本发明专利技术涉及一种电池单元模块和电池单元装置，所述电池单元模块包括多个扁平的电池单元(1)、可压缩的气凝胶层(17)、至少一层相变材料PCM层(18)、电路布置、至少两个压缩板(11)、压缩装置(12)及隔离层(19)，所述多个扁平的电池单元(1)并排排列成电池组，所述可压缩的气凝胶层(17)位于至少两个所述电池单元(1)之间，所述电路布置具有电池单元管理电子器件(14a)，能够与多个所述电池单元(1)操作性连接，所述至少两个压缩板(11)设置在所述电池组的相对侧，所述压缩装置(12)在电池压缩方向(CD)上可操作，用于将所述压缩板(11)之间的所述电池组保持在一起，所述隔离层(9)设置在所述电池组和所述电路布置之间。述电池组和所述电路布置之间。述电池组和所述电路布置之间。
【技术实现步骤摘要】
电池单元模块和电池单元装置
[0001]本专利技术涉及电池单元模块和由多个电池单元模块组成的电池单元装置。
技术介绍
[0002]现有技术文件EP 2 759 019 B1描述了电池中的(电池)单元可能以一种称为热失控的放热过程的形式失效。电池单元中的热失控过程可能是由电池单元的制造缺陷、不当处理或滥用或者其他任何能够提高电池温度的因素引起的，或者由将电池暴露在外部的高温下引起的。这种高温通常会导致电池单元中的反应速率增加，从而导致电池单元的温度进一步上升，进而使电池单元的反应速率也进一步增加。由于这种所谓的热失控过程，电池中的电池单元会向电池单元周围区域释放大量的热量和/或气体。
[0003]多个电池单元通常需要达到更高的电压并储存足够的能量，以使电池有效地实现其预期的用途。由于电池的电池单元通常紧密地排列在一起，如果电池单元组合体或电池单元装置的一个电池单元出现热失控，该热失控的电池单元的高温会引发附近的电池单元出现热失控。这样的过程可能会导致附近的电池单元释放热量，并将热失控过程传递到电池中的其余电池单元，导致电池发生级联故障，并从电池单元内释放出大量的能量和/或气体。
[0004]为了减少级联热失控的风险，EP 2 759 019 B1提出了一种电池，包括多个排成列的电池单元，该电池具有第一电池单元和第二电池单元的交替系列。该电池还包括具有凸缘的第一热母线，第一热母线的每个凸缘用于与第一电池单元中的一个电池单元电连接；以及具有凸缘的第二热母线，第二热母线每个凸缘用于与第二电池单元中的一个电池单元电连接。第二热母线不与第一热母线电连接，单绝缘体与每个电池单元接触并用于防止每个第一电池单元与相邻的第二电池单元之间的直接物理接触。这样的电池设计尤其存在着空间利用不充分的问题，因此功率重量比相对较低，这对于航空用途来说是不利的。
[0005]有必要设计一种进一步改进的电池，这种电池能够更好地利用空间，从而提高功率重量比，这对航空用途尤其重要(优选是作为电动飞机推进装置的动力电池单元)，据此，即使不改善热失控避免特性，至少也能保持。
技术实现思路
[0006]该目的是通过本专利技术提供的电池单元模块和本专利技术提供的电池单元装置实现的。
[0007]有利的进一步实施例在各自的从属方案中被限定。
[0008]根据本专利技术的电池单元模块包括：多个在电池组内并排排列的扁平的电池单元；至少两个所述电池单元之间有可压缩的气凝胶层；至少一层相变材料PCM层；具有与多个所述电池单元操作连接的电池单元管理电子器件的电路布置；至少两个设置在所述电池组的相对侧面的压缩板；在电池单元压缩方向上可操作的压缩装置，该压缩装置用于将电池组保持在所述压缩板之间；以及布置在所述电池组和所述电路布置之间的隔离层。
[0009]所述压缩装置能够对电池单元进行紧密地包装，从而提高空间的利用率。所述PCM
可以吸收特定电池单元在热失控期间产生的热量，从而保护其他电池单元。所述可压缩气凝胶可以提供热传导阻力，并允许电池单元在热事件中压缩和膨胀，同时，对于所述电池单元模块的总重量来说几乎可以忽略不计。这生成了改进的电池单元模块。
[0010]根据IUPAC的定义，气凝胶是由微孔固体组成的凝胶，其中的分散相是气体，而不是液体。
[0011]在这里和下文中，相变材料(PCM)是在相变时释放/吸收相对大量能量的物质，以提供有用的热量/冷却。一般来说，相变是从物质的前两种基本状态之一，即固体和液体，过渡到另一种。相变也可能是在非经典物质状态之间，如晶体的一致性，即材料从符合一种晶体结构到符合另一种晶体结构，这可能是较高或较低的能量状态。
[0012]根据本专利技术，电池单元装置或电池单元组合体包括多个如上定义的电池单元模块。这生成了改进的电池单元装置。
[0013]在根据本专利技术的电池单元模块的实施例中，所述电池单元模块内的电池单元的数量限定为n，优选n<＝20，更优选n<＝15，最优选n＝10。
[0014]通过这种方式，人们可以在独立的模块中设置多个安全的传播电池单元(例如，占给定的模块中的电池单元总数的20％(四舍五入))，并可以创建具有最低数量的电池单元的电池包，这些电池单元可能同时受到触发事件，该触发事件可能导致高能量的释放(气体、火灾等)，同时内在地降低传播的可能性。
[0015]破坏热失控的触发和传播情况可以确定热失控传播的可能性。我们选择最有利的配置，该配置允许每个电池单元模块装入最大数量的电池单元，同时减少在热事件和环境条件中因热负荷和机械负荷所需的质量。
[0016]在根据本专利技术的电池单元模块的实施例中，所述电池单元设计成软包电池单元。这样的电池单元可以很容易地堆叠起来，因此可以优化空间的使用。
[0017]在根据本专利技术的电池单元模块的实施例中，每一对电池单元之间都有两层气凝胶层，优选在所述电池组最外层的电池单元和与之相邻的压缩板之间还有一个额外的气凝胶层。
[0018]这在成对的电池单元之间增强了热传导阻力，同时提高了电池单元压缩和扩展的可能性。
[0019]在根据本专利技术的电池单元模块的实施例中，压缩板之间通过压缩杆连接在一起，优选是在电池组的每一侧至少有两个压缩杆。
[0020]这提供了简单和轻量化的方式来机械地将电池单元固定在给定的电池组中。
[0021]为了保护电池单元免受外部冲击，在根据本专利技术的电池单元模块的实施例中，所述压缩板具有倾斜的边缘，它们至少部分地将电池单元横向包围。此外，所述倾斜边缘可用于容纳所有必要的紧固件，以组装本文所述的电池单元模块的不同组件。
[0022]在根据本专利技术的电池单元模块的另一个实施例中，每一对电池单元之间设置有PCM层，优选是在上述提到的两层气凝胶层之间设置有PCM层，优选在最外面的电池单元和与之相邻的压缩板之间设置有一个附加的PCM层，最优选是在任何气凝胶层的外侧设置PCM层。
[0023]由于多层PCM的存在和位置，这样的实施例可以改善热吸收。
[0024]在根据本专利技术的电池单元模块的另一个实施例中，所述电路布置，优选包括印刷
电路板PCB，电路布置位于所述电池组的外侧，电路布置优选位于与所述压缩方向平行的平面内。
[0025]这种类型的电路布置可以很容易操作。由于它的位置在电池单元组的外侧，它可以受到保护不受热失控期间产生的热量影响。优选的是，所述电路布置至少有两个不同的连接方向，以允许将电池单元模块的电池单元与其他电池模块的电池单元串联或并联。
[0026]在根据本专利技术的电池单元模块的另一个实施例中，所述隔离层包括在所述电池组和所述电路布置之间的热
‑
机械绝缘层，优选为夹层不导电的板(例如，编织陶瓷)的形式，该板包括封装有PCM层的绝缘材料(例如，气凝胶)，该PCM层可以吸收高温余热。
[0027]这种实施例已经被证明是有用的，因为它提供了热保护和机械保护，特别是对所述电路布置(例如，P本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池单元模块，其特征在于，包括：多个扁平的电池单元(1)，所述多个扁平的电池单元(1)并排排列成电池组；可压缩的气凝胶层(17)，所述可压缩的气凝胶层(17)位于至少两个所述电池单元(1)之间；至少一层相变材料PCM层(18)；电路布置，所述电路布置具有电池单元管理电子器件(14a)，所述电路布置与多个所述电池单元(1)操作性连接；至少两个压缩板(11)，所述至少两个压缩板(11)设置在所述电池组的相对侧；压缩装置(12)，所述压缩装置(12)在电池压缩方向(CD)上可操作，用于将所述压缩板(11)之间的所述电池组保持在一起；以及隔离层(19)，所述隔离层(9)设置在所述电池组和所述电路布置之间。2.根据权利要求1所述的电池单元模块，其特征在于，所述电池单元模块(10)内的电池单元(1)的数量限定为n，优选地，n<＝20，更优选地，n<＝15，最优选地，n＝10。3.根据权利要求1或2所述的电池单元模块，其特征在于，每一对电池单元(1)之间有两层所述气凝胶层(17)，优选地，所述电池组最外层的电池单元(1)和与之相邻的压缩板(11)之间有一个额外的气凝胶层。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池单元模块，其特征在于，所述压缩板(11)之间通过压缩杆(12)连接在一起，优选地，在所述电池组的每一侧至少有两个压缩杆(12)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单元模块，其特征在于，每一对电池单元(1)之间设置有PCM层(18)，优选地，在根据权利要求3所述的两层气凝胶层(17)之间设置有PCM层(18)，优选地，在最外侧的电池单元(1)和与之相邻的压缩板(11)之间设置有一个额外的PCM层(18)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单元模块，其特征在于，所述电路布置优选为印刷电路板PCB(14)的形式，所述电路布置位于所述电池组的外侧，优选地，所述电路布置位于与所述压缩方向(CD)平行的平面内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单元模块，其特征在于，所述隔离层(19)包括位于所述电池组和所述电路布置之间的热
‑
机械绝缘层，优选地，所述隔离层为夹层不导电的面板(例如陶瓷编织)的形式，该面板包括封装有PCM层的...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：沃科波特有限公司，
类型：发明
国别省市：
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