[发明专利]一种动力电池系统热失控防护复合材料结构

说明书

本发明公开了一种动力电池系统热失控防护复合材料结构，所述复合材料包括防火隔热层，所述防火隔热层的上下分别至少设有一层补强层，位于上层的补强层的上表面覆有一层隔热层，位于下层的补强层处覆有报警层，报警层处分别设有输入接插件端口和输出接插件端口。复合材料具有柔弹性且柔软，此特性赋予其可曲面贴合亦可一体3D成型，对本就要求空间利用率高的动力电池而言相当友好；产品更加轻量化，且兼具高强度；在热失控事件发生时精准地向BMS或者整车管理系统提供热事件发生示警信号的功能，提醒乘员及时快速疏散到安全地带，提高电池包的安全性。

技术领域

本发明涉及动力电池热失控防护的技术领域，尤其是一种动力电池系统热失控防护复合材料结构，特别涉及复合材料结构。

背景技术

随着续航里程的要求越来越高，新能源的动力电池单体及系统向着高能比化的迈进，相对而言车载的动力电池系统发生热失控可能性却在逐渐增加，同时国家对于热失控引起的热扩散安全事件越来越重视，如何保证动力电池在发生热扩散时的乘员舱热安全及能够在有限的逃生时间内及时给出报警信号是现阶段动力电池企业必须攻克的课题。

现阶段，各公司对动力电池热失控的防护性能要求，所用的电池单体的化学体系及所使用的电池单体形式（软包或方壳或圆柱）不尽相同，其对防护材料的选择也就不尽相同，但市面上仍以云母系材料较多，例如云母板、云母卷及其衍生品。云母板强度高、耐喷射物冲击、耐射流火焰冲击、耐烧蚀、耐爆炸冲击性能较好，但材质偏硬，对所需的安装空间要求较高。云母卷及其衍生品的材质柔性可满足要求，但机械性能相对欠缺，耐冲击性较弱。同时，通常由云母系材料制作的防护结构总成组件，子结构件较多，实际生产中装配繁琐，且其缺少隔热保温作用。

发明内容

为有效解决现下动力电池热失控防护材料中的上述弊端，本发明的目的在于提供一种动力电池系统热失控防护复合材料结构，其兼具柔性，优异的耐冲击性，良好的隔热保温作用及友好的生产装配性（可一体成型所需的结构及曲面贴合），同时具有在热失控发生后提供报警的功用等诸多优点。该复合结构材料可根据电池包内部的空间及动力电池的安全防护性能需求，3D一体成型或分块再装配成型所需的防护罩结构置于动力电池组与上盖之间，阻止热失控向乘员舱的扩散或延长该扩散时间，并在热失控事件发生的及时向外界传递准确可靠的报警信号，提醒乘员舱人员尽快疏散，远离危险源，进而起到提高动力电池安全性的作用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种动力电池系统热失控防护复合材料结构，所述复合材料包括防火层，所述防火层的上下分别至少设有一层补强层，位于上层的补强层的上表面覆有一层隔热层，位于下层的补强层处覆有报警层，报警层处分别设有输入接插件端口和输出接插件端口。

本发明公开了一种动力电池系统热失控防护复合材料结构，其改进之处：

1、本动力电池系统热失控复合材料防护结构兼具高强度、柔软及弹性的特性，且由硅橡胶基材、无机物、相变材料等固化形成的防火层相比传统的同等防火强度的云母板更加轻量化，其密度典型值为ρ=1.4g/cm³。

2、该材料结构同时具有优异的耐喷射物冲击、耐射流火焰冲击、耐烧蚀、耐爆炸冲击，UL94-V0级别的阻燃等性能。

3、可曲面贴合亦可一体3D成型，对本就要求空间利用率高的动力电池而言相当友好。

4、该材料结构能够在T≥1500℃度火焰下持续5分钟后，仍然具有优异的绝缘性能，电阻值R20MΩ。

5、本专利的核心防火层由硅橡胶基材作为骨架，无机物及相变材料作为填充物固化而成，其厚度为H=1.5mm的防火层可耐受T≥1500℃，加氧压P≥1MPa的乙炔火焰冲击t≥30min而不被烧穿，并能保持一定的强度。