集成热安全排气组件及具有其的电池包的制作方法

1.本实用新型涉及储能电池技术领域，具体涉及一种集成热安全排气组件及具有其的电池包。


背景技术：

2.新能源产业发展需求储能集装箱和储能电池，发展新能源产业必须大力发展高安全、长寿命、高能量密度的储能电池。储能集装箱中主要放置的是储能电池，储能模块是储能集装箱的核心组成部分。
3.目前大部分储能模块都采用方形铁锂电池作为能量单元，基于方形电池结构特性，方形电池模组普遍存在着散热不均匀、空间有限等缺陷，在某单体电芯发生热失控后，高温高压气体在电池模组内急速蔓延，相邻电芯、动力线缆等电气件容易被蔓延起火乃至爆炸，因此，通常需要设置防爆阀和单向阀以排出气体，在防爆阀和单向阀之间设置集气壳体，现有的集气壳体存在着装配时易存在位置误差导致电池内气体外溢的风险。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种集成热安全排气组件及具有其的电池包，以解决上述问题。
5.本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种集成热安全排气组件，包括若干单体电池箱体、设置在单体电池箱体上的防爆阀、在预设压力下打开的单向阀和用于将气体排出的气体通道，所述单向阀的出气端与气体通道相连通，所述防爆阀与单向阀之间设置有集气壳体，所述集气壳体包括相配合的第一楔形壳体和第二楔形壳体，所述防爆阀设置在第一楔形壳体内，所述第二楔形壳体设置在单向阀的进气端，所述第一楔形壳体的斜面和第二楔形壳体的斜面抵接并且楔形相对。
7.作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一楔形壳体和第二楔形壳体之间设置有密封件。
8.作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述单向阀包括导气筒和设置于导气筒内的阻挡件、限位件、弹簧，所述导气筒的进气端设置有与其连通的安装座，所述限位件限制阻挡件在运动过程中的极限位置，所述弹簧用于对阻挡件复位；
9.所述阻挡件在不受力时覆盖导气筒的出气端，使得导气筒的出气端封闭；
10.所述阻挡件在预设压力下做远离导气筒的出气端的运动，使得导气筒的出气端打开。
11.作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述阻挡件为一盖板，自所述盖板的边缘向外延伸有挡边，所述挡边覆盖导气筒的位于出气端处的壁并在与所述的壁的接触处设置有导向面。
12.作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述限位件包括固定在安装座上的第一
套筒、设于第一套筒内的芯轴，所述芯轴包括芯轴主体和位于芯轴主体上的、直径大于芯轴主体的芯轴凸起，
13.所述第一套筒靠近阻挡件的端部向其圆心延伸形成限位环，所述限位环的内径小于芯轴凸起的直径。
14.作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述弹簧套设于芯轴上，所述弹簧位于芯轴凸起和限位环之间。
15.作为本实用新型进一步改进的技术方案，自所述限位环向第一套筒外轴向延伸有对芯轴主体进行导向定位的第二套筒，所述第二套筒的内径大于芯轴主体的内径，所述芯轴主体伸出第二套筒并与阻挡件固定。
16.作为本实用新型进一步改进的技术方案，在所述安装座上设置有十字梁，所述十字梁的中心设置有供芯轴凸起通过的通孔。
17.作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述气体通道形成于安装单体电池箱体的支架内的空腔，所述支架包括纵向支架和横向支架，所述纵向支架上设置有进气口，所述进气口与单向阀的出气端相连通，所述横向支架上设置有排气阀。
18.作为本实用新型进一步改进的技术方案一种电池包，包括如上所述的集成热安全排气组件。
19.本实用新型所具有的有益效果为：
20.采用第一楔形壳体和第二楔形壳体配合，微调单体电池箱体和气体通道之间的距离，便于装配，密封性能好；采用防爆阀和单向阀的配合实现了气体的单向、定压排放，并具备防止反向传导的功能，充分保护了电池箱体内的电气件及邻近的电池；通过气体通道的设计对电池箱体内排放出的高温高压气体进行收集、隔离、疏导、排放，设计集成化，安全性能高。
附图说明
21.图1是集成热安全排气组件的整体结构示意图；
22.图2是单体电池箱体的结构示意图；
23.图3是单向阀与防爆阀、集气壳体组装在一起的剖视图；
24.图4是阻挡件与芯轴组装在一起的结构示意图；
25.图5是单向阀的底部示意图；
26.图6是横向支架的结构示意图。
27.其中：1-单体电池箱体，2-防爆阀，301-导气筒，302-阻挡件，3021-盖板，3022-挡边，3031-第一套筒，3032-第二套筒，3033-芯轴主体，3034-芯轴凸起，3035-限位环，304-弹簧，305-安装座，3051-十字梁，3052-通孔，4-集气壳体，401-第一楔形壳体，402-第二楔形壳体，5-纵向支架，6-横向支架，7-排气阀。
具体实施方式
28.以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
29.如果本实用新型在表述的时候涉及方位(例如，上、下、左、右、前、后、外、内等)，则需要对涉及到的方位进行定义，例如“为清楚地表达本实用新型内所描述的位置与方向，以器械操作者作为参照，靠近操作者的一端为近端，远离操作者的一端为远端。”或者以纸面作为参照等进行定义。当然，如果在后续描述时，是通过相互参照来定义两者之间的位置关系的，则可不在此定义。
30.一种集成热安全排气组件，包括若干单体电池箱体1、设置在单体电池箱体1上的防爆阀2、在预设压力下打开的单向阀和用于将气体排出的气体通道，所述单向阀的出气端与气体通道相连通，所述防爆阀2与单向阀之间设置有集气壳体4，所述集气壳体4采用耐高温的刚性材质制作，不易产生形变，使用寿命长。
31.所述集气壳体4包括相配合的第一楔形壳体401和第二楔形壳体402，所述防爆阀2设置在第一楔形壳体401内，所述第二楔形壳体402设置在单向阀的进气端，所述第一楔形壳体401的斜面和第二楔形壳体402的斜面抵接并且楔形相对。所述第一楔形壳体401和第二楔形壳体402之间设置有密封件，例如橡胶密封圈。
32.装配时，对单体电池箱体1和气体通道进行前后移动，所述第一楔形壳体401和第二楔形壳体402的斜面接触，便于安装。在单体电池箱体1与气体通道之间的实际距离大于集气壳体4常规安装的厚度时，可以将第一楔形壳体401和第二楔形壳体402微微错开，提高集气壳体4的厚度以适配安装。实际生产中，楔形面根据装配方向进行设计。
33.所述单向阀包括导气筒301和设置于导气筒301内的阻挡件302、限位件、弹簧304，所述导气筒301的进气端设置有与进气端连通的安装座305，所述导气筒301的进气端接收自防爆阀2流出的气体，所述导气筒301的出气端连通气体通道，所述限位件限制阻挡件302的运动过程中的极限位置，所述弹簧304用于对阻挡件302复位；
34.所述阻挡件302在不受力时覆盖导气筒301的出气端，使得导气筒301的出气端封闭；
35.所述阻挡件302在预设压力下做远离导气筒301的出气端的运动，使得导气筒301的出气端打开。
36.如图给出的一种实施例，所述阻挡件302为一盖板3021，自所述盖板3021的边缘向外延伸有挡边3022，所述挡边3022覆盖导气筒301的出气端的壁并在与所述的壁的接触处设置有导向面。其一，使得在出气端闭合时，密封效果更好，避免烟雾、气体的逸散；其二，在受到自气体通道内的气体的压力时，限制阻挡件302无法向导气筒301内部继续移动，实现阻挡件302的单向开启；其三，所述导向面在阻挡件302进行复位时对其位置进行导向，避免阻挡件302复位位置产生偏差，密封效果不佳。
37.所述限位件包括固定在安装座305上的第一套筒3031、第二套筒3032和芯轴，所述芯轴包括芯轴主体3033和位于芯轴主体3033上的、直径大于芯轴主体3033的芯轴凸起3034，在本实施例中，所述芯轴凸起3034位于芯轴主体3033的远离阻挡件302的端部，所述芯轴主体3033伸出第一套筒3031和第二套筒3032，所述芯轴主体3033与阻挡件302固定。
38.所述第一套筒3031靠近阻挡件302的端部向其圆心延伸形成限位环3035，所述限位环3035的内径小于芯轴凸起3034的直径，在所述阻挡件302带动芯轴做远离导气筒301的出气端的运动时，所述芯轴凸起3034与限位环3035相抵靠，限制了阻挡件302的远离出气端的最远运动位置。
39.自所述限位环3035向第一套筒3031外轴向延伸形成对芯轴主体3033进行导向定位的第二套筒3032，所述第二套筒3032的内径略大于芯轴主体3033的直径，在芯轴的运动过程中可以防止芯轴产生过大的轴向偏差，即时纠正芯轴和阻挡件302的运动方向。
40.所述第二套筒3032的前端抵靠阻挡件302的后端，限制阻挡件302无法向导气筒301内部继续移动。
41.所述弹簧304套设于芯轴上，所述弹簧304设置在芯轴凸起3034和限位环3035之间，所述弹簧304在预设压力下被压缩，允许芯轴和阻挡件302的运动，当外部压力减小，所述弹簧304复原推动芯轴凸起3034运动进而实现阻挡件302的复位。
42.在所述安装座305上设置有十字梁3051，在容纳气体通过的同时给提供限位件一定的支撑力。此外，还可以是其他的镂空设计。
43.所述十字梁3051的中心设置有供芯轴凸起3034通过的通孔3052，以便于芯轴的安装。
44.所述芯轴、限位件、弹簧304、导气筒301的轴线重合，所述单向阀与防爆阀2的位置一一对应，所述单向阀与防爆阀2的数量一一对应。
45.所述气体通道形成于安装单体电池箱体1的支架内的空腔，以支架内的空腔进行气体隔离和疏导，所述支架包括纵向支架5和横向支架6，所述纵向支架5上设置有进气口，所述进气口与单向阀的出气端相连通；所述横向支架6上设置有排气阀7以排出气体通道内的烟雾、气体，所述横向支架6可以选取设置在集装箱或机柜底部横梁处，避免占用内部空间，影响体积能量密度，并且从底部排出烟气也保证了工作人员的安全。
46.本实用新型的工作原理为：
47.在电池正常运作时，所述防爆阀2关闭；
48.当某个单体电池发生热失控时，其内部温度升高，压力增大，高温高压气体压力达到预设压力，克服弹簧304力，所述弹簧304发生形变，所述阻挡件302在受到烟雾、气体的冲击力时和芯轴一起做远离出气端的运动，使得导气筒301的出气端打开，气体流入所述纵向支架5、经底部横向支架，从排气阀7排出；当高温高压气体在纵向支架5内流动时，冲击邻近单体电池的阻挡件302，但由于挡边3022和第二套筒3032的限位作用，所述邻近单体电池的阻挡件302不产生位移，邻近单体电池的导气筒301的出气端保持闭合，高温高压气体无法进入邻近单体电池，有效避免了对邻近单体电池的冲击，实现了热阻隔；
49.在高温高压气体排出后，所述单体电池内压力降低，所述集气壳体4内压力减小，所述弹簧304复位，推动所述芯轴凸起3034复位，带动所述阻挡件302运动使得导气筒301的出气端闭合。
50.本实用新型采用防爆阀2和单向阀的配合实现了气体的单向、定压排放，并具备防止反向传导的功能，充分保护了电池箱体内的电气件及邻近的电池；通过气体通道的设计对电池箱体内排放出的高温高压气体进行收集、隔离、疏导、排放，设计集成化，安全性能高。
51.作为本实用新型的进一步设计，一种电池包，该电池包具有如上所述的集成热安全排气组件。
52.应当理解，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，各实施方式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。
53.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非是用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围内。