模组上壳1。
32.云母上盖板12与上壳1之间设置有fpc总成，fpc总成包含fpc 18、主连接器19、pcb板、ntc(negative temperature coefficient,负温度系数)热敏电阻、ntc保护泡棉、焊接镍片和保险装置等。上板1203上开设有使fpc总成与电芯5相连接的ntc插入孔1205，ntc插入孔1205上覆盖有云母补丁17。云母补丁17防止火焰和高温通过ntc插入孔1205损坏上壳1。
33.作为一种优选的实施方式，极耳支架10与铜排9之间设有绝缘罩11，绝缘罩11同样为塑料开模件。绝缘罩11通过卡扣安装在极耳支架10上，用于增强模组的电气绝缘性能，前端盖3、后端盖4、绝缘罩11上对应前后两侧铜排9的安装部位分别开设有避让部位。
34.作为一种优选的实施方式，为了保护铜排9的引出极的塑料在一段时间内不被火焰和高温损坏，导致铜排9与前端盖3接触导致模组外短路，铜排9通过铜排陶瓷护套15保护，铜排陶瓷护套15为开模件，采用内嵌结构，并安装在绝缘罩11对应铜排9安装部位的避让部位。
35.作为一种优选的实施方式，极耳支架10上安装主连接器陶瓷护套16，主连接器陶瓷护套16为开模件，包裹主连接器19正对电芯5的面。当电池模组热失控时，主连接器陶瓷护套16保护主连接器19在一段时间内不被火焰和高温损坏，从而使热失控发生后模组的数据采集功能仍能在一段时间内保持正常。
36.作为一种优选的实施方式，为了降低热失控时电池模组的爆炸风险，前端盖3、后端盖4、绝缘罩11以及极耳支架10上均开设有导气孔。当电池模组出现热失控故障，电池模组内部产生气流、烟雾、火星及火焰需要向外喷出时，通过前端盖3和后端盖4的导气孔排出，防止模组内气压过大产生爆炸，极耳支架10的导气孔和绝缘罩11的导气孔确保排出通道通畅，不被燃烧产生的物质阻塞。
37.本实用新型中电芯单元的四周均被封堵，可以达到良好的防止热失控的效果。
38.虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
39.故以上所述仅为本技术的较佳实施例，并非用来限定本技术的实施范围；即凡依本技术的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本技术权利要求的保护范围。