CN110797476A - 一种自动灭火的电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了种自动灭火的电池模块，包括框体和电芯，所述电芯设在框体内，所述框体外部设有顶部为开口的储藏室，所述储藏室底部与框体相连，所述储藏室底部设有释放孔，所述储藏室通过释放孔与框体内部连通，所述储藏室底部还贴设有封住释放孔的热熔膜，所述热熔膜和储藏室之间通过热熔密封，所述储藏室顶端设有密封盖，所述密封盖上设有注液孔，所述储藏室通过注液孔注入能与电解液、正极浆料反应的水基灭火剂，注射完水基灭火剂后将注液孔封闭。本发明的主要目的是提供一种自动灭火的电池模块，能够对电池包中局部的失火电池模块及时灭火，储藏室的密封效果好。本发明应用于电池技术领域。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种自动灭火的电池模块。
背景技术
随着新能源汽车的日益普及和推广，新能源汽车的保有量逐渐增加。更多的人选择绿色环保的新能源汽车做为日常出行的首选交通工具。新能源行业的发展为节能减排做出了极大的贡献。然而为了提高续航里程，减轻动力电池的重量，实现汽车轻量化设计，新能源动力电池目前的能量密度已经非常高了，同时带来的安全问题也日益突出，新能源电动车起火事件也逐渐增多。
汽车用动力电池基本上由电池包、结构***、电气***、热管理***、BMS五个***组成，每个电池包又由很多个电池模块组成，电池模块包含电芯和框体。电芯在整个动力电池使用过程如果发生热失控，普通的灭火方法无法从动力电池内部去解决失控问题。
当一块电池模块失火时，若能及时灭火，则不会对电池包其他电池模块造成影响。如何从电池模块设计层面解决电池热失控问题，降低电池包着火概率具有重要的意义。
申请号为CN201821264620.6的专利文件公开了一种高能量密度软包电池模组中框结构，包括散热板、框体和极柱，所述框体包括上边框、下边框、左边框、右边框和支撑框，所示支撑框设置在框体中间，所述散热板与所述支撑框大小相匹配，使得所述散热板能嵌合进所述支撑框内，所述极柱设置在所述上边框外侧面，所述散热板、框体和极柱通过注塑一体成型。
该专利文件对于如何灭火没有任何技术启示。
发明内容
本发明是基于申请号为CN201821264620.6的专利文件的方案作出的进一步改进。本发明的主要目的是提供一种自动灭火的电池模块，能够对电池包中局部的失火电池模块及时灭火，储藏室的密封效果好。
为实现上述目的，本发明提出了一种自动灭火的电池模块，包括框体和电芯，所述电芯设在框体内，所述框体外部设有顶部为开口的储藏室，所述储藏室底部与框体相连，所述储藏室底部设有释放孔，所述储藏室通过释放孔与框体内部连通，所述储藏室底部还贴设有封住释放孔的热熔膜，所述热熔膜和储藏室之间通过热熔密封，所述储藏室顶端设有密封盖，所述密封盖上设有注液孔，所述储藏室通过注液孔注入能与电解液、正极浆料反应的水基灭火剂，注射完水基灭火剂后将注液孔封闭。
进一步改进的，所述储藏室设在框体顶端，所述框体顶端的中部还设有两极耳，所述极耳和电芯电性相连，所述储藏室位于两极耳之间。
进一步改进的，所述密封盖上靠近储藏室的一面设有多根导向柱，所述导向柱为圆台形，所述导向柱直径较大的一端连接在密封盖上；
所述密封盖通过导向柱卡扣在储藏室内后，所述密封盖和储藏室之间通过热熔密封。
进一步改进的，所述注液孔为圆孔，所述密封盖远离储藏室的一面设有环形凸起，所述环形凸起设在注液孔处且与注液孔连通。
进一步改进的，所述环形凸起远离密封盖一端的外径小于与密封盖相连一端的外径。
进一步改进的，所述储藏室和框体之间设有加强筋。
进一步改进的，所述框体顶端还设有用于与电池包固定架相连的限位柱。
进一步改进的，所述释放孔的数量为多个，各释放孔均匀分布在储藏室底部。
进一步改进的，所述释放孔的边缘倒有圆角。
进一步改进的，所述热熔膜的厚度为0.1mm～0.3mm。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果为：
本发明采用热熔膜先平铺储藏室底部，然后通过将热熔膜边缘热熔与储藏室融为一体形成密封，再将密封盖密封在储藏室顶端，使储藏室形成密封的封闭空间，将水基灭火剂通过注液孔注入储藏室，待储藏室内柱满水基灭火剂，停止注液，最后将注液孔封闭。本发明通过将密封盖与储藏室密封好，在预留的注液孔注液后再将注液孔封闭，保证了储藏室的密封效果。
当电池模块失火时，热熔膜由于受热会融化，水基灭火剂从释放孔进入框体内部，对失火的电芯进行降温灭火，水基灭火剂与电解液/正极浆料反应消耗电解液/正极浆料，减轻热失控强度，减少助燃的氧化物产生，因而比其他灭火剂具有更好的灭火效果。
本发明能够对电池包进行局部灭火，能够及时对失火的电芯灭火，没有发生热失控的电芯不会遭受破坏。而如果直接对整个电池包灭火的话，电池包的其他电芯会遭到破坏。
本发明的热熔膜和储藏室之间通过热熔密封，密封效果好，组装方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为框体的结构示意图；
图2为密封盖的结构示意图；
图3为密封盖的另一结构示意图；
图4为电池模块的结构示意图；
图5为电池包的结构示意图；
图6为图1中标识部分的局部放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个以上，例如三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至图6所示，一种自动灭火的电池模块，包括框体1和电芯2，电芯2设在框体1内，框体1外部设有顶部为开口的储藏室3，储藏室3底部与框体1相连，储藏室3底部设有释放孔4，储藏室3通过释放孔4与框体1内部连通，储藏室3底部还贴设有封住释放孔4的热熔膜5，热熔膜5和储藏室3之间通过热熔密封，储藏室3顶端设有密封盖6，密封盖6上设有注液孔7，储藏室3通过注液孔7注入能与电解液、正极浆料反应的水基灭火剂，注射完水基灭火剂后将注液孔7封闭。密封盖6和储藏室3均采用阻燃材料制成。密封盖6的表面宜平整光滑，对上部安装FPC采集电路不造成刮伤和破损，FPC是柔性电池板的简称。热熔膜5在100～140℃温度下快速溶解，溶解后不与电芯2的电解液反应。热熔膜5融化后，水基灭火剂快速穿过释放孔4流至电芯2表面并且够形成微小的水滴，这些水滴能够扩散到内部，迅速吸收热量。如采用能与电解液、正极浆料反应的水基灭火剂，还能消耗电解液，生产非氧化物质，阻断失控氧化反应，降低热失控反应强度。比如水基灭火剂中的F-500灭火剂，它的主要成分有阴离子、非离子表面活性剂等，这些成分不仅可以降低水表面的张力使水形成微小的液滴，而且可以和电芯的正极材料、电解液发生反应，降低强氧化剂的含量。
为了验证不同灭火剂对动力电池火灾的扑灭效果，申请人通过实验测试了多种灭火剂，如水、AF-31、AF-21、气体灭火剂、FM-200、FE-36以及干粉灭火剂，研究表明灭火剂的冷却效果是影响灭火效果的关键因素，因而水基灭火剂扑灭电池包的效果最好，而干粉和气体灭火剂对电池包火灾基本上没有效果。
一般的灭火材料如二氧化碳、干粉等灭火剂对扑灭电池包火灾效果不大，这主要是因为这些灭火剂的主要工作原理是通过隔绝空气中的氧气，从而使得燃烧反应无法进行，但是在电池包内部正极材料，特别是在充电状态下的正极材料本身就是一种强氧化剂，而负极活性物质、电解液等都是还原剂，已经具备了基本的燃烧条件，因此普通的隔绝空气型灭火剂无也就对电池包火灾起到效果，只有能够快速冷却效果的灭火剂，迅速带走燃烧产生的热量，使得燃烧反应不具备持续进行的条件，才能扑灭电池包火灾，所以选用合理的灭火剂至关重要。
因而水基灭火剂扑灭电池包的效果最好，所以本发明中使用的灭火剂采用水基灭火剂。
本实施例中，储藏室3设在框体1顶端，框体1顶端的中部还设有两极耳8，两极耳8一个为正极耳，一个为负极耳。极耳8和电芯2电性相连，储藏室3位于两极耳8之间。储藏室3设在框体1顶端，便于水基灭火剂从释放孔4流入框体内部。储藏室3设在两极耳8之间，而极耳8设在框体1顶端的中部，因而，储藏室3也设在框体1中部，可以离电芯2的位置更近，灭火效果会更好。
本实施例中，密封盖6上靠近储藏室3的一面设有多根导向柱61，导向柱61为圆台形，导向柱61直径较大的一端连接在密封盖6上；圆台形的导向柱61可以起到导向的作用，缓解制作误差带来的安装问题。
密封盖6通过导向柱61卡扣在储藏室3内后，密封盖6和储藏室3之间通过热熔密封。优选的，密封盖6为方形，在密封盖6的角部分别设有一根导向柱61，密封盖6通过导向柱61直接卡在储藏室3内部，储藏室3内部不需要设置与导向柱61相互卡扣的连接孔。密封盖6与储藏室3通过导向柱61导向按压下去，再通过热熔密封面，使密封盖6与储藏室3密封，密封效果好。
本实施例中，注液孔7为圆孔，密封盖6远离储藏室3的一面设有环形凸起62，环形凸起62设在注液孔7处且与注液孔7连通。在注液完成后，采用高温烫头将环形凸起62进行热熔烫平，烫平后能够将注液孔7堵死形成密封结构。
本实施例中，环形凸起62远离密封盖6一端的外径小于与密封盖6相连一端的外径。可以方便注液设备注液，同时可以便于注液后的密封。
本实施例中，储藏室3和框体1之间设有加强筋9。能够提高储藏室3和框体1之间的强度，在汽车行驶强烈振动的工况下也不会受到影响，不会因水基灭火剂流出污染电池包。
本实施例中，电池包包括电池包固定架101，电池包固定架101内设有多个电池模块102，电池模块102是竖直固定在电池包固定架101内的。即储藏室3位于上方，电芯2位于下方。框体1顶端还设有用于与电池包固定架101相连的限位柱11，优选的，限位柱11的数量为两根，框体1两端分别设一根限位柱11。限位柱11能够防止电池模块102在电池包固定架101因震动而发生移位。
本实施例中，释放孔4的数量为多个，各释放孔4均匀分布在储藏室3底部。
本实施例中，释放孔4的边缘倒有圆角41，便于水基灭火剂流出释放，不会堵塞释放孔4。
本实施例中，热熔膜5的厚度为0.1mm～0.3mm。根据不同电芯2容量采用不同厚度。对于一般电芯2，热熔膜5的厚度为0.2mm。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种自动灭火的电池模块，包括框体和电芯，所述电芯设在框体内，其特征在于，所述框体外部设有顶部为开口的储藏室，所述储藏室底部与框体相连，所述储藏室底部设有释放孔，所述储藏室通过释放孔与框体内部连通，所述储藏室底部还贴设有封住释放孔的热熔膜，所述热熔膜和储藏室之间通过热熔密封，所述储藏室顶端设有密封盖，所述密封盖上设有注液孔，所述储藏室通过注液孔注入能与电解液、正极浆料反应的水基灭火剂，注射完水基灭火剂后将注液孔封闭。
2.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述储藏室设在框体顶端，所述框体顶端的中部还设有两极耳，所述极耳和电芯电性相连，所述储藏室位于两极耳之间。
3.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述密封盖上靠近储藏室的一面设有多根导向柱，所述导向柱为圆台形，所述导向柱直径较大的一端连接在密封盖上；
所述密封盖通过导向柱卡扣在储藏室内后，所述密封盖和储藏室之间通过热熔密封。
4.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述注液孔为圆孔，所述密封盖远离储藏室的一面设有环形凸起，所述环形凸起设在注液孔处且与注液孔连通。
5.根据权利要求4所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述环形凸起远离密封盖一端的外径小于与密封盖相连一端的外径。
6.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述储藏室和框体之间设有加强筋。
7.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述框体顶端还设有用于与电池包固定架相连的限位柱。
8.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述释放孔的数量为多个，各释放孔均匀分布在储藏室底部。
9.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述释放孔的边缘倒有圆角。
10.根据权利要求1所述的自动灭火的电池模块，其特征在于，所述热熔膜的厚度为0.1mm～0.3mm。
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