CN109962190B - 电池包以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池包以及车辆，电池包包括：壳体、弹性膜和电池，所述壳体的内部中空；所述弹性膜设置在所述壳体内部且将所述壳体内部空间分成电池容纳腔和缓冲腔，所述缓冲腔位于所述电池容纳腔的上部；其中，所述电池容纳腔内容纳有第一吸热材料，所述第一吸热材料在第一预定温度阀值受热产气；所述电池位于所述电池容纳腔内。由此，通过壳体和、弹性膜和电池配合，能够提升电池包的能量密度，从而可以增大电池包的电量，并且缓冲腔可以为弹性膜提供变形空间，从而可以提升电池包的使用安全性。

Description

电池包以及车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种电池包以及具有该电池包的车辆。
背景技术
相关技术中，电池包一般都是电池单体通过结构件串联或者并联形成模组，模组再组装成电池包，电池单体间、模组与模组间都是有较大的间隙或者填充着一些结构件，该间隙或者结构件的存在大大占用了电池包的空间，从而使电池包的能量密度大幅下降，最终影响产品的性能和市场接受程度。
而且，电池包冷却(加热)一般都是通过电池包外部自然冷却或者液冷管路冷却,冷却管路可能分布不均匀，只能对电池包的局部或者模组的局部实现冷却(或者加热)，最终致使部分电池衰减加速。
另外，部分电池包采用了相变复合材料、导热油热优化，但这些材料本身在自然环境下或者在电池发热后的高温条件下，材料自身容易出现氧化或者膨胀，带来了新的安全隐患。电池包一旦发生火情，没有一定的措施制止火灾的扩大，容易致使火灾蔓延失控，从而带来较大的生命财产损失。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池包，该电池包可以提升电池包的能量密度，也可以提升电池包的使用安全性。
本发明进一步地提出了一种车辆。
根据本发明的电池包包括：壳体、弹性膜和电池，所述壳体的内部中空；所述弹性膜设置在所述壳体内部且将所述壳体内部空间分成电池容纳腔和缓冲腔，所述缓冲腔位于所述电池容纳腔的上部；其中，所述电池容纳腔内容纳有第一吸热材料，所述第一吸热材料在第一预定温度阀值受热产气；所述电池位于所述电池容纳腔内。
根据本发明的电池包，通过壳体和、弹性膜和电池配合，能够提升电池包的能量密度，从而可以增大电池包的电量，并且缓冲腔可以为弹性膜提供变形空间，从而可以提升电池包的使用安全性。
可选地，所述缓冲腔内容纳有第二吸热材料，所述第二吸热材料在第二预设温度阀值受热产气。
进一步地，所述第一预定温度阀值小于所述第二温度阀值；所述电池容纳腔内的温度大于等于所述第一预设温度阀值时，所述第一吸热材料受热产气；所述电池容纳腔内的温度大于所述第二预设温度阀值时，第一吸热材料和所述第二吸热材料受热产气。
进一步地，所述壳体包括：托盘和外盖板，所述弹性膜设置在所述托盘内，所述托盘内位于所述弹性膜下方的空间为所述电池容纳腔；所述外盖板与所述弹性膜间隔开且与所述托盘相固定，所述托盘、所述外盖板和所述弹性膜限定出的空间为所述缓冲腔。
具体地，所述外盖板上设置有泄压阀，所述泄压阀在所述电池包内温度达到第三预设温度阀值时打开。
进一步地，所述第二预设温度阀值小于所述第三预设温度阀值；所述电池容纳腔内的温度大于所述第三预设温度阀值时，所述第一吸热材料和所述第二吸热材料受热产气，所述外盖板上的泄压阀打开。
具体地，所述外盖板包括：本体部和泄压部，所述泄压部与所述本体部相连且在所述电池包内温度达到第三预设温度阀值时破裂或与所述本体部分离。
可选地，所述泄压部的厚度小于所述本体部的厚度。
进一步地，所述本体部和所述泄压部焊接连接。
具体地，所述第二吸热材料为消防剂。
可选地，所述外盖板插接在所述托盘的顶部。
进一步地，所述外盖板上设置有插接槽，所述托盘上设置有插接头，所述插接槽位于所述插接头内侧的部分的下端面止抵在所述弹性膜上。
具体地，所述弹性膜的下部设置有用于支撑所述弹性膜且呈网格状的支撑件。
可选地，所述电池包括多个电池单体，所述多个电池单体容纳在所述电池容纳腔内，所述第一吸热材料容纳在相邻的所述电池单体之间。
进一步地，所述的电池包还包括：多个散热件，多个所述散热件设置在两个相邻的所述电池单体之间和/或位于一端的所述电池单体的外侧。
具体地，所述第一吸热材料为相变材料或导热油。
根据本发明的车辆，包括上述的电池包。
附图说明
图1和图2是根据本发明实施例的电池包在不同方向上的剖视图；
图3是根据本发明实施例的电池包的外盖板的示意图。
附图标记：
电池包10；
托盘1；内周壁11；外周壁12；插接头13；
电池单体2；弹性膜5；
外盖板6；插接槽61；本体部62；泄压部63；
支撑件7；
壳体8；电池容纳腔81；缓冲腔82。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
下面参考图1-图3详细描述一下根据本发明实施例的电池包10。
如图1所示，根据本发明实施例的电池包10包括：壳体8、弹性膜5和电池，电池可以包括多个电池单体2，壳体8的内部中空，弹性膜5设置在壳体8的内部，而且弹性膜5将壳体8内部空间分成电池容纳腔81和缓冲腔82，电池单体2位于电池容纳腔81内，电池可以为电池单体2，电池容纳腔81内排布有多个电池单体2，缓冲腔82位于电池容纳腔81的上部，并且，电池容纳腔81内容纳有第一吸热材料，第一吸热材料在第一预定温度阀值受热产气。换言之，第一吸热材料可以在吸热时转化成气体，从而可以通过相变过程达到吸热降低电池温度的作用，此种降温方式简单，降温效果好且安全。
由此，该电池包10取消了模组的设置形式，多个电池单体2直接排列在电池容纳腔81内，可以最大程度的利用电池包10的空间，而且，每两个相邻的电池单体2之间可以间隔预定距离，预定距离可以为小于2mm的距离，这样在电池容纳腔81的空间一定的情况下，能够增大电池单体2在电池容纳腔81内的排布数量，可以提升电池包10的能量密度，从而可以增大电池包10的电量。
并且，当弹性膜5发生变形时，缓冲腔82能够为弹性膜5提供变形空间，可以保证电池包10的使用安全性。
其中，壳体8还可以包括：托盘1和外盖板6，弹性膜5设置在托盘1内，而且托盘1内位于弹性膜5下方的空间为电池容纳腔81，外盖板6与弹性膜5间隔开并且与托盘1相固定，托盘1、外盖板6和弹性膜5限定出的空间为缓冲腔82。
其中，托盘1内限定出电池容纳腔81，电池容纳腔81的顶部敞开，多个电池单体2紧密成列平行排布，多个电池单体2分别容纳在电池容纳腔81内，需要解释的是，多个电池单体2可以采用结构胶粘在电池容纳腔81内，也可以通过带绝缘层的金属框架固定在电池容纳腔81内，只要能将多个电池单体2固定在电池容纳腔81内，其它固定方式也可以。
缓冲腔82内容纳有第二吸热材料，第二吸热材料在第二预设温度阀值受热产气，由此，第二吸热材料在高于一定温度下变成气体，然后第二吸热材料可以带走电池容纳腔81内的热量，当气态的第二吸热材料上升遇到外盖板6时，气态的第二吸热材料与外盖板6进行热交换，进行热传递，实现第二吸热材料散热，当气态的第二吸热材料温度降下来后，第二吸热材料又变成液体，落在弹性膜5上，持续往复作用，可以实现散热降温。
其中，第二吸热材料可以为消防剂，由此，一旦电池包10发生热失控，消防剂可以起到灭火的作用。消防剂可以为固体的消防剂，也可以为液体的消防剂，例如：消防剂可以为全氟己酮，但本发明不限于此，消防剂的选取可以根据实际使用情况，选择合适的消防剂。
其中，电池包10还可以包括：多个散热件，多个散热件设置在两个相邻的电池单体2之间和/或位于一端的电池单体2的外侧，也就是说，散热件可以只设置在两个相邻的电池单体2之间，也可以只设置在位于一端的电池单体2的外侧，还可以同时设置在两个相邻的电池单体2之间和位于一端的电池单体2的外侧。散热件对电池单体2具有散热作用，能够很好地对电池包10进行散热，可以实现对电池单体2降温的目的，从而可以实现对电池单体2的热优化，同时，也可以防止电池包10在工作时温度过高，从而可以防止火灾的发生，进而可以提升电池包10的使用安全性。
其中，多个电池单体2容纳在电池容纳腔81内，第一吸热材料容纳在相邻的电池单体2之间，第一吸热材料可以与电池单体2进行热交换，而且第一吸热材料在温度变化时体积可变，需要解释的是，第一吸热材料在温度升高时体积变大。弹性膜5封盖电池容纳腔81，弹性膜5可以为弹性良好的绝缘高分子薄膜(如橡胶材料)，绝缘高分子薄膜可以根据实际使用工况，选择绝缘、弹性较好、有一定的结构强度和耐候性的材料即可，这样设置能够将第一吸热材料密封在电池容纳腔81内，可以防止第一吸热材料与空气直接接触，从而可以避免第一吸热材料热氧老化。
并且，当第一吸热材料受热体积变大时，通过高分子弹性膜5的体积变化，能够释放第一吸热材料的能量，也能够释放电池包10的压力，从而可以避免电池包10在工作时产生危险。其中，外盖板6与弹性膜5间隔开设置，如此设置可以保证第一吸热材料受热时有足够的膨胀空间，也可以理解为，弹性膜5在受热膨胀时有足够的膨胀空间。而且外盖板6与托盘1相固定，能够保证电池包10具有一定的机械强度，可以提升电池包10的安全可靠性。
另外，电池容纳腔81内可以填充氮气或者惰性气体，使电池容纳腔81形成密封仓，隔绝氧气，从而可以减少火灾的发生，进而可以进一步提升电池包10的使用安全性和可靠性。同时，通过在电池容纳腔81内设置第一吸热材料，能够进一步实现电池包10 内部的热优化，减小温度的极化，可以降低热蔓延的传递速度，并且，可以通过BMS (BATTERYMANAGEMENT SYSTEM-电池管理***)等装置感应电池包10的温度变化，可以自动启动相应的热优化程序。
由此，通过把多个电池单体2取消模组的设置形式，将多个电池单体2直接排列在电池容纳腔81内，能够增大电池单体2在电池容纳腔81内的排布数量，可以提升电池包10的能量密度，从而可以增大电池包10的电量。而且，通过把散热件设置在两个相邻的电池单体2之间和/或位于一端的电池单体2的外侧，能够很好地对电池包10进行散热，从而可以实现对电池单体2的热优化。并且，通过弹性膜5将第一吸热材料密封在相邻的电池单体2之间，能够防止第一吸热材料与空气直接接触，从而可以避免第一吸热材料热氧老化，也能够释放电池包10的压力，从而可以提升电池包10的安全可靠性。
可选地，散热件可以为流动有介质的换热管，换热管内的介质能够将电池包10上的热量带走，换热管可以设置成扁管，而且，扁管的厚度与相邻两个电池单体2之间的距离大体一致，这样可以保证扁管放在相邻两个电池单体2之间，也可以使扁管和电池单体表面较好地贴合，进而可以对电池单体2更好地散热。其中，换热管可以为金属管，例如：铝管、钢管等。
进一步地，换热管还连接有进管和出管，也就是说，换热管与进管和出管连通，托盘1包括内周壁11和外周壁12，内周壁11限定出电池容纳腔81，外周壁12包绕在内周壁11的外侧，而且外周壁12与内周壁11限定出容纳进管和出管的空腔。其中，换热管内的介质能够从进管流入换热管，也能够从出管流出换热管，可以形成换热管内的介质的循环流动，从而换热管内的介质可以源源不断地带走电池包10的热量，进而可以实现对电池包10的热优化。
具体地，托盘1的内周壁11上铺设有绝缘导热垫，多个电池单体2设置在绝缘导热垫上。绝缘导热垫具有绝缘、导热的作用，能够防止电池包10漏电，可以保证电池包 10的工作安全，并且，也能够将电池包10工作时产生的热量传递给进管和出管，然后进管和出管内的介质把热量带走，从而可以进一步对电池包10降温。
可选地，第一吸热材料可以为相变材料或者导热油，相变材料或者导热油的导热性能更好，并且，通过换热管、相变材料和导热油的复合使用，可以把导热和散热的工作一步完成，从而可以进一步提升电池包10的使用性能，进而可以提升用户满意度。
进一步地，如图1和图2所示，弹性膜5的下部设置有用于支撑弹性膜5且呈网格状的支撑件7，支撑件7的制造材料可以为绝缘的高分子材料，也可以为表面做绝缘处理的高分子材料，能够保证支撑件7具有足够的支撑强度，从而可以更好地对弹性膜5 起到支撑作用。另外，支撑件7设置成网格状，当弹性膜5膨胀时，支撑件7不会阻碍弹性膜5膨胀，从而可以保证弹性膜5正常工作。
具体地，如图1所示，外盖板6插接在托盘1的顶部，如此设置可以将外盖板6与托盘1连接的更加可靠，从而可以提升电池包10的结构强度，并且，外盖板6的制造材料最好为结构强度高的金属，例如：铝、钢等，这样在保证外盖板6具有较高强度的情况下，也可以保证外盖板6具有很好的导热性，从而可以实现更好的散热。其中托盘 1的顶部是指图1中托盘1的上部。
可选地，如图1所示，外盖板6和托盘1中的一个设置有插接头13，而且外盖板6 和托盘1中的另一个设置有插接槽61，插接头13插接在插接槽61内。需要解释的是，如果把插接槽61设置在外盖板6上，就应该把插接头13设置在托盘1上，如果把插接槽61设置在托盘1上，就应该把插接头13设置在外盖板6上。如此设置的插接结构简单，可以简化电池包10的结构，并且，插接头13和插接槽61的配合简单、方便，可以使插接操作更加容易。
进一步地，外盖板6上设置有插接槽61，托盘1上设置有插接头13，插接槽61位于插接头13内侧的部分的下端面止抵在弹性膜5上，这样可以使电池包10内的电池单体2、支撑件7和弹性膜5的位置更加固定，从而可以提升电池包10的整体结构稳定性，进而可以进一步提升电池包10的整体结构强度。
可选地，如图1所示，外盖板6上设置有泄压阀，泄压阀在电池包10内温度达到第三预设温度阀值时打开，泄压阀具有泄压作用，当电池包10内的压力变大时，打开泄压阀，可以使电池包10内的压力降下来，从而可以保证电池包10内的压力与外部环境的压力平衡，进而可以防止由于电池包10内的压力过大引起的***事故的发生。
本文中的泄压阀也可以是本领域常规的泄压阀，在此不做限制。
可选地，第一预定温度阀值小于第二温度阀值，电池容纳腔81内的温度大于等于第一预设温度阀值时，第一预设温度阀值可以为30℃-48℃之间，并且，电池容纳腔81 内的温度小于第二温度阀值时，第一吸热材料受热产气，电池容纳腔81内的压力增大，使得弹性5向缓冲腔82膨胀，缓冲腔82温度提高，经过外盖板6与外界空气换热，能够降低缓冲腔82的温度，然后第一吸热材料回到最初态，此过程无第二吸热材料工作。
另外，电池容纳腔内的温度大于第二预设温度阀值时，第二预设温度阀值可以为49℃-85℃之间，第一吸热材料和第二吸热材料受热产气，电池容纳腔81内的压力增大使得弹性膜5向缓冲腔82膨胀，缓冲腔82温度提高，第二吸热材料受热产气，经过外盖板6与外界空气换热，能够降低缓冲腔82的温度，然后第一吸热材料和第二吸热材料回到最初态，此过程中第二吸热材料工作。
进一步地，第二预设温度阀值小于第三预设温度阀值，电池容纳腔81内的温度大于第三预设温度阀值时，第三预设温度阀值可以为大于等于86℃，第一吸热材料和第二吸热材料受热产气，此时，仅通过外盖板6与外界空气换热已无法控制壳体8内部温度，大量的气体致使电池容纳腔81、缓冲腔82压力增大，外盖板6上泄压阀打开，弹性膜 5破裂，第二吸热材料流入电池容纳腔81进行灭火，可以保证电池包10的使用安全性。
进一步地，如图3所示，外盖板可以包括：本体部62和泄压部63，泄压部63与本体部62相连接，而且在电池包10内温度达到第三预设温度阀值时，泄压部63与本体部62分离或者破裂，从而可以起到泄压的作用，进而可以进一步防止电池包10在使用过程中产生***。
具体地，如图3所示，泄压部63的厚度小于本体部62的厚度，例如：本体部62 的厚度可以大于等于二倍的泄压部63的厚度，本体部62的承受压力的能力比泄压部63 承受压力的能力强，当电池包10内压力达到预定值时，泄压部63会承受不住此时的压力而破裂或者与本体部62分离，由此，如此设置能够更好地保证泄压部63满足工作需求，从而可以保证电池包10的泄压工作的顺利完成。其中，泄压部63可以同本体部62 的制造材质相同，也可以不同，泄压部63与本体部62只要采取一定的连接方式，在一定的压力下可以泄压，防止发生危险即可。
可选地，本体部62和泄压部63焊接连接，当电池包10内压力达到预定值时，本体部62与泄压部63的焊接处就会裂开，使本体部62与泄压部63分离，从而可以实现泄压的工作，进而可以进一步提升电池包10的工作安全性。根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的电池包10，电池包10设置安装在车辆上，该电池包10能够增大电池包10的电量，可以为车辆提供更多的电能，从而可以延长车辆的行驶距离。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种电池包，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体的内部中空；
弹性膜，所述弹性膜设置在所述壳体内部且将所述壳体内部空间分成电池容纳腔和缓冲腔，所述缓冲腔位于所述电池容纳腔的上部；
其中，所述电池容纳腔内容纳有第一吸热材料，所述第一吸热材料在第一预定温度阀值受热产气；
电池，所述电池位于所述电池容纳腔内；
所述缓冲腔内容纳有第二吸热材料，所述第二吸热材料在第二预设温度阀值受热产气；
所述第一预定温度阀值小于所述第二预设温度阀值。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池容纳腔内的温度大于等于所述第一预设温度阀值时，所述第一吸热材料受热产气；
所述电池容纳腔内的温度大于所述第二预设温度阀值时，第一吸热材料和所述第二吸热材料受热产气。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述壳体包括：托盘和外盖板，所述弹性膜设置在所述托盘内，所述托盘内位于所述弹性膜下方的空间为所述电池容纳腔；
所述外盖板与所述弹性膜间隔开且与所述托盘相固定，所述托盘、所述外盖板和所述弹性膜限定出的空间为所述缓冲腔。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述外盖板上设置有泄压阀，所述泄压阀在所述电池包内温度达到第三预设温度阀值时打开。
5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述第二预设温度阀值小于所述第三预设温度阀值；
所述电池容纳腔内的温度大于所述第三预设温度阀值时，所述第一吸热材料和所述第二吸热材料受热产气，所述外盖板上的泄压阀打开。
6.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述外盖板包括：本体部和泄压部，所述泄压部与所述本体部相连且在所述电池包内温度达到第三预设温度阀值时破裂或与所述本体部分离。
7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述泄压部的厚度小于所述本体部的厚度。
8.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述本体部和所述泄压部焊接连接。
9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二吸热材料为消防剂。
10.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述外盖板插接在所述托盘的顶部。
11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述外盖板上设置有插接槽，所述托盘上设置有插接头，所述插接槽位于所述插接头内侧的部分的下端面止抵在所述弹性膜上。
12.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述弹性膜的下部设置有用于支撑所述弹性膜且呈网格状的支撑件。
13.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包括多个电池单体，所述多个电池单体容纳在所述电池容纳腔内，所述第一吸热材料容纳在相邻的所述电池单体之间。
14.根据权利要求13所述的电池包，其特征在于，还包括：多个散热件，多个所述散热件设置在两个相邻的所述电池单体之间和/或位于一端的所述电池单体的外侧。
15.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一吸热材料为相变材料或导热油。
16.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-15中任一项所述的电池包。
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