[发明专利]具有控温保护功能的电池夹具和大容量电池组

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有控温保护功能的电池夹具和大容量电池组，属于圆柱 形锂电池组温度控制技术领域。

背景技术

随着电子技术的迅猛发展，高比能量，高性能的圆柱形锂离子电池获得了 更广泛的应用。此种电池不仅性能好而且不含有害物质，是绿色电源。它的各 个性能几乎都达到了目前电池所能达到的最好的程度。但是，它储存能量高。 又使用有机电解液，有起火和爆炸的危险，而且也确实发生过此种事故。

电池的安全主隐患主要来自电池的热失控，电池的热反应主要分为反应热、 焦耳热和极化热、这些热又分别来自电池的物理产热和化学产热，那么作为锂 离子电池安全设计和制造上，首要分析产热的机理；从材料上、结构上、体系 上、都会带来电池产热，那么优化控制产热和散热问题便是设计和制造电池安 全的首要，从体系上来看基本分成液态体系、凝胶态体系、固态体系、多孔态 体系每个体系的制造工艺和对电池带来的性能均各有不同，液态体系导电性能 好但安全性上差，凝胶态和准固态安全性能提高了但在倍率性能上又带来了新 的问题，多方面的设计不合理性都会带来电池产热都是影响电池安全的因素。

大容量的锂离子电池组主要由电池夹具和电池单体构成，其中，电池夹具 为绝缘材质，电池夹具上制有用于布置所述电池单体的多个电池安装孔，所述 电池单体布置在所述电池安装孔中，且在每个电池安装孔中均设置有与所述电 池单体相连的金属弹簧片。

大容量电池组起火爆炸的根本原因是电池内部出现热失控。当电池内部温 度超过130℃时，会发生正极物质的分解等一系列猛烈的放热反应，使温度越来 越高，变为热失控，进而起火爆炸。因此如何控制电池的温度就成了大容量电 池组设计的重要问题。

现有大容量电池组的结构中，除了弹簧片是良好导热的金属片外，其余皆 是绝缘绝热材料，热量传递效果不佳。因此温控不良。在大电流充放电和高温 环境中易出现电池温度过高的问题。

发明内容

本发明目的是：为了克服上述问题，提供一种具有控温保护功能的电池夹 具以及使用该电池夹具的大容量电池组，以改善大容量电池组的导热性能，将 电池组温度控制在适当范围内，提高电池组的温度一致性，通过热交换，避免 热量累积于电池组中而降低电池使用寿命或引发电池组热失控。

本发明的技术方案是：一种具有控温保护功能的电池夹具，包括夹具本体， 所述夹具本体上制有用于布置电池单体的若干电池安装孔，所述夹具本体由高 韧性的绝缘导热材料制成。

本发明这种电池夹具在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述绝缘导热材料为阻燃共聚尼龙，其UL94阻燃级别达到V0级，导热系 数在0.2W/(m·℃)以上。

在所述夹具本体上、于任意相邻的四个电池安装孔之间的中央位置均设置 有填料孔，并在所述填料孔中填充有吸热材料或/和灭火剂。

所述吸热材料为吸热相变材料。

所述吸热相变材料有两种，且这两种吸热相变材料在所述夹具本体上交替 排布，这两种吸热相变材料的相变温度分别为50～80℃、80～100℃。

所述相变温度50～80℃的吸热相变材料为石蜡，所述相变温度80～100℃的 吸热相变材料为聚酰胺硬段和脂肪族聚醚软段的共聚物。

所述吸热相变材料为石蜡、金属合金、结晶水合盐或熔融盐。

所述灭火剂为干粉灭火剂。

所述的吸热材料或/和灭火剂被制成圆柱形的吸热柱体之后，再被插设于所 述填料孔内。

一种大容量电池组，包括上述结构的电池夹具以及布置在所述电池夹具上 的众多电池单体。

作为优选，所述电池单体为锂离子电池。

本发明的优点是：

1、本发明将大容量电池组的电池夹具采用绝缘导热材料制成，当电池单体 装入此电池夹具而形成电池组后，充放电中产生的热量就通过电池夹具直接向 周围较快地传递，直至送到外壳(即电池箱的金属外壳)散发出去。大大提高 了电池组的散热性能，将电池组温度控制在适当范围内，避免热量累积。

2、本发明在电池夹具上开设有位于电池安装孔之间的填料孔，并在填料孔 内设置有吸热相变材料，实际应用时，所述吸热相变材料能够吸收电池组充放 电产生的热量，避免热失控，进一步保证了电池组的使用安全。