一种新型热扩散防护电池组总成的制作方法

本发明涉及新能源汽车动力电池包，尤其涉及一种新型热扩散防护电池组总成。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池的安全性问题日益受到关注。电池包热失控防护设计的意义在于保障电动汽车、储能系统等应用场景的安全性、可靠性及可持续发展。电池热失控是指电池内部因短路、过充、机械损伤等原因触发链式放热反应，导致温度急剧升高（可达数百甚至上千摄氏度），进而引发燃烧、爆炸。若防护设计缺失，可能造成人员伤亡、财产损失及环境危害。

2、目前，电池包热失控防护主要通过隔热材料、泄压装置、快速灭火系统等设计来实现，以延缓热失控蔓延速度，为人员逃生和应急处理争取时间。然而，对于圆柱电芯（尤其是大圆柱电芯）而言，由于其特有的结构，热失控防扩散方案相对复杂，主要体现在以下几个方面：

3、第一，热失控传播机制复杂，圆柱电池虽因弧形表面在热失控传播阻断特性上优于方形和软包电池，但大圆柱电芯由于单体能量高，热失控时释放的热量和气体更多，传播速度可能更快，对防护方案的要求更高。热失控的传播不仅涉及电池内部，还可能通过电池间的接触面、气体通道等传播到整个电池系统，增加了防护难度。

4、第二，系统集成度高，大圆柱电芯电池系统通常由大量电芯组成，集成度高、空间紧凑，对热管理系统的设计提出了更高要求。防护方案需考虑电池系统的整体布局、散热通道、安全阀和排气通道的设置等，确保在热失控时能有效控制热量和气体的传播。

5、第三，高能量密度与安全性的平衡，为提高能量密度，大圆柱电芯常采用高镍正极材料和硅碳负极材料，但这些材料热稳定性较差，易引发热失控。现有防护方案往往难以在保证高能量密度的同时，有效提高电池的热稳定性并降低热失控风险。因此，本发明提出一种新型热扩散防护电池组总成用来解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种新型热扩散防护电池组总成，通过设置上耐高温绝缘防火板材以及模组框架凸起结构，可与电芯共同形成专门的热扩散气体通道，使热失控产生的高温气体能够沿预设定向路径快速排出，避免热量在模组内部积聚和蔓延，热失控气体经预设通道从模组上方定向排出，最终通过电池包泄压阀以无明火方式排放至包外，显著降低了起火爆炸风险。

2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种新型热扩散防护电池组总成，包括模组框架主体、电芯、上耐高温绝缘防火板材、下耐高温绝缘防火板材以及模组框架凸起结构；

4、所述模组框架主体内部容纳并固定有多个电芯，所述模组框架主体的表面涂覆有耐温防火材料涂层；

5、所述上耐高温绝缘防火板材设置于模组框架主体的上方，用于覆盖模组框架主体的顶部的开口；

6、所述下耐高温绝缘防火板材设置于模组框架主体的下方，用于覆盖模组框架主体的底部的开口；

7、所述模组框架凸起结构设置于模组框架主体的顶部；

8、所述电芯的顶部设有电芯热扩散防爆阀，所述电芯热扩散防爆阀的泄压端位于模组框架主体的顶部；

9、所述电芯、上耐高温绝缘防火板材以及模组框架凸起结构之间形成热扩散气体通道；

10、所述模组框架主体表面仿形设有热隔离防护层。

11、进一步改进在于：所述模组框架凸起结构对应设置于两排电芯之间，且所述模组框架凸起结构为沿模组框架主体长度方向延伸的单个条形凸肋。

12、进一步改进在于：所述条形凸肋设置位置位于电芯一侧，所述条形凸肋均为平行四边形结构且四角为圆倒角结构。

13、进一步改进在于：所述上耐高温绝缘防火板材和下耐高温绝缘防火板材均为云母板、陶瓷纤维板或气凝胶毡中的一种或多种复合结构。

14、进一步改进在于：所述模组框架主体表面的耐温防火材料涂层为陶瓷基高温绝缘涂层或有机硅耐热涂层。

15、进一步改进在于：所述热扩散气体通道包括沿电芯轴向延伸的纵向通道和沿模组框架主体横向延伸的横向通道，所述纵向通道与横向通道相互连通。

16、进一步改进在于：多个所述电芯在模组框架主体内呈矩阵排列设置，所述模组框架凸起结构与模组框架主体顶部一体成型。

17、进一步改进在于：所述上耐高温绝缘防火板材和下耐高温绝缘防火板材的厚度均为0.5mm-3mm，且所述上耐高温绝缘防火板材和下耐高温绝缘防火板材分别通过卡扣部与所述模组框架主体上的卡槽可拆卸连接。

18、进一步改进在于：所述模组框架主体的表面涂覆的耐温防火材料涂层与所述上耐高温绝缘防火板材构成双层隔热结构，在所述电芯热扩散气体排放时阻断热量向相邻电芯的传导路径。

19、进一步改进在于：所述电芯热扩散防爆阀开启泄压时，气体依次经所述电芯、热扩散气体通道、模组框架主体上方和电池包泄压阀后以无明火形式定向排放至电池包外部。

20、本发明的有益效果为：

21、本发明通过设置上耐高温绝缘防火板材以及模组框架凸起结构，可与电芯共同形成专门的热扩散气体通道，使热失控产生的高温气体能够沿预设定向路径快速排出，避免热量在模组内部积聚和蔓延，热失控气体经预设通道从模组上方定向排出，最终通过电池包泄压阀以无明火方式排放至包外，显著降低了起火爆炸风险。

22、本发明通过模组框架主体表面涂覆有耐温防火材料涂层，结合上耐高温绝缘防火板材和下耐高温绝缘防火板材，在电芯热失控气体排放时能够有效隔绝高温，保证相邻电芯不会因热辐射或热传导而触发连锁热失控。

23、本发明将气体通道与模组框架结构一体化设计，无需额外增加复杂的管道或排气装置，充分利用模组内部空间，有利于电池包的能量密度提升。

1.一种新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：包括模组框架主体（1）、电芯（2）、上耐高温绝缘防火板材（3）、下耐高温绝缘防火板材（4）以及模组框架凸起结构（5）；

2.根据权利要求1所述的一种新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述模组框架凸起结构（5）对应设置于两排电芯（2）之间，且所述模组框架凸起结构（5）为沿模组框架主体（1）长度方向延伸的单个条形凸肋。

3.根据权利要求2所述的一种新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述条形凸肋设置位置位于电芯（2）一侧，所述条形凸肋均为平行四边形结构且四角为圆倒角结构。

4.根据权利要求1所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述上耐高温绝缘防火板材（3）和下耐高温绝缘防火板材（4）均为云母板、陶瓷纤维板或气凝胶毡中的一种或多种复合结构。

5.根据权利要求1所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述模组框架主体（1）表面的耐温防火材料涂层为陶瓷基高温绝缘涂层或有机硅耐热涂层。

6.根据权利要求1所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述热扩散气体通道（7）包括沿电芯（2）轴向延伸的纵向通道和沿模组框架主体（1）横向延伸的横向通道，所述纵向通道与横向通道相互连通。

7.根据权利要求1所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：多个所述电芯（2）在模组框架主体（1）内呈矩阵排列设置，所述模组框架凸起结构（5）与模组框架主体（1）顶部一体成型。

8.根据权利要求4所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述上耐高温绝缘防火板材（3）和下耐高温绝缘防火板材（4）的厚度均为0.5mm-3mm，且所述上耐高温绝缘防火板材（3）和下耐高温绝缘防火板材（4）分别通过卡扣部与所述模组框架主体（1）上的卡槽可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述模组框架主体（1）的表面涂覆的耐温防火材料涂层与所述上耐高温绝缘防火板材（3）构成双层隔热结构，在所述电芯（2）热扩散气体排放时阻断热量向相邻电芯（2）的传导路径。

10.根据权利要求1所述的新型热扩散防护电池组总成，其特征在于：所述电芯热扩散防爆阀（6）开启泄压时，气体依次经所述电芯（2）、热扩散气体通道（7）、模组框架主体（1）上方和电池包泄压阀后以无明火形式定向排放至电池包外部。