电池系统的制作方法

1.本发明涉及电池安全领域，具体是一种电池系统。


背景技术：

2.锂离子电池以能量密度高、循环寿命长、对环境友好等优势而在各领域得到推广。虽然性能优异，但锂离子电池存在热失控风险，一旦发生热失控，锂离子电池会在短时间内释放出大量热，并有发生连锁反应的可能，进而引发火灾爆炸事故。
3.锂离子电池在特种电源中的应用包括艇用电池组，当锂离子电池作为舰艇唯一的动力来源时，如果其发生严重热扩散甚至起火，不仅会导致舰艇失去动力，还会波及舰艇中的有效载荷和人员生命安全，后果不堪设想。锂离子电池组配备的冷却系统多为风冷或液冷，其中风冷散热效率较低，液冷大多需要配置冷却装置，但为提高舰艇有效载荷种类，艇用电池对体积能量密度要求较高，通常不具备配置冷却装置的条件。
4.目前锂离子电池组已逐渐开始将灭火装置作为常规配置，灭火装置可分为主动触发和被动触发两种：主动触发需要接收电信号，如果热失控导致通讯线路熔断则无法启动灭火装置；被动触发多采用热敏线等需要明火引燃的触发装置，具有一定滞后性且无法兼顾电池组内全部空间，尤其对三元体系锂离子电池热失控而言其作用并不理想。此外，艇用电池组通常能量密度较高，与其适配的灭火装置也会额外占用较大的体积空间。


技术实现要素：

5.为了提高电池组的安全性，本发明提供了一种电池系统。
6.本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
7.电池系统，包括壳体，所述壳体由支撑组件分隔为若干腔体，所述腔体中设置有多个电气连接的单体电池，各腔体间的单体电池也电气连接，同一腔体中的单体电池间还设置有隔离件，所述腔体中填充有热失控抑制剂，所述腔体间设置有供热失控抑制剂流通的通道，所述壳体上还设置有泄压阀。
8.进一步地，所述热失控抑制剂将所有单体电池全部浸没。
9.进一步地，所述热失控抑制剂沸点为70℃～100℃，汽化潜热不低于100kj/kg，热导率不低于0.06w/(m
·
k)，比热容不低于1100j/(kg
·
k)。
10.进一步地，所述泄压阀阈值为12.5kpa～18kpa。
11.进一步地，所述壳体上还设置有加强结构。
12.本发明相比于现有技术具有的有益效果是：
13.电池系统内全部单体电池浸于热失控抑制剂中，由于热失控抑制剂为导热的电介质流体，在起到绝缘隔离作用的同时，通过舰艇行进过程中导致的流体晃动加速导热，将电池组工作时产生的热量传导至壳壁进行散热，维持电池组内温度场的一致性。当单体电池发生热失控时，隔离件阻断热量蔓延，保护相邻单体电池。腔体为开放式设计，即单体电池可利用整个电池系统内填充的热失控抑制剂，当单体电池热失控使其附近温度超过热失控
抑制剂沸点时，热失控抑制剂汽化由泄压阀排出，并带走热量，直至该单体电池热失控反应结束，同时也能够起到防止热失控蔓延和灭火的作用。本发明所述热失控抑制系统为被动触发，电池系统内任一处温度超过热失控抑制剂沸点即可使其汽化吸热。此外，本发明所述热失控抑制系统充分利用电池组内剩余空间，无需额外配置灭火剂容器或冷却系统，适用于潜艇、无人潜航器等对体积能量密度和安全性要求高的水下设备。
附图说明
14.图1为电池系统结构示意图；
15.图2为腔体中单体电池结构示意图；
16.图3为腔体结构示意图；
17.附图说明：10、模组，101、单体电池，102、腔体，103、隔离件，20、壳体，201、支撑组件，202、加强结构，30、泄压阀，40、热失控抑制剂。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.如图1所示，电池系统，包括壳体20，所述壳体20由支撑组件201分隔为若干腔体102，所述腔体102中设置有多个电气连接的单体电池101，单体电池之间可以进行串联或并联，连接方式可以是通过导线连接或通过焊接导电件进行连接，单体电池为锂离子电池，其形态可以是软包锂离子电池、方形锂离子电池或圆柱锂离子电池，为了便于描述，将单体电池101及腔体102的共同结构统称为模组10；各腔体102间的单体电池101也电气连接，同一腔体102中的单体电池101间还设置有隔离件103，所述腔体102中填充有热失控抑制剂40，所述腔体102间设置有供热失控抑制剂流通的通道，所述壳体20上还设置有泄压阀30。
20.在本实施例中，共有12个模组10，每个模组10中包含24只单体电池101。如图2图3所示，单体电池101置于腔体102中，每只单体电池101之间设置有隔离件103，隔离件103为具备致密结构的绝缘隔热组件，其尺寸足以将相邻的单体电池101完全隔离开来。当某一单体电池101发生热失控时，隔离件103可避免其短时间内产生的大量热量直接传导至相邻单体电池，防止热失控蔓延。隔离件103可以为玻纤/云母复合材料，也可以为经pet塑封处理的气凝胶材料，本实施例对此不进行具体限定。
21.所有单体电池101均浸没于热失控抑制剂40中，热失控抑制剂40能够起到绝缘作用，当水下设备航行时，热失控抑制剂40随之发生晃动，加速导热，将电池组工作时产生的热量传导至壳壁进行散热，维持电池组内温度场的一致性。当某一单体电池101发生热失控并达到热失控抑制剂40热失控抑制剂40的沸点时，热失控抑制剂40能够隔绝氧气并通过汽化带走热量，抑制热失控。热失控抑制剂沸点为70℃～100℃，汽化潜热不低于100kj/kg，热导率不低于0.06w/(m
·
k)，比热容不低于1100j/(kg
·
k)。本实施例中，热失控抑制剂40为电子氟化液。
22.泄压阀30安装在壳体20上，其数量和安装位置可视具体情况而定，本实施例对此不做具体限制。当某一单体电池101发生热失控，其泄放的气体与汽化的热失控抑制剂40从
开启的泄压阀30处排出，避免因为电池组内部压力过大而导致爆炸，所述泄压阀阈值为12.5kpa～18kpa，本实施例选用15kpa。
23.优选的，壳体20上还设计有加强结构202，以使壳体20耐压强度大于泄压阀30的阈值。电池组壳体20可以为铝，也可以为不锈钢，本实施例对此不进行具体限定。加强结构202可以为加强筋、加强角，也可以为梁，本实施例对此不进行具体限定。
24.本发明的工作原理如下所述：
25.电池组内部分为若干个模组，在对能量进行分散的同时提高结构强度；单体电池之间设计有隔离件，并浸没于通过相变吸热的热失控抑制剂中，使电池组具备本质安全。正常工作时，热失控抑制剂有利于均衡电池组内温度场的一致性。当某一单体电池发生热失控时，短时间内产生大量热，隔离件延缓热量向相邻单体电池蔓延的速度，同时热失控抑制剂汽化吸热，并隔离外部氧气，避免火灾发生，直至单体电池热失控反应结束。若单体电池热失控导致内部产氧量过多引发明火，热失控抑制剂亦可起到灭火功能。单体电池热失控泄放的气体与汽化的热失控抑制剂通过泄压阀排出，通过加强结构使电池组壳体强度远大于泄压阀开启阈值，避免爆炸发生。