CN216085076U - 箱盖、电池包箱体及动力电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于动力电池领域，提出一种箱盖，用于电池包箱体中，所述箱盖包括：盖板，所述盖板内设有容纳腔；灭火件，设于所述容纳腔内，所述灭火件包括外壳和填充于所述外壳内的灭火剂；其中，所述盖板上设有减弱部，所述减弱部可在外力作用下发生破裂，供所述容纳腔内的灭火件落至电芯上，以对电芯进行灭火。上述箱盖能够防止电池在热失控时出现失火现象，安全性较高。本实用新型同时提出一种电池包箱体及动力电池包。

Description

箱盖、电池包箱体及动力电池包

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，尤其涉及一种箱盖、电池包箱体及动力电池包。

背景技术

随着动力电池技术的不断发展和突破，续航里程逐步提升、充电时间也大幅缩短，解决了续航焦虑和充电时间长的问题，新能源汽车越来越受到消费者欢迎。由于电池本身技术原因或在应力、热刺激等外在作用下都可能会造成锂离子电池发生热失控，瞬间产生的高温可以达到1000℃以上，一旦出现失火，必然造成驾乘人员的生命和财产损失，严重时引起重大安全事故。

实用新型内容

本实用新型提供了一种箱盖、电池包箱体及动力电池包，能够防止电池在热失控时出现失火现象，安全性较高。

本实用新型实施例提出一种箱盖，用于电池包箱体中，所述箱盖包括：

盖板，所述盖板内设有容纳腔；

灭火件，设于所述容纳腔内，所述灭火件包括外壳和填充于所述外壳内的灭火剂；

其中，上述盖板上设有减弱部，减弱部可在外力作用下发生破裂，供所述容纳腔内的灭火件落至电芯上，以对电芯进行灭火。

上述箱盖包括设有容纳腔的盖板和收容于容纳腔内的灭火件，由于盖板上的减弱部在受到气火流等外力的冲击时能够发生破裂，使灭火件自减弱部落至电芯上，且灭火件的外壳破裂而释放出灭火剂，灭火剂能够对电芯起到灭火和降温作用。因此，上述箱盖能够及时灭火，防止电芯在热失控时出现失火现象，安全性较高；

在一实施例中，上述外壳呈球状且包括两个相连接的半球壳。

通过采用上述技术方案，灭火件能够顺利滚动至盖板的减弱部并落至电芯上。

在一实施例中，上述外壳的直径为10-30mm。

通过采用上述技术方案，外壳的直径小于电芯防爆阀的直径，灭火件能够自电芯防爆阀灌入电芯内部，从而为电芯隔离了外界的氧气；并且，灭火剂可与电芯内部产生的化学气体发生反应，阻止电芯内部隔膜进一步被破坏，灭火效果较好。

在一实施例中，外壳的壁厚为1-2mm，且外壳选自Na₂SiO₃外壳、CaSiO₃外壳、SiO₂外壳、Na₂O·CaO·6SiO₂外壳中的任意一种。

通过采用上述技术方案，外壳的壁厚较薄且具有易碎性能，在落到电芯表面时受到碰撞而发生碎裂，以释放出灭火剂。

在一实施例中，上述灭火剂为碳酸氢钠粉末灭火剂。

通过采用上述技术方案，高温下NaHCO₃会发生分解反应，吸收大量的热，从而可以有效降低电芯的温度；NaHCO₃分解产生的Na₂CO₃会与HF产生反应，减轻了隔膜的腐蚀；上述反应生成的产物CO₂一定程度上隔绝了空气中的氧气，同时也降低了可燃气体浓度，防止电芯热失控时出现可燃气体燃烧。

在一实施例中，减弱部的厚度小于盖板其余部位的厚度。

通过采用上述技术方案，在受到气火流的冲击时，减弱部容易发生破裂，使灭火件落至电芯。

在一实施例中，减弱部的熔点低于所述盖板的熔点的二分之一。

通过采用上述技术方案，减弱部在受到高温气体的冲击时可发生破裂，供容纳腔内的灭火件落至电芯上。

本实用新型实施例还提出一种电池包箱体，包括：

箱框，用于固定多个电芯；

如上中任一项实施例所述的箱盖，盖设于箱框上。

通过采用上述技术方案，上述电池包箱体包括箱盖，箱盖中设有灭火件，且盖板上设有减弱部，在热失控时，减弱部受力破裂，灭火件可自减弱部落至电芯上进行灭火，防止电池在热失控时出现失火现象，安全性较高。

本实用新型实施例还提出一种动力电池包，包括：

电池包箱体；以及

多个电芯，设于所述电池包箱体中。

通过采用上述技术方案，上述动力电池包包括电池包箱体，电池包箱体中的箱盖中设有灭火件，且盖板上设有减弱部，在热失控时，灭火件可自减弱部落至电芯上进行灭火，防止电池在热失控时出现失火现象，安全性较高。上述动力包可用于电动汽车中，避免因电芯热失控引起大规模火灾，有效保障了驾乘人员的生命财产安全。

在一实施例中，各所述电芯的顶部均设有电芯防爆阀，减弱部的数量为多个且分别与多个电芯防爆阀相对；

灭火件的直径小于电芯防爆阀的最小尺寸，灭火件能够自所述电芯防爆阀落入电芯内。

通过采用上述技术方案，在热失控时，减弱部发生破裂，灭火件依次经过减弱部和电芯防爆阀，再进入电芯内部，以通过灭火剂直接对电芯进行灭火，灭火效果较好。

本实用新型实施例提供的动力电池包、电池包箱体及箱盖，通过在箱盖上设置减弱部及在箱盖内设置灭火件，能够通过灭火件有效、及时对电芯进行灭火，无需额外的动力装置驱动，也不需要额外的控制***。因此，上述动力电池包、电池包箱体及箱盖可避免因电芯热失控而引起大规模火灾，安全性高，有效保障了驾乘人员的生命财产安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的动力电池包的立体示意图；

图2是图1所示的动力电池包的立体分解示意图；

图3是图1所示的动力电池包中箱盖的立体示意图；

图4是图3所示的箱盖沿A-A线的剖视图。

图中标记的含义为：

1、动力电池包；

100、电池包箱体；

10、箱盖；11、盖板；101、容纳腔；111、减弱部；12、灭火件；

20、箱框；21、电池箱防爆阀；22、进液口；23、出液口；

200、电芯；210、电芯防爆阀；220、铜排。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图即实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。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实用新型中的具体含义。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。

请参照图1和图2，本实用新型实施例提出一种动力电池包1，包括电池包箱体100和设于电池包箱体100中的多个电芯200。多个电芯200成排设置，且各电芯200上均设有电芯防爆阀210，一组电芯200通过铜排220实现电连接。

电池包箱体100包括箱盖10和箱框20，箱框20内形成有用于收容多个电芯200的收容空间，箱盖10盖设于箱框20上，以和箱框20共同保护多个电芯200。

请参照图1至图4，箱盖10包括设有容纳腔101的盖板11，以及设于容纳腔101内的灭火件12。灭火件12包括外壳和填充于外壳内的灭火剂(图未示)。外壳能够对灭火剂起到保护作用，防止灭火剂受潮而影响使用效果；灭火剂用于降低电芯200的温度及扑灭火焰。

图4中，盖板11上设有减弱部111，减弱部111可在外力作用下发生破裂，供容纳腔101内的灭火件12落至电芯200上，以对电芯200进行灭火。

在一实施例中，减弱部111可在气火流的冲击下发生碎裂；灭火件12的外壳能够受力破裂或受热破裂，以释放出灭火剂，以利用灭火剂对电芯200进行灭火。

较佳的，为了提升灭火效果，灭火件12的数量为多个，多个灭火件12阵列且填充于容纳腔101内。

上述动力电池包1能够防止在热失控时出现失火现象，使用原理如下：

当电芯200发生热失控时，电芯200内部产生的高温或高压气体会冲破电芯防爆阀210而从电芯200中释放，且高温或高压气体可能会伴随有火焰，形成气火流，盖板11上的减弱部111受到气火流的冲击发生破裂，在盖板11上形成了开口区域；容纳腔内的灭火件12自破裂后的减弱部111落至电芯200上，灭火件12的外壳受力或受热破裂而释放出大量的灭火剂，灭火件12不会因为内部压力增大而炸裂，并且灭火剂能够降低电芯200的温度和/或扑灭火焰，达到灭火的效果。

如图4所示，上述箱盖10包括设有容纳腔101的盖板11和收容于容纳腔101内的灭火件12，由于盖板11上的减弱部111在外力作用下能够发生破裂，供灭火件12落至电芯200上，且灭火件12的外壳破裂而释放出灭火剂，灭火剂能够对电芯200起到灭火和降温作用。因此，上述箱盖10能够及时灭火，防止电芯200在热失控时出现失火现象，安全性较高；同样的，具有上述箱盖10的电池包箱体100及动力电池包1同样能够防止电芯200在热失控时出现失火现象，安全性较高。

在一实施例中，外壳呈球状且包括两个相连接的半球壳。如此，可先将灭火剂置于半球壳内，再将两个半球壳连接成外壳，且两个半球壳可密封连接，以加强防潮的效果。由于外壳呈球状，灭火件12能够顺利滚动至盖板11的减弱部111并落至电芯200上。

可以理解，外壳也可为矩形等其他形状，只要灭火件12能穿出减弱部111即可。例如，外壳为矩形，盖板11的减弱部111设有倾斜面，从而灭火件12可自倾斜面顺利落至电芯200上。

在一实施例中，外壳的壁厚为1-2mm，外壳的材质为硅酸盐复盐，例如，外壳为Na₂SiO₃外壳、CaSiO₃外壳、SiO₂外壳、Na₂O·CaO·6SiO₂外壳中的任意一种。

通过采用上述技术方案，外壳的壁厚较薄，且外壳具有易碎性能，在落到电芯200上时受到碰撞而发生碎裂，以释放出灭火剂。可以理解，外壳也可采用其他易碎材料，或者具有干燥性能的复合材料。

在另一实施例中，外壳也可受热熔化，以暴露出灭火剂。

在一实施例中，灭火件12的外壳为球型且直径为10-30mm，外壳的直径可小于电芯防爆阀210的最小尺寸，从而灭火件12能够自电芯防爆阀210灌入电芯200内部，从而为电芯200隔离了外界的氧气，防止火势变大；并且，灭火剂可与电芯200内部产生的化学气体发生反应，阻止电芯200内部的隔膜进一步被破坏，同时，这些化学反应会吸收大量的热量，从而降低电芯200的温度。

在一实施例中，灭火剂为碳酸氢钠(NaHCO₃)粉末灭火剂，碳酸氢钠俗称小苏打，来源广泛、价格低廉、无毒且环境友好。可以理解，电气设备灭火不能使用泡沫灭火器，而泡沫灭火器的主要成分就是NaHCO₃溶液，主要是因为NaHCO₃溶液为强电解质能导电，易造成更大范围的火灾，因此，本实施例中采用的灭火剂为碳酸氢钠固体粉末。

采用NaHCO₃作为灭火剂，有以下有益效果。

首先，高温下的NaHCO₃会发生如下分解反应：2NaHCO₃＝Na2CO₃+H2O+CO₂，该反应是吸热反应；并且，当高温可燃气体接近851℃时，Na2CO₃出现熔融现象，吸收大量的热，从而可以有效降低电芯200的温度。

其次，电解液中的成分LiPF6会分解为PF₅和LiF，PF₅与痕量的水以及有机溶剂发生反应会产生具有毒性、腐蚀性的HF气体，PF₅、HF均会腐蚀电芯200内的隔膜；而NaHCO₃分解产生的Na₂CO₃会与HF产生如下反应：Na₂CO₃+2HF＝2NaF+H₂O+CO₂，从而消耗电芯200内部产生的腐蚀性物质，减轻了对隔膜的腐蚀，减少动力电池包1内的短路风险，达到有效减缓热失控的作用。

另外，上述反应生成的产物CO₂一定程度上隔绝了空气中的氧气，同时也降低了可燃气体浓度，而当可燃物降低至一定浓度后，即使与空气接触，也不会产生明火，进而防止电芯200热失控时出现可燃气体燃烧，整个化学反应过程会将有毒气体转化为无毒物质，也不会产生新的有害物质。

可以理解，灭火剂不限于碳酸氢钠粉末灭火剂，也可为其他类型的灭火剂，只要适于电芯200的灭火即可。

在一实施例中，减弱部111的厚度小于盖板11其余部位的厚度。例如，通过在盖板11上设置凹槽的方式来形成减弱部111，从而减弱部111的厚度小于盖板11其余部位的厚度。如此，在受到气火流的冲击时，减弱部111容易发生破裂，使灭火件12落至电芯200。

在另一实施例中，减弱部111也可配置为受到气压冲击后破裂或受到高温冲击后而融化破裂。例如，减弱部111的熔点低于盖板11的熔点的二分之一，如此，减弱部111能够受高温气体的冲击而融化破裂，供容纳腔内的灭火件12落至电芯。

在一实施例中，如图2、图3所示，各电芯200的顶部均设有电芯防爆阀210，减弱部111的数量为多个且分别与多个电芯防爆阀210相对；较佳的，沿电芯200的高度方向，减弱部111能够覆盖电芯防爆阀210；灭火件12的直径小于电芯防爆阀210的最小尺寸，灭火件12能够自电芯防爆阀210落入电芯200内。

通过采用上述技术方案，在热失控时，减弱部111发生破裂，灭火件12依次经过减弱部111和电芯防爆阀210，再进入电芯200内部，以通过灭火件12内的灭火剂进行灭火，灭火效果较好。

在其他实施例中，减弱部111的数量也可为一个，例如，一个减弱部111位于盖板11中部且覆盖所有电芯200；又如，减弱部111呈条状且每个减弱部111对应于一排电芯防爆阀210。另外，灭火件12的直径也可大于或等于电芯防爆阀210的尺寸，此时灭火剂仍能够落入电芯200内，进行灭火。

可选的，箱框20上设有电池箱防爆阀21，箱框20的底部设有液冷板，以及连通于液冷板的进液口22和出液口23，液冷板能够自进液口22导入冷却液，冷却液用于电芯200进行散热，然后液冷板自出液口23导出冷却液。如此，上述电池包箱体100可通过液冷板来降低电芯200的温度，降低热失控的风险。

可选的，箱盖10和箱框20的内表面均设有绝缘膜(图未示)，绝缘膜能够在电池包箱体100和电芯200之间起到绝缘的作用，绝缘膜可为PET膜，但不限于此。

在一实施例中，动力电池包1包括电池包箱体100和设于电池包箱体100中的多个电芯200，多个电芯200成排设置且均具有电芯防爆阀210；电池包箱体100包括用于固定电芯200的箱框20和盖设于箱框20上的箱盖10，箱盖10包括盖板11和设于盖板11中的多个灭火件12，盖板11上设有多个减弱部111，各减弱部111分别与电芯防爆阀210正对设置，且减弱部111与电芯防爆阀210的外形一致。灭火件12包括球形的外壳和填充于外壳内的灭火剂，且灭火剂为碳酸氢钠固体粉末灭火剂，外壳由易碎材质制成且外壳的直径小于电芯防爆阀210的最小尺寸。

上述动力电池包1的灭火原理如下。

当电芯200发生热失控时，电芯防爆阀210开启，位于电芯防爆阀210正上方的盖板11的减弱部111受到气火流的冲击后瞬间破裂，灭火件12从箱盖10内通过电芯防爆阀210灌入到电芯200内部，从而隔离了外界的氧气；其次，灭火件12与电芯200内部产生的化学气体发生反应，阻止电芯200内部的隔膜进一步被破坏，同时，这些化学反应会吸收电芯200内部大量的热量，对电芯200进行降温；另外，上述反应生成的产物CO₂一定程度上隔绝了空气中的氧气，同时也降低了可燃气体浓度，以此来防止热失控后出现失火现象。

上述动力电池包1可用于电动汽车中，上述动力电池包1、电池包箱体100及箱盖10，能够及时有效地对电芯200进行降温和/或扑灭电芯200中的火焰，阻止电芯200内部隔膜进一步被破坏，无需额外的动力装置驱动，也不需要额外的控制***，并且整个化学反应过程会将有毒气体转化为无毒物质，也不会产生新的有害物质。上述动力电池包1、电池包箱体100及箱盖10能够及时灭火，避免因电芯200热失控引起大规模火灾，有效保障了驾乘人员的生命财产安全。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种箱盖，用于电池包箱体中，其特征在于，所述箱盖包括：

盖板，所述盖板内设有容纳腔；

灭火件，设于所述容纳腔内，所述灭火件包括外壳和填充于所述外壳内的灭火剂；

其中，所述盖板上设有减弱部，所述减弱部可在外力作用下发生破裂，供所述容纳腔内的灭火件落至电芯上，以对电芯进行灭火。

2.如权利要求1所述的箱盖，其特征在于：所述外壳呈球状且包括两个相连接的半球壳。

3.如权利要求2所述的箱盖，其特征在于：所述外壳的直径为10-30mm。

4.如权利要求1所述的箱盖，其特征在于：所述外壳的壁厚为1-2mm，且所述外壳为Na₂SiO₃外壳、CaSiO₃外壳、SiO₂外壳、Na₂O·CaO·6SiO₂外壳中的任意一种。

5.如权利要求1-4中任一项所述的箱盖，其特征在于：所述灭火剂为碳酸氢钠粉末灭火剂。

6.如权利要求1-4中任一项所述的箱盖，其特征在于：所述减弱部的厚度小于所述盖板其余部位的厚度。

7.如权利要求1-4中任一项所述的箱盖，其特征在于：所述减弱部的熔点低于所述盖板的熔点的二分之一。

8.一种电池包箱体，其特征在于，包括：

箱框，用于固定多个电芯；

如权利要求1-7中任一项所述的箱盖，盖设于所述箱框上。

9.一种动力电池包，其特征在于，包括：

如权利要求8所述的电池包箱体；以及

多个电芯，设于所述电池包箱体中。

10.如权利要求9所述的动力电池包，其特征在于：各所述电芯的顶部均设有电芯防爆阀，所述减弱部的数量为多个且分别与多个所述电芯防爆阀相对；

所述灭火件的直径小于所述电芯防爆阀的最小尺寸，使所述灭火件能够自所述电芯防爆阀落入所述电芯内。

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