一种阻燃结构及含有其的电池模组制造技术

本实用新型专利技术涉及一种阻燃结构及含有其的电池模组，阻燃结构包括至少两层相对设置的泡棉以及设置在所述泡棉之间的高温耐火材料层，在所述高温耐火材料层中夹设有隔热柔性材料层。优选是所述高温耐火材料层为至少两层，隔热柔性材料层设置在高温耐火材料层之间，所述隔热柔性材料层的两侧分别设置有表面覆膜层，所述表面覆膜层通过胶层与对应的所述高温耐火材料层粘接。本实用新型专利技术可最大限度抑制阻止电池燃烧热失控扩散速度，将热失控燃烧阻隔抑制在电芯层面，能最大限度对电池模组阻燃。而且由于设置的是隔热柔性材料层，具有回弹特性及可压缩性，其可帮助泡棉一起吸收电芯膨胀增加的尺寸变化，利于节省电池模组内部空间尺寸，提升能量密度。提升能量密度。提升能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃结构及含有其的电池模组


[0001]本技术涉及新能源电池
，具体涉及一种阻燃结构及含有其的电池模组。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速推广和广泛使用，新能源汽车频繁出现起火事件，起火次数越来越多，燃烧剧烈程度也有加重趋势，虽然没有群死群伤事故发生，但是人员受伤，车辆损毁引发的社会对新能源汽车安全担忧日趋严重，锂电池的安全仍然是影响新能源汽车安全性能的关键因素。
[0003]在现有技术中，软包电池模组内部空间极紧凑，电芯与电芯之间通常设置泡棉,便于吸收补偿电芯充放电循环导致的电芯尺寸膨胀，在电芯使用膨胀后电芯互相之间紧邻接触，由于泡棉耐受温度低且普遍不阻燃，在某个电芯意外发生热失控燃烧时，释放的高温气体及火焰会迅速烧毁紧邻电芯的泡棉，周围相邻电芯将直接收到高温气体及火焰的烧蚀冲击，因此热失控将迅速传播至整个电池模组,即电芯间的泡棉会被迅速烧毁导致高温热量迅速传递蔓延至周围紧邻电芯引发下一个电芯燃烧，直至整个电池模组剧烈燃烧起火，所带来的的后果会导致乘客逃生时间较短。
[0004]在现有部分电池模组设计中，电芯与电芯之间的泡棉内植入有耐高温防火板，虽然耐高温防火板能够直接抵挡和阻隔热失控电芯燃烧释放的高温气体及火焰，保护电芯及泡棉不被直接烧蚀，但是由于耐高温防火板本身导热系数较高，燃烧电芯产生的热量将迅速经过防火板依次传递至下一个电芯直至整个模组，致使整个模组被迅速触发燃烧剧烈起火，大大加剧恶化了电池模组热安全性，不能有效及时控制电芯燃烧扩散速度。所以，目前亟待解决的问题是在耐高温防火板能隔绝高温气体及火焰并且自身不会燃烧的前提下，怎么样降低其热量传递的速度，在防火的同时，还能起到隔热的作用。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是提供一种阻燃结构及含有其的电池模组，在保证电芯与电芯之间的泡棉能防火的同时，还能隔绝热量，提升电池模组热安全性能。
[0006]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种阻燃结构，包括至少两层相对设置的泡棉以及设置在所述泡棉之间的高温耐火材料层，在所述高温耐火材料层中夹设有隔热柔性材料层。
[0007]本技术的阻燃结构可用于电池模组的电芯之间或电芯与壳体之间，也可以用于其他涉及需要以泡棉解决膨胀挤压问题同时兼顾防火隔热性能的应用场景。
[0008]本技术的阻燃结构在至少两层泡棉之间植入多重复合材料夹层结构，多重复合材料夹层结构包括高温耐火材料层和隔热柔性材料层，高温耐火材料层能够直接抵挡并阻隔热失控电芯燃烧释放的高温气体及火焰，保护隔热柔性材料层及泡棉不被直接烧蚀，而隔热柔性材料层导热系数极低，可阻隔高温热量传递至下一个电芯。采用这样的多重复
合材料夹层结构，能够阻挡正在燃烧的电芯传递火焰热量至下一个紧邻电芯，可以大幅降低电池模组内部电芯发生热失控时热量及火焰蔓延传播速度，延长紧邻电芯发生热失控的时间，有效提升电池模组热安全性能，保证乘客具有足够的安全逃生时间。而且由于隔热柔性材料层是柔性的，具有回弹特性并可压缩，可吸收电芯膨胀增加的尺寸变化，利于节省电池模组内部空间尺寸，提升能量密度。
[0009]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述隔热柔性材料层为超级气凝胶，其导热系数＜0.016W/(m
·
K)，厚度为0.3
‑
1.0mm，可压缩率不大于60％。在高温耐火材料层之中所述隔热柔性材料层需要能起到隔热的作用，所以其导热系数需要足够低，本技术采用超级气凝胶类片材，其导热系数较低，＜0.016W/(m
·
K)，例如可以是0.014
‑
0.016W/(m.K)，厚度为0.3
‑
1.0mm，优选是0.3
‑
0.5mm，可起延缓、阻止热量传递作用。除此以外，泡棉的作用是吸收补偿电芯充放电循环导致的电芯尺寸膨胀，而电芯之间的间距通常不变，泡棉之间如果都是硬质板材会影响泡棉的可压缩性，基于这方面的考虑，本技术还利用超级气凝胶类片材本身具备一定回弹特性及可压缩性替代部分泡棉，其可压缩率为40％左右，不大于60％。
[0011]进一步，所述高温耐火材料层为一层，其内部设有空腔，所述隔热柔性材料层设置在所述空腔内。其中一种在高温耐火材料层中设置隔热柔性材料层的结构是将高温耐火材料层设置为一层，厚度较宽，在其内部形成空腔，空腔内放置隔热柔性材料层。此方案不需要其他额外结构，结构简单，但是需要对高温耐火材料层做内部掏空处理或对高温耐火材料层做折叠并封边处理，工艺较为复杂，需要付出工艺上的较大成本。
[0012]进一步，所述高温耐火材料层为至少两层，所述隔热柔性材料层设置在所述高温耐火材料层之间。另一种在高温耐火材料层中设置隔热柔性材料层的结构是将高温耐火材料层设置为至少两层，厚度相对较薄，然后通过合适的方式将隔热柔性材料层固定在所述高温耐火材料层之间。
[0013]进一步，所述隔热柔性材料层的两侧分别通过胶层与对应的所述高温耐火材料层粘接。隔热柔性材料层与高温耐火材料层之间可以选用粘胶的方式通过胶层粘接，固定方式简单，容易实现，成本较低。
[0014]进一步，所述隔热柔性材料层的两侧分别设置有表面覆膜层，所述表面覆膜层通过胶层与对应的所述高温耐火材料层粘接。由于隔热柔性材料层(例如气凝胶)表面掉粉，如果采用常规的粘胶直接粘接，粘接不牢固，所以需要在隔热柔性材料层表面添加改善隔热柔性材料层粘胶能力的结构。本技术将表面覆膜层附着在隔热柔性材料层的表面，改善隔热柔性材料层表面的粘结特性，使其能通过胶层与高温耐火材料层粘结。表面覆膜层可以看成是隔热柔性材料层的预处理层，确保外侧的胶层能与隔热柔性材料层胶粘固定，利于提升模组整体机械强度。此方案虽然增加了表面覆膜层，结构看似复杂，但是工艺上容易实现，制作方便，成本不高，是较为优选的技术方案。
[0015]进一步，所述表面覆膜层为PET膜、热溶胶膜或PI膜。
[0016]进一步，所述表面覆膜层为PET膜，其厚度为0.05
‑
0.15mm，其通过在热压温度150
‑
190℃的条件下与所述隔热柔性材料层的表面结合成一体。表面覆膜层优选材质为PET膜，厚度优选为0.1mm，其优选是在180℃、2
‑
5MPa压力下通过热压的方式在隔热柔性材料层表面使两者结合一体，确保隔热柔性材料层的超级气凝胶材质表面具有良好的胶粘性。
[0017]进一步，所述高温耐火材料层为云母或SiO2材料，其厚度为0.15
‑
0.3mm。高温耐火材料层优选为以片状云母或二氧化硅为主的平板层，其一面与隔热柔性材料层紧密贴合，另一面与泡棉紧密胶粘贴合。对电芯燃烧释放的高温可燃气体和火焰进行阻挡，保护隔热柔性材料层免受火焰烧蚀。
[0018]本技术还涉及一种电池模组，包括壳体和设置在壳体内的多个电芯，所述电芯之间或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃结构，其特征在于，包括至少两层相对设置的泡棉(2)以及设置在所述泡棉(2)之间的高温耐火材料层(3
‑
1)，在所述高温耐火材料层(3
‑
1)中夹设有隔热柔性材料层(3
‑
4)。2.根据权利要求1所述一种阻燃结构，其特征在于，所述隔热柔性材料层(3
‑
4)为超级气凝胶，其导热系数＜0.016W/(m
·
K)，厚度为0.3
‑
1.0mm，可压缩率不大于60％。3.根据权利要求2所述一种阻燃结构，其特征在于，所述高温耐火材料层(3
‑
1)为一层，其内部设有空腔，所述隔热柔性材料层(3
‑
4)设置在所述空腔内。4.根据权利要求2所述一种阻燃结构，其特征在于，所述高温耐火材料层(3
‑
1)为至少两层，所述隔热柔性材料层(3
‑
4)设置在所述高温耐火材料层(3
‑
1)之间。5.根据权利要求4所述一种阻燃结构，其特征在于，所述隔热柔性材料层(3
‑
4)的两侧分别通过胶层(3
‑
2)与对应的所述高温耐火材料层(3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：邱春林，肖泽鸿，刘丽荣，
申请(专利权)人：孚能科技赣州股份有限公司，
类型：新型
国别省市：