本實用新型屬于電池技術領域，更具體地，涉及一種具有防災害系統(tǒng)的動力電池模組。

背景技術：

從2014年開始，國內新能源汽車銷量增長進入快車道，對動力電池的需求不斷增長。然而，動力電池的安全性是制約其在電動汽車上使用的關鍵因素。通常，電池的內部發(fā)生短路，以及在高功率下易造成溫度不均衡性，同時使溫度升高是影響動力電池安全的重要原因。針對電池內部短路問題，通常采用針刺試驗來模擬內部短路，當外界物體穿破電池時，由于刺穿隔膜造成了正負極的短接而發(fā)生化學反應，從而使電池內部的溫度快速升高。一旦電池內部處于高溫時就來不及向外散熱，使得反應更加劇烈，甚至會出現(xiàn)漏液，冒煙等現(xiàn)象。嚴重時可導致電池內部發(fā)生劇烈的燃燒而爆炸。因此，針對以上現(xiàn)象，亟需開發(fā)一種既能通過針刺實驗又能避免熱失控的動力電池。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目在于克服現(xiàn)有技術中電池的內部短路和在高功率下溫度的不均衡性和易升溫的問題，提供一種具有防災害系統(tǒng)的動力電池及電池模組。該動力電池模組具有緊湊的結構，電池輕量化，循環(huán)周期長，成本相對較低的優(yōu)點；動力電池模組中填充的相變材料作為碰撞物時的緩沖體和溫度的吸收體，可避免外界金屬等尖銳物體刺破電池腔體，并實現(xiàn)整個電池模組溫度的均一性。

本實用新型上述目的是通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種具有防災害系統(tǒng)的動力電池模組，包括單體電池和電池模塊，所述單體電池包含電池芯、電池芯外壁、相變材料、溫度傳感器、殼體和底座，所述電池模塊包含框體、相變材料、通風孔道和頂蓋。

所述電池單體與框體之間填充相變材料。

所述單體電池的殼體與電池芯之間填充相變材料。

上述框體上設置有通風孔道，所述通風孔道上端設置凸臺，所述頂蓋上設置與通風孔道上的凸臺相對應的凹槽，所述凸臺與凹槽相接可實現(xiàn)良好密封。

上述底座設置外螺紋，所述電池芯的上端設置外螺紋，所述殼體的下端和殼體的上端設置內螺紋，所述單體電池是電池芯由底座和殼體以螺旋方式固定。

所述的溫度傳感器用導熱膠固定在電池芯外壁表面。

所述的導熱膠為有機硅導熱膠或導熱硅脂。

本實用新型中所述的相變材料具有在一定溫度范圍內改變其物理狀態(tài)的能力，以固－液相變?yōu)槔?，在加熱到熔化溫度時，就產生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，相變材料吸收并儲存大量的潛熱；當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內要散發(fā)到環(huán)境中去，進行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。

本實用新型是將框體和電池單體之間填充相變材料，根據(jù)上述相變材料性能特點，通過框體里面設有的通風孔道來散發(fā)出相變材料所吸收的熱量以控制溫度的均一性。殼體和電池芯之間填充相變材料，是利用相變材料儲能的優(yōu)點和可作為尖狀物碰撞時的緩沖體的特點，相變材料的相變點根據(jù)不同的動力設備選取最佳溫度。采用具有低密度，強度高，高導熱系數(shù)的碳纖維和玻璃纖維制成輕量化、強度高、導熱和散熱快的殼體，該殼體可抵擋受壓，車體碰撞和針刺等實驗的考驗。溫度傳感器通過導熱膠固定在塑膠表面，隨時查看電池內部溫度。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1.散熱作用：本實用新型提供的具有防災害系統(tǒng)的動力電池模組，是用相變材料填充在框體和電池單體之間，通過相變材料先蓄熱，進行熱量緩沖，然后通過通風孔與外界環(huán)境進行熱交換實現(xiàn)散熱的目的。在電池短路以及高功率下，相變材料能迅速吸收所產生的大量熱量，從而避免電池內部惡性的連鎖反應，使電池內部處于高溫時能及時降溫和均溫；同時，溫度傳感器通過導熱膠固定在電池芯外壁表面，能隨時檢測到電池單體的溫度示數(shù)，可以隨時查看電池內部溫度。

2.緩沖作用：本實用新型的相變材料可以起到尖狀物碰撞時的緩沖作用，相變材料中的月桂酸、硬脂酸或石蠟是一種柔性物質，而阻燃劑是一種具有一定硬度的物質，加上相變材料填充在殼體和電池芯之間起到緩沖作用。

3.穩(wěn)定作用：電池單體通過塑膠表面的螺紋固定在框體和底座的螺孔中，避免動力電池在運行過程中顛簸等引起電池晃動。

4.輕量化和耐用性：本實用新型的電池芯外壁采用具有低密度(1.76～1.80g/cm^-3)、強度高(強度為1000兆帕)以及高導熱系數(shù)(700W/cm)的碳纖維和玻璃纖維，有利于該裝置的輕量化，在長循環(huán)壽命等優(yōu)勢下了實現(xiàn)電池災害防控性。

附圖說明

圖1為本實用新型具有防災害系統(tǒng)的電池模組的整體圖。

圖2為本實用新型具有防災害系統(tǒng)的電池模組的俯視圖和剖面圖。

圖3為電池單體的剖面圖、局部圖和整體圖。

附圖標記：頂蓋1，電池單體2，框體3，凹槽11，通風孔道31，電池單體2，單體電池孔32，電池芯21，電池芯的外壁22，相變材料33，殼體23，溫度傳感器25，底座24。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型做進一步地詳細說明，通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，但不應理解為對本實用新型的限制。

本實用新型在框體和電池單體之間填充相變材料，通過相變材料先蓄熱，進行熱量緩沖，然后通過通風孔道與外界環(huán)境進行熱交換實現(xiàn)散熱的目的。采用能承受外界壓力的玻璃纖維，碳纖維制成的殼體且相變材料在針刺實驗和碰撞實驗過程中充當壓力的緩沖體。相變材料與電池單體構成一體，能夠使動力電池在極其惡劣的環(huán)境下實現(xiàn)最佳溫度，而且能保持電池單體溫度的均衡性。

針對本實用新型的實施方式進行如下具體描述：

圖1為本實用新型具有防災害系統(tǒng)的動力電池的整體圖。圖2是本實用新型具有防災害系統(tǒng)的電池模塊的俯視圖和剖面圖。如圖所示，動力電池模塊主要由頂蓋1，電池單體2，框體3組成，其中頂蓋1設置凸臺，框體3設置凹槽11，凹槽11和頂蓋1上的凸臺可實現(xiàn)良好密封。

頂蓋1和框體3采用導熱和耐熱性能良好的碳纖維和玻璃纖維制成。

相變材料33填充在框體3和電池單體孔32之間以吸收電池單體2所產生的熱量實現(xiàn)電池單體溫度的均一性。

通風孔道31與框體3一起成型，通風孔道31上端設置凸起，頂蓋1上相應的通風孔道設置凹槽11，凹槽和凸臺可實現(xiàn)良好密封。通風孔道位置分布和數(shù)量按單體電池分布而定。

圖3是電池單體的剖面圖、局部圖和整體圖。如圖3所示，電池芯21的外壁由塑膠22制成，而塑膠22主要成分是高導熱系數(shù)碳纖維和玻璃纖維。相變材料33填充電池芯21和殼體23之間，可作為尖狀物等物體碰撞時的緩沖體和溫度的吸收體。殼體23由碳纖維和玻璃纖維組成。

相變材料33為0.5g石墨，0.5g氮化硅或碳化硅的混合物；

或為0.5g石墨，0.5g氮化硅或碳化硅，5g月桂酸的混合物；

或為0.5g石墨，0.5g氮化硅或碳化硅，5g硬脂酸的混合物；

或為0.5g石墨，0.5g氮化硅或碳化硅，5g石蠟的混合物。

電池芯外壁22表面附有溫度傳感器25，能隨時查看電池單體2的溫度示數(shù)。底座24設置外螺紋，電池芯21上端設置外螺紋，殼體23的下端和上端分別設置內螺紋，通過外螺紋和內螺紋相接可將電池芯21由底座24和殼體23以螺旋方式將單體電池固定，避免動力設備在運行過程中顛簸等引起電池單體晃動。

上述為本實用新型具體的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾或替換，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。