一种隔热组件与电池组的制作方法

1.本实用新型涉及电池隔热技术领域，尤其涉及一种隔热组件与电池组。


背景技术：

2.目前，随着对电池使用安全的意识逐渐增强，电池的热失控问题受到广泛关注，为了解决这一问题，通常在电池之间设置隔热垫来降低热扩散的风险，但是，现有的隔热垫在电池热失控时受高温的影响容易发生结构与性能的改变，或者，隔热垫不容易被压缩，这导致在模组膨胀空间冗余量较少的情况下，无法满足单体循环过程中的膨胀空间。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种隔热组件与电池组，用以解决现有技术中存在的隔热垫无法兼顾耐热性与可压缩性的问题。
4.第一方面，本实用新型提供一种隔热组件，该隔热组件包括隔热芯，所述隔热芯包括可压缩层以及设置在所述可压缩层两侧的耐热层，所述耐热层的耐热温度高于所述可压缩层的耐热温度，所述可压缩层的弹性模量低于所述耐热层的弹性模量。
5.上述技术方案的有益效果如下：
6.该隔热组件包括两个耐热层和一个可压缩层，可压缩层介于两个耐热层之间，在使用过程中，耐热层与单体电池接触，由于耐热层具有良好的耐热性，因此，耐热层可以承受住单体电池的高温影响；单体电池在膨胀过程中，耐热层和可压缩层在挤压作用下发生形变，由于可压缩层具有良好的可压缩性，因此，通过可压缩层的压缩变形可以保证单体电池具有足够的膨胀空间，这样，该隔热组件在耐热层与可压缩层的组合下可以兼顾耐热设计和循环缓冲设计。
7.第二方面，本实用新型提供一种电池组，该电池组包括多个堆叠设置的单体电池和上述任一项所述的隔热组件，所述隔热组件介于相邻的两个单体电池之间。
8.上述技术方案的有益效果如下：
9.该电池组中的隔热组件采用三层复合结构，包括两个耐热层和一个可压缩层，其中，耐热层的耐热温度高于可压缩层的耐热温度，同时，可压缩层的弹性模量低于耐热层的弹性模量，这样，隔热组件既可以通过耐热层的耐热性承受住单体电池的高温影响，又可以通过可压缩层良好的可压缩性保证单体电池具有足够的膨胀空间。
附图说明
10.图1为本实用新型实施例提供的隔热组件中隔热芯的结构示意图；
11.图2为本实用新型实施例提供的一种隔热组件的结构示意图；
12.图3为图2中所示出的隔热组件的a-a剖视图；
13.图4为本实用新型实施例提供的另一种隔热组件的结构示意图；
14.图5为图4中所示出的隔热组件的b-b剖视图；
15.图6为本实用新型实施例提供的又一种隔热组件的结构示意图；
16.图7为本实用新型实施例提供的再一种隔热组件的结构示意图。
17.附图标记：
18.10-隔热芯；11-耐热层；12-可压缩层；
19.20-边缘部；201-第一边缘部；202-第二边缘部；21-子部分。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，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。
21.本实用新型提供一种隔热组件与电池组，用以解决现有技术中存在的隔热垫无法兼顾耐热性与可压缩性的问题。
22.如图1所示，该隔热组件包括隔热芯10，隔热芯10包括可压缩层12以及设置在可压缩层12两侧的耐热层11，耐热层11的耐热温度高于可压缩层12的耐热温度，可压缩层12的弹性模量低于耐热层11的弹性模量。
23.其中，耐热温度指材料机械强度开始显著降低以前的温度，材料的耐热温度越高，则说明在保证材料的机械强度未显著降低的前提下，材料能够承受住的温度越高，该隔热组件中，由于耐热层11需要与单体电池接触，因此，耐热层11的耐热温度高于可压缩层12的耐热温度，这样，当单体电池发生热失控时，耐热层11可以承受住单体电池的高温影响；而可压缩层12介于两个耐热层11之间，可压缩层12没有与单体电池直接接触，传递到可压缩层12的热量也相对较少，如此，降低了单体电池的高温对可压缩层12的影响。
24.弹性模量指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力，弹性模量可以看作衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，材料的弹性模量越大，则材料的刚度越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，也可以理解为，在一定应力作用下，材料发生弹性变形的程度越小。该隔热组件中，可压缩层12的弹性模量低于耐热层11的弹性模量，也就是说，可压缩层12比耐热层11更容易产生弹性变形。
25.由此可见，该隔热组件采用了三层复合结构，包括两个耐热层11和一个可压缩层12，可压缩层12介于两个耐热层11之间，在使用过程中，耐热层11与单体电池接触，由于耐热层11具有良好的耐热性，因此，耐热层11可以承受住单体电池的高温影响，并且，耐热层11在单体电池与可压缩层12之间起到隔热的作用，降低了单体电池的高温对可压缩层12的影响；单体电池在膨胀过程中，耐热层11和可压缩层12在挤压作用下发生形变，由于可压缩层12具有良好的可压缩性，因此，通过可压缩层12的压缩变形可以保证单体电池具有足够的膨胀空间，这样，该隔热组件在耐热层11与可压缩层12的组合下可以兼顾耐热设计和循环缓冲设计。
26.为了保证隔热组件的隔热性能以及可压缩性能，隔热组件需要具有适当的厚度，当隔热组件的厚度较薄时，将影响其隔热性能，当隔热组件的厚度较厚时，将影响单体电池在充电过程中的膨胀，并且，若隔热组件在单体电池的挤压下发生塑性变形，则在单体电池放电过程中，随着单体电池体积的缩小，隔热组件将不能恢复形变。因此，该隔热组件中，两
个耐热层11的厚度与可压缩层12的厚度之和不小于隔热芯10实现热抑制所需要的最小厚度，同时，在弹性形变范围内，两个耐热层11受压后的最小厚度与可压缩层12受压后的最小厚度之和不大于两个单体电池充电膨胀后之间的最短距离。
27.具体的，若将实现热抑制所需要的隔热组件的厚度记为d1，将两个耐热层11的厚度分别记为d1、d2，将可压缩层12的厚度记为d3，则d1+d2+d3≥d1，也就是说，两个耐热层11和一个可压缩层12的厚度之和不小于实现热抑制所需要的隔热组件的总厚度。
28.在弹性形变范围内，将两个耐热层11受挤压后的最小厚度分别记为d1'、d2'，将可压缩层12受挤压后的最小厚度记为d3'，将在满足单体电池膨胀空间的情况下，隔热组件受挤压后的厚度记为d2，则d1'+d2'+d3'≤d2，也就是说，在弹性形变范围内，两个耐热层11和可压缩层12受挤压后的最小厚度不大于两个单体电池充电膨胀后之间的最短距离，这样，可以保证隔热芯10受挤压后发生的形变为弹性形变，而非塑性形变。
29.其中，“弹性形变”指材料在外力作用下产生的能够恢复自由状态的形变，“塑性形变”指材料在外力作用下产生的不能够恢复自由状态的形变，“最小厚度”指耐热层11或可压缩层12受压后能回复自由状态的最小厚度。
30.该隔热组件中，可以适当增加耐热层11的厚度来实现热抑制的目的，同时可保持可压缩层12的厚度不变，从而使隔热组件仍具有良好的可压缩性。
31.具体设置时，耐热层11可以为由云母、石英、陶瓷气凝胶中的一种或者几种形成的片体结构，云母、石英、陶瓷气凝胶均具有良好的耐热性能；可压缩层12可以为由硅橡胶与预氧丝气凝胶中的一种形成的片体结构，也可以为由这两种材料的组合形成的片体结构，其中，硅橡胶和预氧丝气凝胶均具有良好的可压缩性。
32.具体的，耐热层11为由陶瓷气凝胶形成的片体结构，可压缩层12为由预氧丝气凝胶形成的片体结构。耐热层11和可压缩层12包括但不限于上述实施方式，具体可以根据实际需要进行设置。
33.在一些实施例中，如图2～图7所示，隔热组件还包括边缘部20，边缘部20至少位于隔热芯10相对的两侧。
34.边缘部20的厚度大于隔热芯10的厚度，隔热芯10包括相对设置的两个表面，当将隔热组件设置在相邻的两个单体电池之间时，这两个表面分别朝向单体电池的大面设置，边缘部20与隔热芯10的这两个表面形成凹槽，凹槽可以为单体电池提供一部分膨胀空间。
35.该隔热组件中，如图2、图3、图6所示，隔热芯10的各个片层可以共用边缘部20，或者，隔热芯10的各个片层分别对应一个边缘结构，这些边缘结构组合形成边缘部20，具体的，如图4、图5、图7所示，边缘部20包括两个第一边缘部201和一个第二边缘部202，第一边缘部201位于耐热层11的边缘，第二边缘部202位于可压缩层12的边缘，这样，在进行生产时，这三层可以单独制造，然后再将成品通过导热胶等粘贴在一起。
36.具体的，如图5所示，耐热层11包括相对设置的第一表面111与第二表面112，第一边缘部201与第一表面111形成凹槽，而第一边缘部201与第二表面112大体平齐；
37.可压缩层12介于两个耐热层11的第二表面112之间，且可压缩层12朝向第二表面112设置的表面与第二边缘部202大体平齐。
38.具体的，耐热层11的第一表面111为朝向单体电池设置的一面，第一边缘部201与该表面形成凹槽，如此，可以为单体电池的膨胀提供一部分空间；耐热层11的第二表面112
为背离单体电池设置的一面，第一边缘部201与该表面大体平齐。可压缩层12介于两个耐热层11的第二表面112之间，且可压缩层12朝向第二表面112设置的表面与第二边缘部202大体平齐，这样，可压缩层12可以与耐热层11的第二表面112相接触，如此，单体电池在膨胀过程中，耐热层11可以将挤压力传递给可压缩层12，使得通过可压缩层12的压缩变形为单体电池提供足够的膨胀空间。
39.在一些实施例中，如图2、如4所示，边缘部20为矩形的框体，也就是说，边缘部20在隔热芯10的周围形成框体，或者，另一些实施例中，如图6、图7所示，边缘部20包括两个子部分21，这两个子部分21分别位于隔热芯10相对的两侧。
40.针对矩形的框体而言，该框体可以为一个整体，也可以由设置在耐热层11边缘的第一边缘部201围成的框体和设置在可压缩层12边缘的第二边缘部202围成的框体共同形成；针对每个子部分21而言，该子部分21可以为一个整体，也可以由设置在耐热层11边缘的第一边缘部201和设置在可压缩层12边缘的第二边缘部202组合形成。
41.基于同样的发明构思，本实用新型还提供一种电池组，该电池组包括多个堆叠设置的单体电池和上述任一项所述的隔热组件，隔热组件介于相邻的两个单体电池之间。
42.该电池组中的隔热组件采用三层复合结构，包括两个耐热层11以及介于两个耐热层11之间的可压缩层12，耐热层11的耐热温度高于可压缩层12的耐热温度，同时，可压缩层12的弹性模量低于耐热层11的弹性模量，这样，隔热垫可以兼顾耐热性能以及可压缩性能，既可以起到热抑制的作用，又可以通过压缩给单体电池提供足够的膨胀空间。
43.进一步的，该隔热组件中，两个耐热层11的厚度与可压缩层12的厚度之和不小于隔热芯10实现热抑制所需要的最小厚度，同时，在弹性形变范围内，两个耐热层11受压后的最小厚度与可压缩层12受压后的最小厚度之和不大于两个单体电池充电膨胀后之间的最短距离。这样，既可以保证隔热芯10能够满足热抑制的要求，又可以保证隔热芯10受挤压后发生的形变为弹性形变，而非塑性形变。
44.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。