一种热安全系统及动力电池的制作方法

本发明涉及动力电池，尤其涉及一种基于换热的热安全系统及动力电池。

背景技术：

1、针对动力电池热管理及其热安全设计，现有技术方案多数采用单面布置换热板对电池进行换热，并在电池单体之间布置隔热材料进行热隔离防护，然而，现有技术存在以下问题：

2、首先，现有技术多数采用在电池底部设计换热系统，其限于换热面积的大小，热交换效率较低，无法满足大倍率充放电要求；部分厂商也采用侧面冷却方案，尽管换热面积相比底面有所增大，但由于电池在厚度方向导热系数较小(导热系数一般小于1w/m.k)，故换热效率仍然较低，尤其是厚度较大的大容量电池，换热效果还会大幅度下降。

3、其次，针对热安全防护设计，现有技术方案中一般采用电池间布置隔热材料，即被动防护方案，此方案尽管在阻止电池厚度方向的热蔓延方面具有一定作用，然而，对于热失控触发电池，尤其是高镍三元电池，其瞬间喷发的达上千摄氏度的热量仍无法快速排出箱体外部，热量堆积必然会导致其它电池温度急剧升高，进而触发多个电池接连发生热失控，影响电池系统可靠性及车辆安全。因此，如何在电池触发热失控时能够主动降温，以达到快速对电池降温的目的，是电池系统热安全设计面临的重要问题。

4、鉴于目前行业对电池高能量密度的要求，而当前的动力电池结构设计均较为紧凑，故如何在不改变现有电池系统空间利用率的基础上，同时满足电池热管理高效换热及其热安全设计问题，是整个行业面临的技术挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热安全系统及动力电池，用于解决或至少部分解决上述背景技术中所提到的技术问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种热安全系统，包括：铺设于电池模块组件的第一表面的第一换热组件；

4、所述第一换热组件包括两中空的集流体，两所述集流体之间沿第一方向设置有若干换热板；所述换热板包括热失控抑制件以及至少一个两端分别与两所述集流体连通的换热件；

5、所述两中空的集流体包括前端集流体和后端集流体；所述前端集流体连通有进液管路，所述热失控抑制件的一端连通有出液管路，所述热失控抑制件的另一端连通所述后端集流体，以实现所述热失控抑制件和所述换热件的连通；

6、所述热失控抑制件用于覆盖地布置于所述电池模块组件的电池的防爆阀上，当所述电池模块组件的电池触发热失控时，所述热失控抑制件能被熔断。

7、可选地，所述前端集流体固定安装有出口转接件，所述出液管路的一端垂直固定连通于所述出口转接件的一侧，所述后端集流体固定连通有汇集转接件，所述热失控抑制件的两端分别与所述出口转接件和所述汇集转接件可拆卸连接，以实现所述热失控抑制件的固定与连通。

8、可选地，所述热失控抑制件包括分别设置于两端的开口、以及设置于两个所述开口之间的伸缩段，所述开口的边沿开设有环绕于所述开口的安装槽，所述安装槽用于与所述出口转接件或汇集转接件插接；

9、所述伸缩段沿垂直于所述第一方向的第二方向的伸缩量，至少大于所述安装槽与所述出口转接件、所述安装槽与所述汇集转接件沿第二方向的插接长度中的较小者。

10、可选地，所述安装槽的远离所述开口的一侧槽内壁上凸设有若干卡爪；所述出口转接件以及所述汇集转接件的，与所述热失控抑制件固定连通的一端的外壁上，对应于所述卡爪的位置开设有用于卡接所述卡爪的限位槽；和/或，

11、所述安装槽的靠近所述开口的一侧槽壁上开设有若干环绕于所述开口的密封槽，所述密封槽中设置有密封圈，所述出口转接件以及所述汇集转接件的，与所述热失控抑制件固定连通的一端的内壁，对应所述密封槽并与所述密封圈抵持。

12、可选地，所述热失控抑制件为塑料材质，所述换热件和所述集流体为金属材质；

13、所述热失控抑制件的熔点小于所述换热件的熔点；

14、所述热失控抑制件的导热系数小于所述换热件的导热系数。

15、第二方面，本发明还提供了一种动力电池，包括电池模块组件，和如上所述的一种热安全系统；

16、所述电池模块组件的第一表面设有用于承载所述第一换热组件并固定所述热失控抑制件的绝缘隔离板；

17、所述电池模块组件包括多个电池、电连接所述电池的汇流排以及fpc，所述电池连接所述汇流排的一侧表面设置防爆阀，所述汇流排和所述fpc分别设置于所述绝缘隔离板的远离所述电池的第一侧表面，所述fpc远离所述绝缘隔离板的一侧抵接有隔热件，所述隔热件与所述热失控抑制件粘接固定，所述隔热件包括一回形框以露出所述防爆阀，以使所述防爆阀对应所述热失控抑制件。

18、可选地，所述热失控抑制件与相邻的所述换热件之间设有避让间隙；

19、所述绝缘隔离板上对应各所述避让间隙的位置分别设置有若干卡扣，所述卡扣通过所述避让间隙伸出所述热失控抑制件远离所述绝缘隔离板的一侧，并扣住所述热失控抑制件。

20、可选地，所述电池模块组件的两端分别设置有安装板；所述安装板上设置有若干用于固定所述第一换热组件的固定部；

21、所述前端集流体以及所述后端集流体上对应各所述固定部的位置分别设置有连接部，所述连接部与所述固定部通过螺栓固定连接。

22、可选地，所述隔热件靠近所述集流体的至少一端的，靠近所述热失控抑制件的一侧表面开设有排气槽，以连通所述回形框的内部和外部，所述排气槽的槽深满足以下函数关系：

23、h＝λ*e0.25*d+0.86；

24、其中，h为所述排气槽的槽深；λ为修正系数，取值为0.01～0.3；d为电池的防爆阀与所述热失控抑制件的底部之间的距离。

25、可选地，所述电池模块组件的相对于第一表面的第二表面通过导热结构胶粘接有第二换热组件，所述第二换热组件内呈迂回布置有冲压板流道，所述冲压板流道的两端分别连通所述进液管路以及所述出液管路。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、本方案通过集流体使换热件和热失控抑制件组成用于为电池模块组件散热的换热回路，低温液态介质自进液管路进入换热件，经热失控抑制件流出至出液管路，达到换热散热的目的；将所述热失控抑制件覆盖地布置于防爆阀的上方，当所述电池模块组件的电池触发热失控时，所述热失控抑制件能被熔断，从而使换热回路中的液态介质喷洒至失控电池位置，起到主动降温效果，以达到快速对电池降温的目的。

技术特征：

1.一种热安全系统，其特征在于，包括：铺设于电池模块组件(10)的第一表面的第一换热组件(20)；

2.根据权利要求1所述的一种热安全系统，其特征在于，所述前端集流体(21)固定安装有出口转接件(25)，所述出液管路(52)的一端垂直固定连通于所述出口转接件(25)的一侧，所述后端集流体(22)固定连通有汇集转接件(26)，所述热失控抑制件(23)的两端分别与所述出口转接件(25)和所述汇集转接件(26)可拆卸连接，以实现所述热失控抑制件(23)的固定与连通。

3.根据权利要求2所述的一种热安全系统，其特征在于，所述热失控抑制件(23)包括分别设置于两端的开口(2301)、以及设置于两个所述开口(2301)之间的伸缩段(233)，所述开口(2301)的边沿开设有环绕于所述开口(2301)的安装槽(2302)，所述安装槽(2302)用于与所述出口转接件(25)或汇集转接件(26)插接；

4.根据权利要求3所述的一种热安全系统，其特征在于，所述安装槽(2302)的远离所述开口(2301)的一侧槽内壁上凸设有若干卡爪(231)；所述出口转接件(25)以及所述汇集转接件(26)的，与所述热失控抑制件(23)固定连通的一端的外壁上，对应于所述卡爪(231)的位置开设有用于卡接所述卡爪(231)的限位槽(251)；和/或，

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种热安全系统，其特征在于，所述热失控抑制件(23)为塑料材质，所述换热件(24)和所述集流体为金属材质；

6.一种动力电池，其特征在于，包括电池模块组件(10)，和如权利要求1-5中任意一项所述的一种热安全系统；

7.根据权利要求6所述的一种动力电池，其特征在于，所述热失控抑制件(23)与相邻的所述换热件之间设有避让间隙；

8.根据权利要求6所述的一种动力电池，其特征在于，所述电池模块组件(10)的两端分别设置有安装板；所述安装板上设置有若干用于固定所述第一换热组件(20)的固定部(110)；

9.根据权利要求6所述的一种动力电池，其特征在于，所述隔热件(13)靠近所述集流体的至少一端的，靠近所述热失控抑制件(23)的一侧表面开设有排气槽(131)，以连通所述回形框的内部和外部，所述排气槽(131)的槽深满足以下函数关系：

10.根据权利要求6所述的一种动力电池，其特征在于，所述电池模块组件(10)的相对于第一表面的第二表面通过导热结构胶(40)粘接有第二换热组件(30)，所述第二换热组件(30)内呈迂回布置有冲压板流道(31)，所述冲压板流道(31)的两端分别连通所述进液管路(51)以及所述出液管路(52)。

技术总结
本发明涉及动力电池技术领域，公开了一种热安全系统及动力电池，热安全系统包括第一换热组件，所述第一换热组件包括两中空的集流体，两所述集流体之间设置有若干换热板；所述换热板包括热失控抑制件以及至少一个两端分别与两所述集流体连通的换热件；通过将所述热失控抑制件覆盖地布置于防爆阀的上方，当所述电池模块组件的电池触发热失控时，所述热失控抑制件能被熔断，从而使换热回路中的液态介质喷洒至失控电池位置，起到主动降温效果，以达到快速对电池降温的目的。

技术研发人员：田艳峰,金佺良,於洪将
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5