本发明涉及电动汽车电池系统领域，特别是指一种电池模块的吸热隔热结构。
背景技术：
随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车电池系统的安全问题也得到了越来越多的重视。目前的电动汽车电池系统由众多电芯串、并联而成，相邻电芯之间一般设一层绝缘膜或缓冲泡棉，起到绝缘或者缓冲作用，但是如果某个电芯发生热失控，表面温度超高，会迅速穿过绝缘膜或缓冲棉并将热量传递给相邻单体，从而引起链式热失控扩展，造成燃烧甚至爆炸等安全事故。
为了防止热失控扩散，以避免热失控电芯产生的热量传递给相邻的电芯，现有技术中在两个电芯间设置有隔热结构。但实践证明，在密集的电池模块内很难给隔热结构提供足够的空间，单薄的隔热结构无法彻底阻止热失控的扩散。特别是随着电芯单体容量的提高和能量密度的提高，电芯热失控释放的热量更加巨大，反应温度高达700℃以上，传热温差进一步增大，单纯的隔热结构越来越难满足热失控扩散的要求。
因此，如何阻止热量在相邻电芯之间传播，避免造成安全事故，成为摆在本领域人员面前的一道难题。
技术实现要素：
本发明提供一种电池模块的吸热隔热结构，以解决现有技术中电池模块中相邻的电芯容易发生热失控扩散的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电池模块的吸热隔热结构，包括有装有多个电芯的电池模块，还包括有可产生气体的吸热剂，吸热剂设于电芯之间。
进一步地，吸热剂为可通过反应产生气体的吸热剂。
进一步地，吸热剂为可通过汽化吸热的吸热剂。
进一步地，吸热剂为固体、液体或粉体。
进一步地，吸热剂为水合盐相变材料。
进一步地，吸热剂为灭火剂、硅油、氟化液。
进一步地，还包括有容纳物，容纳物设于电芯间，吸热剂设于容纳物内。
进一步地，容纳物为纤维、泡沫材料、胶体、微胶囊或蜂窝材料。
进一步地，吸热剂外包围设有包装物。
进一步地，包装物在一定压力下能够打开。
进一步地，包装物打开后开口朝上。
进一步地，包装物为塑料、金属或铝塑膜。
进一步地，包装物内设有支撑物，防止电芯热失控时外壳膨胀将吸热剂挤走。
本发明提供了一种电池模块的吸热隔热结构，包括：包装物，包装物内具有第一腔体；吸热剂，设置在第一腔体内，吸热剂可吸热产生气体。
进一步地，吸热隔热结构还包括：容纳物，用于存储吸热剂和隔热，容纳物设置在第一腔体内，容纳物具有多个第二腔体，吸热剂填充在多个第二腔体内。
进一步地，容纳物为多孔隔热材料。
进一步地，吸热剂为水性材料，容纳物具有亲水性；或，吸热剂为油性材料，容纳物具有亲油性。
进一步地，吸热隔热结构还包括：支撑物，用于支撑包装物，支撑物设置在第一腔体内，容纳物设置在支撑物与包装物之间。
进一步地，支撑物包括：多个交叉连接的支撑板，多个支撑板将第一腔体划分为多个分腔体，容纳物设置在多个分腔体内。
进一步地，容纳物呈多层设置在第一腔体内，吸热隔热结构还包括：导热层，导热层设置在相邻两层容纳物之间。
进一步地，包装物的上部具有凹槽，吸热剂产生的气体在一定压力下能够打开凹槽。
应用本发明的技术方案，在电池模块的吸热隔热结构的包装物内设置在吸热时可产生气体的吸热剂，这样将该吸热隔热结构设置在相邻两个电芯之间后，若一个电芯发生热失控，该电芯产生的热量可传导给包装物内的吸热剂，吸热剂在吸收热量之后气化，产生的气体可将大量热量带到电池模块的外部，从而防止损坏的电芯将大量热量传递给相邻的电芯而造成进一步的破坏。因此，通过本发明的技术方案能够降低相邻电芯之间的热量传导，避免热失控扩散，从而保证电池模块的安全。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明提供的电池模块的吸热隔热结构的结构示意图；
图2示出了本发明的第二实施例的结构示意图；
图3示出了本发明的第三实施例的主视剖面图；
图4示出了本发明的第三实施例的俯视剖面图；
图5示出了本发明的第三实施例的侧视剖面图；
图6示出了本发明提供的电池模块的吸热隔热结构的使用参考图；
图7示出了本发明提供的试验一的温度变化图；
图8示出了本发明提供的试验二的温度变化图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、电芯；2、密封袋；3、胶体；4、泡沫塑料；
10、包装物；11、凹槽；20、吸热剂；30、容纳物；40、支撑物；50、导热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示的本发明一种电池模块的吸热隔热结构，包括有装有多个电芯1的电池模块和密封袋2，密封袋2内设有胶体3和可产生气体的吸热剂，本实施例中，所述可通过产生气体吸热的吸热剂为硅油(环状聚二甲基硅氧烷，沸点为101℃)，硅油容纳设于胶体3中，本实施例中，密封袋2为塑料；当电芯1发生热失控时，产生大量热量，温度也急剧升高，当升至硅油沸点101℃以上时，密封袋2内的硅油汽化吸收电芯1大量的热量，并且吸收电芯1周围的热源所产生的热量，防止电芯1过热引起的燃烧甚至爆炸等事故。
如图2所示的本发明第二实施例一种电池模块的吸热隔热结构，包括有装有多个电芯1的电池模块和密封袋2，密封袋2内设泡沫塑料4，泡沫塑料4内设有硅油，泡沫塑料4具有一定强度，作为硅油的支撑物，在电芯1热失控膨胀时可起到支撑作用，防止密封袋2中的硅油被电芯1的外壳挤走。
如图3至图6所示，本发明的第三实施例提供了一种电池模块的吸热隔热结构，该吸热隔热结构包括包装物10和吸热剂20。其中，包装物10内具有第一腔体，吸热剂20设置在第一腔体内，吸热剂20可吸热产生气体。
应用本实施例的技术方案，在电池模块的吸热隔热结构的包装物10内设置在吸热时可产生气体的吸热剂20，这样将该吸热隔热结构设置在相邻两个电芯之间后，若一个电芯发生热失控，该电芯产生的热量可传导给包装物10内的吸热剂20，吸热剂20在吸收热量之后气化，产生的气体可将大量热量带到电池模块的外部，从而防止损坏的电芯将大量热量传递给相邻的电芯而造成进一步的破坏。因此，通过本发明的技术方案能够降低相邻电芯之间的热量传导，避免热失控扩散，从而保证电池模块的安全。
在本实施例中，吸热隔热结构不但具有隔热的功能，而且具有通过气化反应快速散热的功能，因此能够通过将发生热失控电芯的热量带到电池模块的外部的方式和隔热的方式共同防止发生热失控电芯的热量传递给相邻的电芯，从而保证相邻电芯的安全，避免发生安全事故。而且，由于本实施例提供的吸热隔热结构的吸热和隔热的性能较高，在厚度比较薄的情况下就能够起到良好的防止热失控扩散的效果，因此，通过本实施例的技术方案还能够提高电池模块的紧凑性，减小电池模块的体积。
在本实施例中，吸热剂20可以采用固体、液体或粉体材料。为了提高吸热效果，吸热剂20应该选用可气化的高潜热的相变吸热材料。在使用液体材料时，液体材料的选择应该为液体的沸点在电池模块的正常工作温度以上，以保证当电芯发生异常大量放热时才发生吸热气化。例如，可以将吸热剂20设置为氟化液、硅油、水或水凝胶。其中，氟化液不导电、不可燃，不易与电池模块内结构发生反应，因此不会腐蚀金属结构。硅油不导电、闪点高、不易燃、不易与电池模块内结构发生反应，因此不会腐蚀金属结构。水或水凝胶成本低、不可燃，但在发生泄漏时会导电并腐蚀金属结构，因此需要提高包装物10密封的可靠性。
还可将吸热剂20设置为水合盐相变材料或灭火剂。其中，水合相变材料是一种水合物，例如无机相变材料na2so4·10h2o，该材料在32.4℃时发生融化，融化成水溶液的过程中吸收大量的热，再进一步吸热时会气化带走大量的热量。将其应用于吸热隔热结构中，在电池模块正常工作发热时通过固液相变吸热降温，在发生热失控时通过液体的气化吸热降温。
吸热剂20设置为灭火剂时可采用干粉灭火剂或液体灭火剂。其中，干粉灭火剂吸热分解，能产生co2阻燃气体，因此具有吸热和灭火作用，但会有一定的固体残留物。液体灭火剂可以选择四氟二溴乙烷，四氟二溴乙烷不导电、不可燃，不易与电池模块内结构发生反应，不会腐蚀金属结构，但沸点较低，需要加压包装。
如图3至图6所示，吸热隔热结构还包括容纳物30，容纳物30用于存储吸热剂20和隔热，容纳物30设置在第一腔体内，容纳物30具有多个第二腔体，吸热剂20填充在多个第二腔体内。当吸热剂20吸热气化并排出到电池模块后，可带走损坏电芯释放的大量热量，然后包装物10内仍留有容纳物30，这样可以通过容纳物30继续起到隔热的作用。如此设置可使吸热隔热结构具有更好的隔热效果，从而更好地防止发生热失控的电芯将热量传递给相邻的电芯，保证电池模块的安全。而且，如此设置可在安装空间较小的情况下起到良好的吸热隔热效果，从而可以提高电池模块的安全性和紧凑性。
在本实施例中，可以将容纳物30设置为内部有很多细小孔洞或缝隙的结构，这些孔洞或缝隙即为第二腔体，吸热剂20填充在孔洞或缝隙中，这样容纳物30可通过毛细作用或粘附作用使吸热剂20分布于容纳物30内部，以使容纳物30不易堆积和流动。当吸热剂20气化吸热排放出去后，还可通过孔洞或缝隙的分隔使空气难以流动，从而起到隔热的效果。而且，在本实施例中，可以将容纳物30的孔洞或缝隙设置为相互连通的结构，这样能够便于吸热剂20的充分填充以及气体和热量的充分排放。
在本实施例中，容纳物30可以设置为多孔性或纤维型的隔热材料，例如玻璃纤维保温棉、陶瓷纤维保温棉、二氧化硅气凝胶毡或二氧化硅气凝胶。可以通过一定的处理工艺将吸热剂20填充或浸润到隔热材料中，使吸热剂20与隔热材料充分结合。在选择材料时应该注意材料性能的匹配，例如，对于水性吸热剂20则采用亲水性隔热材料，对于油性吸热剂20则采用亲油性隔热材料。当吸热剂20为固体或粉体时则不需要隔热材料有良好的亲水性或亲油性。如此设置可以增加吸热剂20与隔热材料的结合效果，从而提高吸热隔热结构的性能。
需要指出的是，通常来讲隔热材料一般都要求疏水和抗水汽渗透的。这是因为水的导热系数远高于隔热材料的导热系数，在常规使用环境下若隔热材料吸水其导热系数会增加，这会影响隔热材料的隔热性能。而在本实施例中，隔热材料的使用温度较高，并不强调隔热材料的疏水性，而且对于液体吸热剂20，隔热材料反而需要有良好的亲水性或亲油性。而且，为了增加吸热剂20与隔热材料的结合效果，本实施例中的隔热材料应该具有良好的渗透性。
如图3和图4所示，吸热隔热结构还包括支撑物40，支撑物40用于支撑包装物10，支撑物40设置在第一腔体内，容纳物30设置在支撑物40与包装物10之间。通过设置支撑物40可以对包装物10进行支撑，从而加强吸热隔热结构的整体结构强度。电芯在热失控时会发生膨胀，这样可防止电芯的膨胀将包装物10内的吸热剂20直接挤出到包装物10外而不能起到应有的吸热效果。因此，通过设置支撑物40能够提高吸热隔热结构的可靠性，以保证吸热隔热结构的吸热和隔热的效果。支撑物40的材料可以选择为强度较高的塑料或陶瓷等材料。
具体地，支撑物40包括多个交叉连接的支撑板，多个支撑板将第一腔体划分为多个分腔体，容纳物30设置在多个分腔体内。如此设置可以使多个支撑板分布到包装物10的不同位置，从而对包装物10的不同位置形成有效的支撑，而且，多个支撑板交叉连接一方面能够提高支撑物40的结构强度，另一方面能够减小支撑物40的体积，从而在有限的第一腔体内设置更多的吸热剂20。这样可使吸热隔热结构既有良好的吸热隔热性能又有较高的结构强度。
如图4所示，图中吸热隔热结构的包装物10的上侧壁和下侧壁可以理解为用于与电芯连接或抵接。可以将支撑物40的上端面与包装物10的上侧壁连接或抵接，并将支撑物40的下端面与包装物10的下侧壁连接或抵接，这样能够对包装物10形成更好的支撑效果，防止包装物10内的吸热剂20被挤出。
如图4和图5所示，在本实施例中，可以将容纳物30呈多层设置在第一腔体内，吸热隔热结构还包括导热层50，导热层50设置在相邻两层容纳物30之间。这样导热层50可与包装物10内不同位置的吸热剂20接触，当电芯鼓胀不能与包装物10充分接触时，对包装物10不能均匀传热，此时可通过导热层50将热量充分传递给不同的位置的吸热剂20，以使不同位置的吸热剂20均能吸热气化，并且能够防止局部的吸热剂20耗尽后不能再有效吸热而将过多的热量传递给相邻电芯。因此，通过设置导热层50能够提高吸热隔热结构传热的均匀性，从而更好地起到吸热气化和放热的效果，提高电池模块的安全性。导热层50的材料可以选择导热效果好的金属材料或石墨等材料。
如图3所示，包装物10的上部具有凹槽11，吸热剂20产生的气体在一定压力下能够打开凹槽11。在凹槽11的位置包装物10的强度较低，这样当吸热剂20吸热产生气体时包装物内压力上升，当达到预定值时，气体将在凹槽11处顶开并形成开口，这样在电池模块正常工作时可保证吸热隔热结构的密封性，在电池模块的电芯发生热失控时可便于气化后的吸热剂以及热量的排出。而且，如此设置可以将气体从预定位置即包装物10的上部排出，这样可以便于设置气体的排放路径并减少排放路径的长度。
在本实施例中，包装物10的材料可以选择塑料、金属或铝塑膜。例如，可以将包装物10设置为塑料包装袋，通过热压工艺进行封边。在凹槽11的位置可以将塑料的厚度设置为比其他位置薄一些，或者将热压的强度设置低一些，以实现在凹槽11处的定向打开。包装物10在凹槽11处的打开压力可根据包装物10以及吸热剂20的材料性能进行设置。
为了便于理解本发明提供的吸热隔热结构的工作原理，下面结合图6对吸热隔热结构的工作过程进行说明：
如图6所示，图中吸热隔热结构的左侧壁可以理解为设置有热失控的电芯，吸热隔热结构的右侧壁设置有正常的电芯。左侧电芯释放的热量优先传导到第一腔体内左侧的容纳物30，容纳物30内的吸热剂20吸热气化，当气体达到一定压力后将包装物10的上部顶开并形成开口，这样气体携带大量的热量从开口中排出，防止左侧电芯的热量向右侧的电芯传导，当容纳物30内的部分或全部吸热剂20气化之后，容纳物30仍然会起到隔热的作用，从而进一步阻碍左侧电芯的热量向右侧的电芯传导。因此，通过本发明的技术方案能够降低相邻电芯之间的热量传导，避免热失控扩散，从而保证电池模块的安全。
为了便于了解本发明提供的吸热隔热结构的实际使用效果，下面通过对比试验进行说明：
如图6所示，在两块相邻的电芯1之间设置不同的吸热隔热结构，通过加热方式使左侧的电芯1发生热失控，并在图中四个不同的测量点分别测量t1、t2、t3以及t4的温度变化。
试验一：在两个电芯间采用1mm厚的普通的玻璃纤维保温棉进行隔热。温度变化曲线如图7所示，其中纵坐标表示温度，横坐标表示时间。在200s左右开始加热；在550s左侧电芯在加热作用下温度t1上升到300℃左右时发生热失控；右侧电芯表面温度逐渐上升，在左侧电芯热失控后700s左右后同样发生了热失控。所以普通的吸热隔热结构可以在一定程度上减缓热量的传导，能够延缓热失控的过程，但不能完全阻止热失控的扩散。
试验二：在两个相邻电芯间采用1mm厚的本发明提供的吸热隔热结构：在包装物10内设置含有吸热剂20的玻璃纤维保温棉。温度变化曲线如图8所示，其中纵坐标表示温度，横坐标表示时间。在200s左右开始加热；在550s左侧电芯在加热作用下温度t1上升到300℃左右时发生热失控；吸热剂20迅速吸热温度上升，同时右侧电芯表面温度上升到吸热剂20相变温度附近时开始减缓上升；直到吸热剂20耗尽之后，右侧电芯表面温度继续上升，但由于吸热剂20带走了大量热量，并且容纳物30具有隔热作用，右侧电芯的温度没有上升到发生热失控的触发温度，右侧电芯最终没有发生热失控。
由以上对比试验可以得知，通过本发明提供的吸热隔热结构能够有效降低相邻电芯之间的热量传导，避免热失控扩散，从而保证电池模块的安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。