CN113593915A - 一种高安全性的碳基电容模组 - Google Patents

一种高安全性的碳基电容模组 Download PDF

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Abstract

本申请是申请号为“202010987882.0”的发明专利的分案申请,属于电池模块领域，公开了一种高安全性的碳基电容模组。本发明提供一种高安全性的碳基电容模组，其包括模组外壳、多组模组电芯、模组极柱、排气安全阀以及气体回收箱；多组模组电芯设置在模组外壳内；模组极柱设置在模组外壳上，与模组电芯连接，用于提供电能；排气安全阀设置在模组外壳上，用于当模组外壳内的压强大于设定值时，排出模组外壳内的气体；气体回收箱通过冷凝管与排气安全阀连接，以便回收排气安全阀排出的气体。本发明的高安全性的碳基电容模组通过排气安全阀以及气体回收箱的设置避免了电解液的渗漏，提高了碳基电容模组使用的安全性。

Description

一种高安全性的碳基电容模组
本申请是申请号为“202010987882.0”的发明专利的分案申请,属于电池模块领域，公开了一种高安全性的碳基电容模组。
技术领域
本发明涉及电池模块领域，特别是涉及一种高安全性的碳基电容模组。
背景技术
碳基电容电池作为一种新型储能器材，既具有传统电池的比能量密度，又具有超级电容的比功率。以碳基电容电池为基础的碳基电容模组充放电过程均是物理反应，运行过程中无气体产生，安全性高。
虽然碳基电容电池安全测试表明，在短路、过充、跌落、挤压、火烧、针刺和枪击测试中均不会发生***或火灾，但也必须考虑到在上述情况中碳基电容单体或模组电芯的外壳在受到压力的影响下而造成的外壳损坏或开裂，外壳的损坏或开裂会造成壳体内的电解液等碳基电容材料渗漏出来，该电解液在高温下气化产生的高压，可能会导致碳基电容电池壳体的爆裂，安全性差。
故，有必要提供一种高安全性的碳基电容模组，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种可安全及时的排出气体的高安全性的碳基电容模组，以解决现有的碳基电容模组在外壳损坏或开裂时，电解液渗漏导致的安全性较差的技术问题。
本发明实施例提供一种高安全性的碳基电容模组，其包括：
模组外壳；
多组模组电芯，设置在所述模组外壳内；
模组极柱，设置在所述模组外壳上，与所述模组电芯连接，用于提供电能；
排气安全阀，设置在所述模组外壳上，用于当模组外壳内的压强大于设定值时，排出所述模组外壳内的气体；以及
气体回收箱，设置在所述模组外壳外，其内设置有铝箔散热片，所述气体回收箱通过冷凝管与所述排气安全阀连接，以便回收所述排气安全阀排出的气体。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述冷凝管环绕在所述模组外壳的外侧，以提高气体排出时，所述模组外壳的散热能力。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述排气安全阀设置在所述模组外壳的顶部或者设置在所述模组外壳的侧面顶端。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述排气安全阀设置在所述模组外壳的四周顶部或设置在所述模组外壳的四个侧面的顶端。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述模组极柱包括：
极柱桩头，贯穿所述模组外壳；
极柱绝缘护套，设置在所述极柱桩头外侧，用于将极柱桩头与所述模组外壳绝缘；以及
连接螺栓，用于将与所述模组电芯连接的排线固定在所述极柱桩头的内侧一端。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述模组外壳的外部设置有散热空间，所述冷凝管设置在所述散热空间中，以便提高气体排出时，所述模组外壳的散热能力。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述碳基电容模组在所述散热空间中设置有
第一排气安全阀，用于连通模组外壳内部与所述散热空间中的冷凝管；以及
第二排气安全阀，用于连通所述冷凝管与外部空间，
所述冷凝管设置在所述第一排气安全阀和所述第二排气安全阀之间。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述第二排气安全阀的排气压强高于所述第一排气安全阀的排气压强。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述冷凝管为可变形金属冷凝管，当所述模组外壳的压强低于所述第一排气安全阀的排气压强时，所述冷凝管处于收纳状态；当所述模组外壳的压强高于所述第一排气安全阀的排气压强，低于所述第二排气安全阀的排气压强，所述冷凝管开始发生形变，以提高模组外壳的散热能力；当所述模组外壳的压强高于所述第二排气安全阀的排气压强，所述第二排气安全阀开始排气。
在本发明实施例所述的高安全性的碳基电容模组中，所述散热空间设置在所述模组外壳的顶部或所述模组外壳的侧面。
本发明中，所述气体回收箱与所述模组外壳为一体成型结构，且所述气体回收箱靠近所述模组外壳一侧设置有隔热层。
本发明中，所述冷凝管的延伸方向，与第一排气安全阀以及第二排气安全阀所在直线交叉；所述模组外壳上还是设置有用于调整所述冷凝管延伸方向的导向组件。
所述导向组件包括：
导向槽，设置在模组外壳上，导向槽的长边与第一排气安全阀以及第二排气安全阀所在直线交叉；
滑块，与冷凝管的底端连接，滑块与导向槽滑动连接；以及
弹性件设置在导向槽一端的侧壁，弹性件用于限定滑块的位置；
所述滑块在所述导向槽的运动轨迹上包括第一固定位以及第二固定位，其中所述第一固定位设置在所述导向槽靠近所述第一排气安全阀以及所述第二排气安全阀所在直线的一端，所述第二固定位处于所述导向槽远离所述第一排气安全阀以及第二排气安全阀所在直线的一端。
当所述滑块位于所述第一固定位，此时所述弹性件挤压所述滑块，且所述冷凝管处于收纳状态；
当所述冷凝管开始发生形变时，所述滑块在所述冷凝管形变的作用力下挤压所述弹性件，所述滑块沿所述导向槽从第一固定位往第二固定位滑动。
本发明的高安全性的碳基电容模组通过排气安全阀以及气体回收箱的设置避免了电解液的渗漏，提高了碳基电容模组使用的安全性，有效解决了现有的碳基电容模组在外壳损坏或开裂时，电解液渗漏导致的安全性较差的技术问题。
本发明的高安全性的碳基电容模组通过设置可变形金属冷凝管，当冷凝管处于收纳状态，提升了碳基电容模组在正常使用过程中的保温性能；当冷凝管开始发生形变时，提升了冷凝管的散热面积，提升了电容模组的散热效率。
此外，在本发明的模组外壳的顶端设置有用于导向冷凝管的导向组件，提升了冷凝管设置在模组外壳上的稳定性，导向组件可避免膨胀后的冷凝管与汽车内其他部件接触，避免了冷凝管或汽车部件的损坏。
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，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本发明的部分实施例相应的附图。
图1为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的侧视图。
图2为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的内部结构示意图。
图3为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的模组极柱结构示意图。
图4为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的冷凝管的结构侧视图。
图5为本发明的高安全性的碳基电容模组的第二实施例的俯视图。
图6为本发明的高安全性的碳基电容模组的第二实施例的内部结构示意图。
图7为本发明的高安全性的碳基电容模组的第二实施例的冷凝管结构示意图。
图8为本发明的高安全性的碳基电容模组的第三实施例的整体结构示意图。
图9为本发明的高安全性的碳基电容模组的第三实施例的模组外壳立体图。
图10为本发明的高安全性的碳基电容模组的第三实施例的冷凝管处于形变状态的示意图。
图11为本发明的高安全性的碳基电容模组的第四实施例的结构示意图。
图12为本发明的高安全性的碳基电容模组的第四实施例的导向组件的结构示意图。
图13为本发明的高安全性的碳基电容模组的第四实施例的导向组件的俯视图。
图14为本发明的高安全性的碳基电容模组的第四实施例的滑块挤压弹性件的状态示意图。
第一实施例附图标记：模组外壳11、多组模组电芯12、模组极柱13、极柱桩头131、极柱绝缘护套132、连接螺栓133、固定垫片134、排气安全阀14、气体回收箱15、冷凝管16。
第二实施例附图标记：模组外壳22、多组模组电芯22、模组极柱23、极柱桩头232、排气安全阀24、气体回收箱25、冷凝管26。
第三实施例附图标记：模组外壳31、多组模组电芯32、模组极柱33、气体回收箱35、隔热层351、冷凝管36、第一排气安全阀37、第二排气安全阀38。
第四实施例附图标记：模组外壳41、导向组件411、导向槽4111、滑块4112、弹性件4113、冷凝管46、第一排气安全阀47、第二排气安全阀48。
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，本领域技术人员在没有做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。
请参照图1和图2，图1为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的侧视图，图2为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的内部结构示意图。
如下为本发明中提出的一种高安全性的碳基电容模组，其包括：模组外壳11、多组模组电芯12、模组极柱13、排气安全阀14以及气体回收箱15。其中多组模组电芯12设置在模组外壳11内；模组极柱13设置在模组外壳11上，模组极柱13与模组电芯12连接，用于提供电能；排气安全阀14设置在模组外壳11上，用于当模组外壳11内的压强大于设定值时，排出模组外壳11内的气体。气体回收箱15设置在模组外壳11外，且气体回收箱15与模组外壳11之间隔热连接，气体回收箱15内设置有铝箔散热片，气体回收箱15通过冷凝管16与排气安全阀14连接，以便回收排气安全阀14排出的气体。
结合图4，图4为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的冷凝管的结构侧视图对本发明中的冷凝管16结构进行阐述：
本发明中，冷凝管16环绕在模组外壳11的外侧，以提高气体排出时，模组外壳11的散热能力。冷凝管16环绕设置在模组外壳11外侧，提升了冷凝管16与模组外壳的接触面积，提升了冷凝16的散热效果。
结合图1和图2，对本发明中的冷凝管排气安全阀14位置进行阐述：
本发明中，排气安全阀14设置在模组外壳11的顶部或者设置在模组外壳11的侧面顶端。进一步的，本发明中排气安全阀14优选的设置在模组外壳11的四周顶部或设置在模组外壳11的四个侧面的顶端。优选的，本实施例中的排气安全阀14设置在模组外壳11的顶部拐角处。
结合图3，图3为本发明的高安全性的碳基电容模组的第一实施例的模组极柱结构示意图。对本发明中的模组极柱13结构进行阐述：
本发明中，模组极柱13包括极柱桩头131、极柱桩头绝缘护套132以及连接螺栓133。极柱桩头131贯穿模组外壳11；极柱桩头绝缘护套132设置在极柱桩头131外侧，用于将极柱桩头131与模组外壳11绝缘；连接螺栓133用于将与模组电芯12连接的排线固定在极柱桩头131的内侧一端。
结合图2，对本发明中的气体回收相结构进行阐述：
本发明中的气体回收箱15包括箱体以及设置在箱体内部的若干铝箔散热片；
箱体内部设置有铝箔散热片，箱体的顶端设有接入冷凝管16的接口，且若干铝箔散热片沿竖直方向排列。本实施例中的铝箔散热片上均设有通孔。
模组外壳11内部产生高温时，电池内部的电解液气化；当模组外壳11内的压强大于设定值时，排气安全阀14排出模组外壳11内的气体；冷凝管16件将排气安全阀14排出的高温气体输送到箱体，热气通过从上往下层层排布的铝箔散热片进行降温，散热后的气体液化形成电解液，电解液沉积在箱体内部。
请参照图5、图6以及图7，其中图5为本发明的高安全性的碳基电容模组的第二实施例的俯视图，图6为本发明的高安全性的碳基电容模组的第二实施例的内部结构示意图，图7为本发明的高安全性的碳基电容模组的第二实施例的冷凝管结构示意图。
如下为本实施例的本实施例中的一种高安全性的碳基电容模组第二实施例，其包括：模组外壳21、多组模组电芯22、模组极柱23、排气安全阀24以及气体回收箱25。其中模组外壳21内设置有相互分隔的第一腔室、第二腔室以及第三腔室；多组模组电芯22设置在模组外壳22的第一腔室内；模组极柱23设置在模组外壳22上，模组极柱23与模组电芯22连接，用于提供电能；排气安全阀24设置在模组外壳22的第二腔室内；气体回收箱25设置在模组外壳22的第三腔室内。
本实施例中的气体回收箱25通过冷凝管26与排气安全阀24连接，冷凝管26第三腔室与第一腔室的连接处设置有隔热层，以使得气体回收箱25与存放多组模组电芯22的第一腔室隔热连接。提升了气体回收箱25实用性，提升了气体的散热效率和回收效率。
相较于第一实施例，本实施例中的一体式结构的碳基电容模组，结构布局更紧凑，便于拆装。
请参照图8和图9，其中图8为本发明的高安全性的碳基电容模组的第三实施例的整体结构示意图，图9为本发明的高安全性的碳基电容模组的第三实施例的模组外壳立体图。
如下提供本发明的一种高安全性的碳基电容模组的第三实施例，其包括模组外壳31、多组模组电芯32、模组极柱33、气体回收箱35、冷凝管36、第一排气安全阀37以及第二排气安全阀38。其中本实施例中的模组外壳31的外部设置有散热空间，冷凝管36设置在该散热空间中，以提高气体排出时，模组外壳31的散热能力。
进一步的，第一排气安全阀37以及第二排气安全阀38设置在碳基电容模组的散热空间中；其中第一排气安全阀37用于连通模组外壳31内部与散热空间中的冷凝管36；第二排气安全阀38用于连通冷凝管36与外部空间，本实施例中优选为第二排气安全阀38通过连接管与气体回收箱3535连接。
冷凝管36设置在第一排气安全阀37和第二排气安全阀38之间。且第二排气安全阀38的排气压强高于第一排气安全阀37的排气压强。
请参照图10，图10为本发明的高安全性的碳基电容模组的第三实施例的冷凝管处于形变状态的示意图。本实施例中的冷凝管36为可变形金属冷凝管36，当模组外壳31的压强低于第一排气安全阀37的排气压强时，冷凝管36处于收纳状态；当模组外壳31的压强高于第一排气安全阀37的排气压强，低于第二排气安全阀38的排气压强，冷凝管36开始发生形变，以提高模组外壳31的散热能力；当模组外壳31的压强高于第二排气安全阀38的排气压强，第二排气安全阀38开始排气。
本发明中处于收纳状态的冷凝管36的横截面积，小于发生形变的冷凝管36的横截面积。本发明结构的冷凝管36有效提升了冷凝管36的实用性，在收纳状态保证了碳基电容模组的保温性能；发生形变后的冷凝管36，提升了冷凝管36的散热面积，提升了冷凝管36的散热效率。
此外，本发明优选采用的冷凝管36在排出大部分热气后，冷凝管36从膨胀的状态可形变恢复，逐渐减小冷凝管36的直径，从而减少冷凝管36内的残留气体，提升了排气装置的实用性。
本发明中的散热空间设置在模组外壳31的顶部或模组外壳31的侧面。
此外，本实施例中的气体回收箱35与模组外壳31可采用一体成型式结构。便于拆装，提升碳基电容模组的便携性。
本实施例中提出的碳基电容模组相较于上述两个实施例，通过在模组外壳的外壁设置可变形金属冷凝管，当冷凝管处于收纳状态，提升了碳基电容模组在正常使用过程中，模组外壳的保温性能；当冷凝管开始发生形变时，提升了冷凝管的截面直径，提升了冷凝管的散热面积，提高了碳基电容模组的散热效率。
结合图11和图12，图11为本发明的高安全性的碳基电容模组的第四实施例的结构示意，图12为本发明的高安全性的碳基电容模组的第四实施例的导向组件的结构示意图。如下提供本发明的一种高安全性的碳基电容模组的第四实施例：
本实施例中冷凝管46的延伸方向，与第一排气安全阀47以及第二排气安全阀48所在直线交叉；且本实施例的模组外壳41上还是设置有用于调整冷凝管46延伸方向的导向组件411，导向组件411包括导向槽4111、滑块4112以及弹性件4113；其中导向槽4111设置在模组外壳41上，导向槽4111的长边与第一排气安全阀47以及第二排气安全阀48所在直线交叉。滑块4112与冷凝管46的底端连接，滑块4112与导向槽4111滑动连接，弹性件4113设置在导向槽4111一端的侧壁，弹性件4113用于限定滑块4112的位置。
滑块4112在导向槽4111的运动轨迹上包括第一固定位以及第二固定位，其中第一固定位设置在导向槽4111靠近第一排气安全阀47以及第二排气安全阀48所在直线的一端，第二固定位处于导向槽4111远离第一排气安全阀47以及第二排气安全阀48所在直线的一端。
结合图13，当滑块4112位于第一固定位，此时弹性件4113挤压滑块4112，且冷凝管46处于收纳状态；滑块4112带动冷凝管46固定，尽量保持收纳状态冷凝管46的延伸方向，位于第一排气安全阀47以及第二排气安全阀48所在直线上。
结合图14，当冷凝管46开始发生形变时，滑块4112在冷凝管46形变的作用力下挤压弹性件4113，从而沿导向槽4111从第一固定位往第二固定位滑动。
结合图11，当冷凝管46位于第二固定位，此时冷凝管46处于膨胀状态，导向组件411避免冷凝管46与汽车内其他部件接触，提升了碳基电容模组使用的安全性。
第四实施例在第三实施例的基础上，在模组外壳41的顶端设置有用于导向冷凝管46的导向组件411，提升了冷凝管46设置在模组外壳上的稳定性，导向组件411避免膨胀后的冷凝管46与汽车内其他部件接触，避免了冷凝管46或汽车部件的损坏，提升了碳基电容模组使用过程中的安全性。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件、资源等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或多个其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，实施例前的序号仅为描述方便而使用，对本发明各实施例的顺序不造成限制。并且，上述实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种高安全性的碳基电容模组，其特征在于，包括：
模组外壳；
多组模组电芯，设置在所述模组外壳内；
模组极柱，设置在所述模组外壳上，与所述模组电芯连接，用于提供电能；
排气安全阀，设置在所述模组外壳上，用于当模组外壳内的压强大于设定值时，排出所述模组外壳内的气体；以及
气体回收箱，设置在所述模组外壳外，其内设置铝箔散热片，所述气体回收箱通过冷凝管与所述排气安全阀连接，以便回收所述排气安全阀排出的气体；
其中，所述气体回收箱与所述模组外壳为一体成型结构，且所述气体回收箱靠近所述模组外壳一侧设置有隔热层；
所述模组外壳的外部设置有散热空间，所述冷凝管设置在所述散热空间中，且所述冷凝管环绕在所述模组外壳的外侧，提升了所述冷凝管与模组外壳的接触面积，以提高气体排出时，所述模组外壳的散热能力。
2.根据权利要求1所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述气体回收箱还包括箱体，所述箱体与所述模组外壳连接，若干所述铝箔散热片设置在所述箱体内部；
所述箱体的顶端设有接入冷凝管的接口，且若干所述铝箔散热片沿竖直方向排列，且所述铝箔散热片上均设有通孔。
3.根据权利要求1所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述排气安全阀设置在所述模组外壳的顶部或者设置在所述模组外壳的侧面顶端。
4.根据权利要求3所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述排气安全阀设置在所述模组外壳的四周顶部或设置在所述模组外壳的四个侧面的顶端。
5.根据权利要求1所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述模组极柱包括：
极柱桩头，贯穿所述模组外壳；
极柱绝缘护套，设置在所述极柱桩头外侧，用于将极柱桩头与所述模组外壳绝缘；以及
连接螺栓，用于将与所述模组电芯连接的排线固定在所述极柱桩头的内侧一端。
6.根据权利要求5所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述碳基电容模组在所述散热空间中设置有
第一排气安全阀，用于连通模组外壳内部与所述散热空间中的冷凝管；以及
第二排气安全阀，用于连通所述冷凝管与外部空间，
所述冷凝管设置在所述第一排气安全阀和所述第二排气安全阀之间。
7.根据权利要求6所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述第二排气安全阀的排气压强高于所述第一排气安全阀的排气压强。
8.根据权利要求7所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述冷凝管为可变形金属冷凝管，当所述模组外壳的压强低于所述第一排气安全阀的排气压强时，所述冷凝管处于收纳状态；当所述模组外壳的压强高于所述第一排气安全阀的排气压强，低于所述第二排气安全阀的排气压强，所述冷凝管开始发生形变，以提高模组外壳的散热能力；当所述模组外壳的压强高于所述第二排气安全阀的排气压强，所述第二排气安全阀开始排气。
9.根据权利要求5所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述散热空间设置在所述模组外壳的顶部或所述模组外壳的侧面。
10.根据权利要求1所述的高安全性的碳基电容模组，其特征在于，所述模组外壳内设置有相互分隔的第一腔室、第二腔室以及第三腔室；所述多组模组电芯设置所述第一腔室内；所述模组极柱设置在所述模组外壳上，所述模组极柱与所述模组电芯连接，用于提供电能；所述排气安全阀设置在模组外壳的第二腔室内；所述气体回收箱设置在模组外壳的第三腔室内。
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