一种具有热失控保护功能的动力电池系统及电动汽车技术方案

本发明专利技术提供了一种具有热失控保护功能的动力电池系统及电动汽车，通过将热失控时喷发的高温可燃气体引入气体转化反应器内，并与气体转化反应器内的混合物发生化学反应，使得可燃气体被转换成不可燃气体，以此来防止热失控后出现失火现象。该动力电池系统包括：电池包箱体；装置在电池包箱体内的多个电芯，各电芯上设置有供热失控气体向外喷发的喷发口；设置在电池包箱体内的多个气体转化反应器，各气体转化反应器分别对应于一个电芯设置；各气体转化反应器均具有使从对应电芯的喷发口处喷发出的可燃气体进入到其内腔内的进气孔以及与其内腔相通的出气孔；各气体转化反应器的内腔内均装置有硫酸盐、催化剂和金属氧化物形成的混合物。混合物。混合物。

【技术实现步骤摘要】
一种具有热失控保护功能的动力电池系统及电动汽车


[0001]本专利技术涉及汽车动力电池系统安全领域，尤其涉及一种具有热失控保护功能的动力电池系统及电动汽车。

技术介绍

[0002]随着当今社会的不断发展，工业水平的不断提升，能源环境问题变得日益严峻，因此纯电动汽车的推广和普及迫在眉睫。作为纯电动汽车的动力来源，其电池安全是制约纯电动汽车发展的关键。
[0003]目前，纯电动汽车的动力电池主要采用的是锂电池电芯或者磷酸铁锂电池电芯，均存在着严重的热失控的风险。在应力、热刺激作用下，电池模组内的电芯发生短路，出现电芯爆喷现象，从喷发口喷射出大量混合物，其中混有大量如甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。这些喷射出的混合物温度较高，可达几百甚至上千摄氏度，并且这些气流柱以一定压力冲击电池上盖，对电池包上盖结构设计与选材提出极大的挑战。当压强和温度超过电池上盖材料承受极限时，电池包上盖破损，高温可燃气体发生泄漏，接触空气的瞬间发生燃烧。由于可燃气体密度远小于空气，火焰上窜，必然造成车主的生命和财产损失。电池热失控造成的极端的温度和压力状态是目前几乎所有上盖选材和工艺都无法保证上盖不发生破裂。
[0004]因此，如何有效地避免和延缓电动汽车动力电池模组可能的热失控问题，是本领域技术人员当前面临的课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种具有热失控保护功能的动力电池系统及电动汽车，通过将热失控时喷发的高温可燃气体引入气体转化反应器内，并与气体转化反应器内的混合物发生化学反应，使得高温可燃气体被转换成不可燃气体，以此来防止热失控后出现失火现象。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]本专利技术实施例提供了一种具有热失控保护功能的动力电池系统，包括：
[0008]电池包箱体；
[0009]装置在电池包箱体内的多个电芯，各所述电芯上设置有供热失控气体向外喷发的喷发口；
[0010]设置在所述电池包箱体内的多个气体转化反应器，各所述气体转化反应器分别对应于一个所述电芯设置；各所述气体转化反应器均具有使从对应电芯的喷发口处喷发出的可燃气体进入到其内腔内的进气孔以及与其内腔相通的出气孔；各所述气体转化反应器的内腔内均装置有硫酸盐、催化剂和金属氧化物形成的混合物；
[0011]其中，各所述电芯热失控时喷发出的高温可燃气体分别通过对应气体转化反应器的进气孔进入气体转化反应器的内腔中，高温可燃气体在对应气体转化反应器的内腔中与混合物发生化学反应，使所述高温可燃气体转化为不可燃气体；转化获得的不可燃气体再
通过对应气体转化反应器的出气孔排出至所述电池包箱体内。
[0012]优选地，各所述气体转化反应器的进气孔和出气孔处分别设置有金属格栅。
[0013]优选地，所述气体转化反应器的内腔内装置的混合物为压缩形成的饼状混合物。
[0014]优选地，所述金属氧化物至少包括：含铁、铜或锰物质的氧化物；所述硫酸盐至少包括：硫酸钠，硫酸钾或硫酸钙；
[0015]高温可燃气体中的还原性气体与金属氧化物在催化剂的作用下发生氧化还原反应，金属氧化物被还原成金属单质，所产生的金属单质作为非氧化还原反应的催化剂；
[0016]高温可燃气体中的非还原性气体与硫酸盐在高温与催化剂作用下发生非氧化还原反应，使高温可燃气体中的非还原性气体被转变为不可燃气体。
[0017]优选地，高温可燃气体中的还原性气体至少包括：一氧化碳CO、氢气H2；高温可燃气体中的非还原性气体为甲烷CH4。
[0018]本专利技术实施例还提供了一种电动汽车，包括上述的具有热失控保护功能的动力电池系统。
[0019]本专利技术的有益效果为：
[0020]通过在电芯的喷发口处安装一个气体转化反应器，使从喷发口排出的高温可燃气体与气体转化反应器中的物质发生化学反应转化为不可燃气体。同时，利用电芯热失效所喷发的气体自带的高温，使排出的可燃气体发生化学反应转化为不可燃气体，降低可燃物从电池包中的释放量。即使电池上盖发生破裂，也不会引起明火，从源头解决了电池安全问题，提高了纯电动汽车的安全性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中的电池包内模组的结构分解示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例中的电芯的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例中的气体转化反应器的结构示意图；
[0024]附图标记说明：1、模组；2、电芯；3、电极(正/负)；4、喷发口；5、气体转化反应器；51、出气孔。
具体实施方式
[0025]参照图1至图3，本专利技术实施例提供了一种具有热失控保护功能的动力电池系统，该系统具体包括：电池包箱体；装置在电池包箱体内的多个电芯2，各所述电芯2上设置有供热失控气体向外喷发的喷发口4(喷发口4和电芯2的电极3设置在电芯2的同一方向上)；设置在所述电池包箱体内的多个气体转化反应器5，各所述气体转化反应器5分别对应于一个所述电芯2设置；各所述气体转化反应器5均具有使从对应电芯2的喷发口4处喷发出的可燃气体进入到其内腔内的进气孔以及与其内腔相通的出气孔51；各所述气体转化反应器5的内腔内均装置有硫酸盐、催化剂和金属氧化物形成的混合物；其中，各所述电芯2热失控时喷发出的高温可燃气体分别通过对应气体转化反应器5的进气孔进入气体转化反应器5的内腔中，高温可燃气体在对应气体转化反应器5的内腔中与混合物发生化学反应，使所述高温可燃气体转化为不可燃气体；转化获得的不可燃气体再通过对应气体转化反应器5的出气孔排出至所述电池包箱体内。具体来说，电池包箱体内安装有多个模组1，每一模组1由多
个电芯2堆叠而成。
[0026]图2为本专利技术中的单个电芯2的具体结构，其中椭圆槽为电芯2热失控时供高温可燃气体进行喷发的喷发口4。
[0027]图3为本专利技术中的单个气体转化反应器5的具体结构，气体转换反应器5在电池包箱体内的固定方式多样化，例如，通过在电芯2上设置凹槽实现气体转换反应器5的限位固定；或者，通过焊接等方式将气体转换反应器5固定在电芯2上；再或者，通过螺接等方式将该气体转化反应器5固定在电池包箱体上，使气体转化反应器5位于电芯2的喷发口4的上方。并且，气体转化反应器5的上下表面有通气孔(下表面设置的通气孔为进气孔，上表面设置的通气孔为出气孔)。电芯2热喷发后，喷发的气体需进入气体转化反应器5内反应后才能进入电池包箱体中。
[0028]气体转化反应器5中的空腔内承载有催化剂、硫酸盐和金属氧化物组成的混合物。催化剂的种类可以为多种，例如锰系、镍系、钴系等金属及其氧化物颗粒，或者其他形式存在的复合催化剂，比如以纳米贵金属颗粒改性的活性二氧化硅分子筛。其中，金属氧化物至少包括：含铁、铜或锰物质的氧化物；所述硫酸盐至少包括：硫酸钠，硫酸钾或硫酸钙。高温可燃气体中的还原性气体与金属氧化物在催化剂的作用下发生氧化还原反应，金属氧化物被还原成金属单质，所产生的金属单质作为非氧化还原反应的催化剂；高温可燃气体中的非还原性气体与硫酸盐在高温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有热失控保护功能的动力电池系统，其特征在于，包括：电池包箱体；装置在电池包箱体内的多个电芯（2），各所述电芯（2）上设置有供热失控气体向外喷发的喷发口（4）；设置在所述电池包箱体内的多个气体转化反应器（5），各所述气体转化反应器（5）分别对应于一个所述电芯（2）设置；各所述气体转化反应器（5）均具有使从对应电芯（2）的喷发口（4）处喷发出的可燃气体进入到其内腔内的进气孔以及与其内腔相通的出气孔（51）；各所述气体转化反应器（5）的内腔内均装置有硫酸盐、催化剂和金属氧化物形成的混合物；其中，各所述电芯（2）热失控时喷发出的高温可燃气体分别通过对应气体转化反应器（5）的进气孔进入气体转化反应器（5）的内腔中，高温可燃气体在对应气体转化反应器（5）的内腔中与混合物发生化学反应，使所述高温可燃气体转化为不可燃气体；转化获得的不可燃气体再通过对应气体转化反应器（5）的出气孔（51）排出至所述电池包箱体内。2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲小雪，王涛，吴剑，杨少波，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：