一种热自适应性模块、电池模组及电池包的制作方法

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种热自适应性模块、电池模组及电池包。

背景技术：

随着新能源汽车大范围应用，其使用安全性能(尤其是充电、放电过程中的热安全性能)成为大众关注的焦点，因此，电池单体、电池模块和电池系统的过流过热、热失控预防成为新能源应用安全的核心之一。现有技术采用缩减极耳、汇流排横截面积而产生局部过热熔断的效果来预防单电芯、模块的过流，而电池包的过流、热防护往往采用igbt/mosfet等继电器来实现。

但是，前述预防措施存在切断电路响应慢，未能有效抑制电芯模块、单电芯的产热副反应；而电池包继电器开闭，往往受限于自身固有过流＜5a的能力，而无法直接作用和切断系统内模块之间、单电芯之间的电连接，继而导致电池包、电池模块过流过热、热失控风险并不可控；而且通过极耳、汇流排局部过热熔断以实现电路切断的方案，存在无法进行循环利用，并且成本较高的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可循环使用，过流过热、热失控风险可控，允许过流和过压能力更高的热自适应性模块。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热自适应性模块，包括壳体、第一连接片以及第二连接片，所述壳体内设置有第一腔室，所述第一腔室内充入导电液，所述第一连接片穿设在所述壳体的一端，且所述第一连接片的一端伸入所述第一腔室内，所述第二连接片与所述第一连接片相对设置，所述第二连接片穿设在所述壳体的另一端，且所述第二连接片的一端伸入所述第一腔室内，所述第一连接片通过所述导电液与所述第二连接片电连接，当所述第一腔室内的温度高于预设温度时，所述导电液发生气化反应，所述导电液的液面高度下降，所述第一连接片断开与所述第二连接片的电连接。

作为优选，所述壳体包括内壳以及外壳，所述内壳与所述外壳之间形成有第二腔室，所述第二腔室内充入所述导电液，所述内壳靠近所述第一连接片的一端设置有第一通孔，所述内壳靠近所述第二连接片的一端设置有第二通孔，所述第一通孔以及所述第二通孔均连通所述第一腔室与所述第二腔室。

作为优选，所述第一通孔内嵌设有第一单向阀，所述第二通孔内嵌设有第二单向阀。

作为优选，所述第一腔室的内壁贴合设置有密封膜。

作为优选，所述第一连接片与所述第二连接片为铝片或者铜片，所述第一连接片伸入所述第一腔室内的结构表面镀镍，所述第二连接片伸入所述第一腔室内的结构表面镀镍。

作为优选，所述第一连接片伸入所述第一腔室的长度≥所述第一腔室长度的20％，所述第二连接片伸入所述第一腔室的长度≥所述第一腔室长度的20％。

本发明的另一目的在于提供一种电池模组。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池模组，包括模组外壳、电芯堆、汇流排以及上述的热自适应性模块，所述电芯堆设置在所述模组外壳内，所述汇流排包括第一排体以及第二排体，所述电芯堆的极耳与所述第一排体连接，所述第一排体通过所述热自适应性模块与所述第二排体电连接，所述第一排体与所述第一连接片连接，所述第二排体与所述第二连接片连接。

作为优选，所述第一排体设置有长形孔，所述电芯堆的极耳穿过所述长形孔并弯折贴合在所述第一排体表面。

作为优选，所述第二排体设置有紧固连接孔。

本发明的另一目的在于提供一种电池模组。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池包，包括若干上述的电池模组，若干所述电池模组依次串联或并联连接。

本发明的有益效果：通过设置有第一腔室的壳体，第一连接片穿设在壳体的一端，且第一连接片的一端伸入第一腔室内，第二连接片与第一连接片相对设置，第二连接片穿设在壳体的另一端，且第二连接片的一端伸入第一腔室内，第一腔室内充入导电液，实现第一连接片与第二连接片电连接，在发生过流过热时，第一腔室内的温度上升，当第一腔室内的温度高于预设温度时，导电液发生气化反应，一部分导电液变成气态，导电液的液面高度下降，第一连接片断开与第二连接片的电连接；在断流后，第一腔室内的温度下降，当第一腔室内的温度低于预设温度时，经过气化反应变成气态的导电液发生液化反应，导电液的液面高度上升，第一连接片重新与第二连接片电连接，实现了循环使用以及电连接隔离，降低了成本，增强了过流过热、热失控风险的可控性，提高了允许过流和过压的能力。

附图说明

图1是本发明提供的热自适应性模块的示意图；

图2是本发明提供的热自适应性模块的内部结构图；

图3是本发明提供的电池模组的示意图；

图4是本发明提供的电池模组中热自适应性模块与汇流排的示意图。

图中：

100、壳体；101、第一腔室；102、内壳；103、外壳；104、第二腔室；105、第一通孔；106、第二通孔；200、第一连接片；300、第二连接片；400、模组外壳；500、极耳；600、汇流排；601、第一排体；6011、长形孔；602、第二排体；6021、紧固连接孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种热自适应性模块，如图1所示，包括壳体100、第一连接片200以及第二连接片300，其中，壳体100内设置有第一腔室101，在第一腔室101内充入有导电液，第一连接片200穿设在壳体100的一端，且第一连接片200的一端伸入第一腔室101内，第二连接片300与第一连接片200相对设置，第二连接片300穿设在壳体100的另一端，且第二连接片300的一端伸入第一腔室101内，第一连接片200伸入第一腔室101内的一端以及第二连接片300伸入第一腔室101内的一端能够伸入导电液内，即第一连接片200能够通过导电液与第二连接片300电连接，在过流过热时，第一腔室101内的温度上升，当第一腔室101内的温度高于预设温度时，导电液发生气化反应，一部分导电液气化成气态，此时，导电液的液面高度下降，第一连接片200或者第二连接片300脱离与导电液的接触，即第一连接片200断开与第二连接片300的电连接；在过流过热解除后，第一腔室101内的温度下降，当第一腔室101内的温度低于预设温度时，发生气化反应的这部分气态导电液发生液化反应，气态导电液液化成液态导电液，导电液的液面高度上升，第一连接片200与第二连接片300均与导电液接触，即第一连接片200与第二连接片300电连接，实现了热自适应性模块的循环使用以及电连接隔离，增强了过流过热、热失控风险的可控性，而且未使用继电器，不受限于继电器自身固有过流，提高了允许过流和过压的能力。

可选地，如图2所示，本实施例中的壳体100包括内壳102以及外壳103，内壳102与外壳103之间形成有第二腔室104，第二腔室104内充入导电液，内壳102靠近第一连接片200的一端设置有第一通孔105，第一通孔105连通第一腔室101与第二腔室104，内壳102靠近第二连接片300的一端设置有第二通孔106，第二通孔106连通第一腔室101与第二腔室104，利用连通器原理，第一腔室101内的导电液与第二腔室104内的导电液的液面高度相同，在过流过热时，第一腔室101内的温度上升，当第一腔室101内的温度高于预设温度时，导电液发生气化反应，一部分导电液气化成气态，这部分气态导电液通过第二通孔106进入第二腔室104，此时，导电液的液面高度下降，第二连接片300脱离与导电液的接触，即第一连接片200断开与第二连接片300的电连接；在过流过热解除后，第一腔室101以及第二腔室104内的温度下降，当第一腔室101以及第二腔室104内的温度低于预设温度时，第二腔室104内发生气化反应的这部分气态导电液发生液化反应，气态导电液液化成液态导电液，第二腔室104内的导电液的液面高度上升并高于第一腔室101内的导电液的液面高度，第二腔室104内导电液通过第一通孔105流至第一腔室101内，第一腔室101内导电液的液面高度上升，第一连接片200与第二连接片300均与导电液接触，即第一连接片200与第二连接片300电连接。通过第一腔室101与第二腔室104的连通器原理，实现热自适应性模块电连接的通断、热自适应性和热失控防护。可选地，第二腔室104可以分割成若干相对独立的腔室，每一独立的腔室配合设置一个连通独立的腔室与第一腔室101的第一通孔105以及第二通孔106，若干相对独立的腔室与第一腔室101同样是连通器原理，在此不再一一赘述。

进一步地，在第一通孔105内嵌设有第一单向阀，在第二通孔106内嵌设有第二单向阀，第一单向阀的流向为由第二腔室104至第一腔室101，第二单向阀的流向为由第一腔室101至第二腔室104，以满足第一腔室101内的导电液受热气化成气态，并通过第二单向阀进入第二腔室104，第一腔室101内导电液的液面下降，第二连接片300脱离接触导电液而导致热自适应性模块电路断开，同时能够避免进入第二腔室104内的气态导电液回流至第一腔室101内。

可选地，第一腔室101的内壁贴合设置有密封膜，通过设置密封膜，能够避免导电液腐蚀第一腔室101的内壁，同时，密封膜能够起到绝缘的作用；优选地，第二腔室104的内壁同样贴合设置有密封膜，以避免导电液腐蚀第二腔室104的内壁以及进行绝缘；密封膜的材质可以但不限于是pi、pet。

本实施例中的第一连接片200以及第二连接片300可以是铝片、铜片、镍片或者银片，当第一连接片200以及第二连接片300为铝片或者铜片时，第一连接片200伸入第一腔室101内的这部分结构的表面镀镍，第二连接片300伸入第一腔室101内的这部分结构的表面镀镍，通过将第一连接片200以及第二连接片300伸入第一腔室101内的这部分结构进行镀镍，能够提高第一连接片200以及第二连接片300的耐腐蚀性能，防止第一连接片200以及第二连接片300因腐蚀而导致热自适应性模块失效。

可选地，第一连接片200伸入第一腔室101的长度≥第一腔室101长度的20％，第二连接片300伸入第一腔室101的长度≥第一腔室101长度的20％，以保证热自适应性模块的工作稳定性；作为优选的技术方案，第二连接片300伸入导电液的长度≥第二连接片300总长度的50％。进一步地，第一连接片200以及第二连接片300通过弯折方式伸入第一腔室101内，第一连接片200以及第二连接片300伸入第一腔室101内的这部分结构紧贴第一腔室101的内壁，且第一连接片200与第二连接片300紧贴内壁的同一侧，当热自适应性模块以该内壁为底面进行水平放置时，第一连接片200浸润在导电液中的厚度≥第一连接片200总厚度的50％，第二连接片300浸润在导电液中的厚度≥第二连接片300总厚度的50％。本实施例中的导电液可以是由有机溶剂、固体导电剂以及离子导电剂混合而形成的，其中，有机溶剂优选采用沸点温度≤70℃的有机溶剂。

本实施例还提供一种电池模组，如图3和图4所示，包括模组外壳400、电芯堆(未示出)、汇流排600以及上述实施例提供的热自适应性模块，其中，电芯堆设置在模组外壳400内，汇流排600包括第一排体601以及第二排体602，电芯堆的极耳500与第一排体601连接，第一排体601通过热自适应性模块与第二排体602电连接，第一排体601与第一连接片200连接，第二排体602与第二连接片300连接，即本实施例中，第一排体601、热自适应性模块以及第二排体602依次串联连接，在过流过热时，热自适应性模块断开第一连接片200与第二连接片300的电连接，此时，第一排体601断开与第二排体602的电连接，以实现对电池模组进行过热保护。

可选地，第一排体601设置有长形孔6011，电芯堆的极耳500穿过长形孔6011并弯折贴合在第一排体601表面，一方面能够实现电芯堆的极耳500与第一排体601之间连接的紧密性，另一方面能够保证电芯堆的极耳500与第一排体601之间结构稳定性，防止电芯堆的极耳500与第一排体601之间发生脱落。优选地，第一排体601设置有若干热熔孔，第一排体601通过热熔孔能够固定在模组壳体100的一端上，以实现对汇流排600进行固定。

可选地，第二排体602设置有紧固连接孔6021，通过设置紧固连接孔6021，能够实现多个电池模组之间串/并联，相互串/并联的两个电池模组通过设置在第二排体602上的紧固连接孔6021进行连接；作为优选，第二排体602可以但不限于呈l形结构，紧固连接孔6021设置在第二排体602远离第二连接片300的一端，通过l形结构的第二排体602更加便于安装。

进一步地，第一连接片200的厚度＞第一排体601厚度的50％，第一连接片200的宽度＞第一排体601宽度的40％；作为优选，第二连接片300的厚度＞第二排体602厚度的50％，第二连接片300的宽度＞第二排体602宽度的40％；进一步地，第一排体601的厚度与第二排体602的厚度相同，第一排体601的宽度与第二排体602的宽度相同，以满足电池模组总输出的过流的需求。

更进一步地，第一排体601设置有第一连接槽，第一连接片200伸入第一连接槽内，第一连接片200与第一连接槽之间通过钎焊连接固定，第二排体602也可以设置第二连接槽，第二连接片300伸入第二连接槽内，第二连接片300与第二连接槽之间通过钎焊连接固定，以实现汇流排600与热自适应性模块连接的可靠性；优选地，钎焊的焊料采用含铟锡银成分的钎焊料，以确保钎焊熔点温度≤220℃，第一连接片200可在红外激光、电阻加热时，实现与第一排体601的分离，同样，第二连接片300也可在红外激光、电阻加热时，实现与第二排体602的分离，以实现热自适应性模块的拆装。

本实施例还提供一种电池包，包括若干上述实施例提供的电池模组，若干电池模组依次串联或者并联连接，其中，相邻的两个电池模组之间通过设置在第二排体602上的紧固连接孔6021进行连接。

与常规的单电芯、电芯堆、电池模块增加一次性熔断保险丝方式相比，本发明提供的热自适应性模块、电池模组、电池包可实现热自适应性，具有自恢复特征，综合成本低；同已有、在研的pnp半导体材料igbt/mosfet继电器相比，本发明提供的热自适应性模块、电池模组、电池包可通过电流、耐压兼顾且范围大于前者，并且进一步地降低了过流过热温度上限，能够降低到70℃以下的电连接断开、过热保护和热失控防护；本发明提供的热自适应性模块、电池模组、电池包在70℃以下的电连接断开、过热保护和热失控防护在锂离子电池应用价值更大，因为锂离子电池最佳工作温度为20℃～40℃，其sei失效温度约80℃，更有利从锂离子电芯材料和单体层面保护锂离子和确保热安全；本实施例提供的热自适应性模块采用连通器原理填补了电力、电源、电池等输变电领域过流/过热保护的空白，且能够循环使用，降低了生产以及后期维护成本，为解决电传输、电连接提供新思路。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。