电池热失控抑制组件及电池包的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电池热失控抑制组件及电池包。


背景技术：

2.随着锂离子电池在储能和电动汽车等领域中的广泛应用，而电池包又由多个电池单体组成，由于追求电池包的能量密度，电池包中的电池单体排列非常紧密，以至于电池模块内的热量容易积聚，尤其是整个模块的中间部位，温度往往高于其他部位。当模块中部分电池单体的热量积聚到一定程度之后，可能会导致热失控而引发火灾、爆炸事故，对使用者的生命安全和财产安全造成了严重的威胁。
3.锂离子电池是一个含有高能量材料，易燃物质及阻燃剂的封闭体系。锂离子电池仅与外界有能量的交换，没有物质的交换。锂离子电池火灾的可燃物主要包括电解液和热失控反应产生的可燃气体，并且锂离子电池热失控反应后电解液自安全阀不停的流出，流出的电解液与空气持续燃烧导致锂离子电池热失控更加恶化。
4.中国发明申请号为cn201280043177.9，名称为“电池组灭火装置”的专利申请公开了一种在电池组着火时能够抑制所述电池组发生火灾的装置。该灭火装置包括：火灾探测传感器，其用于检测电池组着火与否；灭火剂容器，在其内部空间容纳灭火剂；及控制单元，其用于在通过所述火灾探测传感器检测到火灾发生时使所述灭火剂容器中的所述灭火剂注入至所述电池组的内部。该专利中的火灾探测传感器用于探测电池组着火与否，证明其灭火装置在电池组内出现明火才开始工作。事实上，电池组在热失控初期的表现形式是冒烟，表现出明显症状的电池单体温度迅速飙升，一旦某个电池单体开始发生热失控，便不断地产生热能并可能将相邻电池单体加热到高于热失控的临界温度，使这些健康电池单体进入热失控。这种现象会迅速蔓延不断产生热量，直到将其他相邻电池单体加热至热失控状态，此时热失控的电池已经排出一部分电解液与空气反应持续燃烧，致使灭火性能欠佳。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种电池热失控抑制组件，以解决现有技术中单体电池发生热失控反应后流出的电解液持续与空气接触持续燃烧，导致已发生热失控反应的单体电池加热与其相邻或相近的单体电池，防止更多的单体电池发生热失控反应。
6.本实用新型还提供一种安装有电池热失控抑制组件的电池包。
7.一种电池热失控抑制组件，包括多个箱体，每个箱体内盛装细沙，每个箱体设置一个细沙容置腔，细沙容置腔的下端设置电解液进入口，每个箱体的电解液进入口扣合在单体电池的安全阀处，箱体内的细沙通过电解液进入口覆盖在单体电池安全阀的上方，单体电池发生热失控后自单体电池安全阀喷出的电解液自电解液进入口进入细沙容置腔内被细沙稀释以及被细沙隔绝电解液和空气接触。
8.优选的，箱体还包括缓冲腔，缓冲腔和细沙容置腔相连通，缓冲腔和细沙容置腔相
连通的位置位于电解液进入口的上方，单体电池发生热失控后喷出的电解液和细沙容置腔的细沙混合后进入缓冲腔内。
9.优选的，箱体包括顶壁、侧壁和底壁，侧壁的一端和顶壁相连接，侧壁的另一端和底壁密封连接，箱体内设置第一挡板和第二挡板，第一挡板的底端和箱体的底壁密封连接，第一挡板的两侧和箱体的侧壁密封连接，第一挡板的顶端和箱体的顶壁设置第一通口，第二挡板的底端和箱体的底壁密封连接，第二挡板的两侧和箱体的侧壁密封连接，第二挡板的顶端和箱体的顶壁设置第二通口，第一挡板和第二挡板设置在细沙容置腔的两侧，第一挡板、第二挡板和箱体的侧壁围设形成细沙容置腔，第一挡板和箱体的侧壁围设形成缓冲腔，第二挡板和箱体的侧壁围设形成另一缓冲腔，细沙容置腔位于两个缓冲腔之间，细沙容置腔位于电解液进入口的正上方，细沙容置腔和缓冲腔通过第一通口相连通，细沙容置腔和另一缓冲腔通过第二通口相连通。
10.优选的，第一挡板和第二挡板以八字形状设置在箱体内，靠近电解液进入口处的第一挡板和第二挡板之间的距离小，远离电解液进入口处的第一挡板和第二挡板之间的距离大，细沙容置腔自箱体顶壁到箱体底壁形成逐渐缩小状。
11.优选的，箱体为长方形，箱体的长度和单体电池的长度相适应，箱体的宽度和单体的宽度相适应。
12.优选的，电解液进入口处设置密封垫或密封胶，顶壁和侧壁的连接处设置细缝，该细缝的宽度小于细沙的粒度。
13.一种电池包，包括底座、电池组、多个固定件、外壳和上述电池热失控抑制组件，电池组安装在底座上，电池热失控抑制组件安装在电池组上端，固定件将电池热失控抑制组件和电池组固定在底座上，外壳的一端和底座连接，电池组、固定件和电池热失控抑制组件位于底座和外壳包覆形成的内部。
14.优选的，底座包括底板和四个侧板，四个侧板围设在底板的上端面上形成容纳空间，底板内设置冷却液循环管道，冷却液循环管道的一端设置冷却液进入端，冷却液循环管道的另一端设置冷却液排出端，冷却液进入端和冷却液排出端位于底板的上端面上，冷却液进入端和冷却液排出端位于容纳空间外侧。
15.优选的，电池组由多个单体电池排列放置在容纳空间内，形成多排的单体电池相互电性连接形成上述电池组，每个单体电池底部和底座之间由一层胶固定连接，每个单体电池的顶端设置安全阀，安全阀位于单体电池顶端的中间位置处。
16.优选的，每个固定件包括压紧件和至少两个紧固螺栓，压紧件的两端处均设置通孔，压紧件的两端处通孔的数量和紧固螺栓的数量相一致，底座的侧板顶端设置螺纹孔，紧固螺栓穿过压紧件的通孔后与底座的侧板顶端的螺纹孔配合连接，一排单体电池上端安装一排箱体，底座和每一个固定件围设将上述一排单体电池和一排箱体固定。
17.优选的，压紧件的端面为凹字状。
18.将上述电池热失控抑制组件安装至对应的电池组上，即每一个单体电池的上端安装一个盛放细沙的箱体，每个箱体的电解液进入口扣合在单体电池的安全阀处，电解液进入口的边沿和单体电池之间的密封，当单体电池发生热失控后，电解液自发生热失控的电池安全阀喷出从电解液进入口进入箱体，进入箱体内的电解液被箱体内的沙子吸附，同时箱体内的沙子之间的空气稀薄，起到隔离空气的目的，防止喷出的电解液进一步燃烧，也防
止了因一个单体电池热失控而引发相邻或相近的多个单体电池发生热失控。
附图说明
19.图1是本实用新型的电池包立体图。
20.图2是图1的俯视图。
21.图3是图2中b-b处的剖视立体图。
22.图4是本实用新型的电池包部分组装立体图。
23.图5是本实用新型的箱体立体图。
24.图6是图1的俯视图。
25.图7是图6中a-a处的剖视图。
26.图8是本实用新型的底座立体图。
27.图9是本实用新型的压紧件立体图。
28.图中：电池热失控抑制组件100、箱体10、细沙容置腔11、电解液进入口12、密封垫121、顶壁13、侧壁14、底壁15、第一挡板16、第二挡板17、第一通口18、第二通口19、缓冲腔101、细缝102、单体电池20、安全阀21、电池包200、底座210、底板211、侧板212、螺纹孔2121、容纳空间213、冷却液循环管道214、冷却液进入端215、冷却液排出端216、电池组220、固定件230、压紧件231、通孔2311、紧固螺栓232、外壳240。
具体实施方式
29.以下结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
30.请参看图1至图9，本实用新型提供一种安装上述电池热失控抑制组件的电池包200，该电池包200包括底座210、电池组220、多个固定件230、外壳240和电池热失控抑制组件100，电池组220安装在底座210上，电池热失控抑制组件100安装在电池组220上端，固定件230将电池热失控抑制组件100和电池组220固定在底座210上，外壳240的一端和底座210连接，电池组220、固定件230和电池热失控抑制组件100位于底座210和外壳240包覆形成的内部。底座210对电池组220的冷却降温防止电池组220出现热失控；当电池组220的某一个单体电池20出现热失控后，自热失控单体电池20安全阀21喷出的电解液对应喷洒至对应的箱体10内，对应箱体10内盛装的沙子将电解液吸附并隔离空气，防止喷出的电解液燃烧而达到灭火的目的，也防止了因一个单体电池20热失控而引发相邻或相近的多个单体电池20发生热失控。
31.电池热失控抑制组件100包括多个箱体10，每个箱体10内盛装细沙，每个箱体10设置一个细沙容置腔11，细沙容置腔11的下端设置电解液进入口12，每个箱体10的电解液进入口12扣合在电池组220的单体电池的安全阀处，箱体10内的细沙位于单体电池安全阀的上方，箱体10内的细沙在单体电池发生热失控后稀释自单体电池安全阀喷出的电解液以及隔绝电解液和空气的接触，细沙容置腔11引导箱体10内由于自重的细沙以及与自热失控单体电池安全阀喷出的电解液冲击产生相对流动，流动的细沙达到更好的稀释电解液的目的，防止喷出的电解液发生燃烧。使用时，将细沙从电解液进入口12灌入箱体10内，再将每个箱体10的电解液进入口12扣合在外界单体电池20的安全阀21处，电解液进入口12的边沿
和单体电池20之间的密封后再将箱体10和单体电池20翻转，翻转后箱体10位于单体电池20的上方，箱体10内的细沙覆盖在安全阀21上端，当单体电池20发生热失控后，电解液自发生热失控的电池安全阀21喷出从电解液进入口12进入箱体10，进入箱体10内的电解液被箱体10内的沙子吸附，同时箱体10内的沙子之间的空气稀薄，起到隔离空气的目的，防止喷出的电解液进一步燃烧，也防止了因一个单体电池20热失控而引发相邻或相近的多个单体电池20发生热失控。细沙容置腔11的设置以便箱体10的电解液进入口12不仅能够扣合在外界单体电池20的安全阀21周围，还能使箱体10不与外界单体电池20的电极相接触，以使电池之间的电性连接不受箱体10的碰触而影响，同时使箱体10的两侧与该单体电池20的上端预留散热空间，便于电池散热。
32.进一步的，箱体10包括顶壁13、侧壁14和底壁15，侧壁14的一端和顶壁13相连接，侧壁14的另一端和底壁15密封连接，箱体10内设置第一挡板16和第二挡板17，第一挡板16的底端和箱体10的底壁15密封连接，第一挡板16的两侧和箱体10的侧壁14密封连接，第一挡板16的顶端和箱体10的顶壁13之间不连通形成第一通口18，第二挡板17的底端和箱体10的底壁15密封连接，第二挡板17的两侧和箱体10的侧壁14密封连接，第二挡板17的顶端和箱体10的顶壁13之间不连通形成第二通口19，第一挡板16和第二挡板17设置在细沙容置腔11的两侧，第一挡板16、第二挡板17和箱体10的侧壁14围设形成细沙容置腔11，第一挡板16和箱体10的侧壁14围设形成缓冲腔101，第二挡板17和箱体10的侧壁14围设形成另一缓冲腔101，细沙容置腔11位于两个缓冲腔101之间，细沙容置腔11位于电解液进入口12的正上方，细沙容置腔11和缓冲腔101通过第一通口18相连通，细沙容置腔11和另一缓冲腔101通过第二通口19相连通。沙子自电解液进入口12装入后，大部分的沙子停留在细沙容置腔11内，少部分沙子进入缓冲腔101和另一缓冲腔101，将箱体10和单体电池20相互组装并翻转后，大部分沙子仍停留在细沙容置腔11内并在细沙容置腔11的引导下覆盖在安全阀21上端，当电池发生热失控后，电池内的电解液自安全阀21喷出，自安全阀21喷出的电解液自电解液进入口12进入细沙容置腔11内，细沙容置腔11内的沙子将电解液吸附以防止电解液与空气接触达到灭火的目的；部分自细沙容置腔11进入的电解液经过沙子阻挡吸附后再进入缓冲腔101内，进入缓冲腔101的电解液再次被缓冲腔101内的沙子吸附；同样，部分自细沙容置腔11进入的电解液经过沙子阻挡吸附后再进入另一缓冲腔101，进入另一缓冲腔101的电解液再次被另一缓冲腔101内的沙子吸附；通过缓冲腔101的设置增大了电解液以及吸附电解液后沙子的释放空间。
33.进一步的，第一挡板16和第二挡板17以八字形状设置在箱体10内，靠近电解液进入口12处的第一挡板16和第二挡板17之间的距离小，远离电解液进入口12处的第一挡板16和第二挡板17之间的距离大，细沙容置腔11自箱体10顶壁13到箱体10底壁15形成逐渐缩小状，以使盛在细沙容置腔11内的沙子被喷出的电解液冲击分散后能够再次聚集覆盖在安全阀21上端，提高吸附电解液的目的。
34.进一步的，箱体10为长方形，箱体10的长度和单体电池20的长度相适应，箱体10的宽度和单体的宽度相适应。由于市面上单体电池20的规格要求，适应的长方形箱体10便于多个箱体10排布在对应数量单体电池20上端，同时增加箱体10盛装沙子的容量，提高其灭火性能。
35.进一步的，电解液进入口12处设置密封垫121，顶壁13和侧壁14连接处设置多个细
缝102，该细缝102的宽度小于细沙的粒度，上述细缝102能使电池发生热失控后所产生的烟气可从细缝102排出，也防止沙子从细缝102泄露。
36.进一步的，底座210包括底板211和四个侧板212，四个侧板212围设在底板211的上端面上形成容纳空间213，底板211内设置冷却液循环管道214，冷却液循环管道214的一端设置冷却液进入端215，冷却液循环管道214的另一端设置冷却液排出端216，冷却液进入端215和冷却液排出端216位于底板211的上端面上，冷却液进入端215和冷却液排出端216位于容纳空间213外侧。
37.进一步的，电池组220由多个单体电池20排列放置在容纳空间213内，形成多排的单体电池20相互电性连接形成上述电池组220，每个单体电池20底部和底座210之间由一层胶固定连接，该胶层能使每个单体电池20和底座210之间形成较大的接触面积，从而使两者之间具有良好的导热性能，使每个单体电池20产生的热量及时传递至底座210，防止单体电池20发生热失控，每个单体电池20的顶端设置安全阀21，安全阀21位于单体电池20顶端的中间位置处。
38.进一步的，每个固定件230包括压紧件231和至少两个紧固螺栓232，压紧件231的两端处均设置通孔2311，压紧件231的两端处通孔2311的数量和紧固螺栓232的数量相一致，底座210的侧板212顶端设置螺纹孔2121，紧固螺栓232穿过压紧件231的通孔2311后与底座210的侧板212顶端的螺纹孔2121配合连接，一排单体电池20上端安装一排箱体10，底座210和每一个固定件230围设将上述一排单体电池20和一排箱体10固定。
39.进一步的，压紧件231的端面为凹字状，两端紧固螺栓232和底座210紧固时，凹字状的压紧件231的两端受力后不易使压紧件231的中间上翘，达到将一排箱体和单体电池中间位置处的箱体和单体电池压紧。
40.在实际应用中，电池包200中个别单体电池热失控后，电池热失控抑制组件100收集热失控单体电池的电解液后，由于电解液对箱体10的腐蚀，需要更换电池热失控抑制组件100中的一个或多个箱体10。