一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构及保护方法转让专利
申请号 : CN202110601009.8
文献号 : CN113394510B
文献日 : 2022-04-19
发明人 : 胡雨萌 , 刘桃松 , 陈冬 , 屠芳芳 , 党志敏 , 张焱 , 张文 , 杨东辉 , 相佳媛 , 李敏
申请人 : 浙江南都电源动力股份有限公司 , 杭州南都动力科技有限公司
摘要 :
本发明提供了一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构及保护方法，包括热敏密封袋以及封装于热敏密封袋中的灭火介质，所述热敏密封袋上端部设有用于与电池模组串联的多个电连接片，所述多个电连接片之间设有安全弹片，所述热敏密封袋温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片弹起，断开与电连接片之间的连接。本发明的温度保护结构同时具有过温保护功能以及灭火功能，根据电池模组内的温度，及时捕捉到电池发热，断开电路，可以循环使用，以及可以防止电芯热失控起火，对于已经热失控的电芯起到灭火的效果。
权利要求 :
1.一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，包括热敏密封袋以及封装于热敏密封袋中的灭火介质，所述热敏密封袋上端部设有用于与电池模组串联的多个电连接片，所述多个电连接片之间设有安全弹片，所述热敏密封袋温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片弹起，断开与电连接片之间的连接；当温度持续升高，热敏密封袋胀破释放灭火介质。
2.根据权利要求1所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述电连接片包括与正极相连的第一电连接片以及与负极相连的第二电连接片，所述安全弹片的一端与第一电连接片相连，另一端与第二电连接片相连。
3.根据权利要求1所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，还包括顶盖，所述顶盖与电连接片之间设有单向绝缘垫片。
4.根据权利要求1所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述热敏密封袋与电池模组的电芯体积相配。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述热敏密封袋由厚度为50‑150μm的铝塑膜制成或者所述热敏密封袋由PE与PET的复合膜制成。
6.根据权利要求5所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述热敏密封袋由厚度为90‑135μm的铝塑膜制成。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述灭火介质为全氟己酮。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述灭火介质的加入量为30‑100g。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，其特征在于，所述安全弹片为0.1‑1mm镀镍弹簧钢片。
10.一种具有过温保护与灭火功能的温度保护方法，其特征在于，包括采用权利要求1‑
9任一项所述的温度保护结构，将温度保护结构与电池模组串联，形成假电芯，当电池模组内温度≤50℃，温度保护结构的体积与电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介质。
说明书 :
一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构及保护方法
技术领域
[0001] 本发明属于涉及锂电池消防灭火技术领域，涉及一种具有过温保护与灭火功能的锂电池温度保护结构及保护方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着能源转型的渐次推进，高比能电池在电动汽车、智能电网等领域的应用越来越广泛。锂离子电池凭借其循环寿命长，能量密度高等优点，已成为了新能源领域的
佼佼者。
佼佼者。
[0003] 电池模组在使用过程中，由于过充电，过放电，过流等会对使电池内部温度升高，严重的会存在起火爆炸等安全隐患。现在市场上存在很多温度保护器，多为热敏电阻或热
敏金属片，在电芯内部温度到达一定数值时，热敏金属变形将电路断开，从而起到保护电路
的目的。
敏金属片，在电芯内部温度到达一定数值时，热敏金属变形将电路断开，从而起到保护电路
的目的。
[0004] 在高电流状态下，热敏金属片的形变温度会大大降低，不能达到准确的温度形变，从而无法在高温下准确的将电流断掉，最重要的是这种热敏金属只能起到断开电流的作
用，不能解决电芯因热失控引发的起火爆炸问题。
用，不能解决电芯因热失控引发的起火爆炸问题。
发明内容
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种同时具有过温保护与灭火功能的锂电池温度保护结构，本发明能够及时捕捉到电池发热，断开电路，可以循环使用，以及可以防止电
芯热失控起火，对于已经热失控的电芯起到灭火的效果。
芯热失控起火，对于已经热失控的电芯起到灭火的效果。
[0006] 本发明另一方面还提供了一种同时具有过温保护与灭火功能的温度保护方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 一种具有过温保护与灭火功能的锂电池温度保护结构，包括热敏密封袋以及封装于热敏密封袋中的灭火介质，所述热敏密封袋上端部设有用于与电池模组串联的多个电连
接片，所述多个电连接片之间设有安全弹片，所述热敏密封袋温度升高时，灭火介质膨胀使
得安全弹片弹起，断开与电连接片之间的连接。
接片，所述多个电连接片之间设有安全弹片，所述热敏密封袋温度升高时，灭火介质膨胀使
得安全弹片弹起，断开与电连接片之间的连接。
[0009] 在本技术方案中，在电芯使用过程中，放热超过50℃，全氟己酮由于饱和蒸气压增大会膨胀，利用这一特点将在原有电池模组内部连接一个装有全氟己酮的假电芯，常温时
假电芯体积正常，50℃后假电芯膨胀，上面的安全弹片拱起来，断开回路，电芯停止工作；待
温度降下来，假电芯收缩回正常状态，安全弹片下降，连通回路，电芯恢复正常工作。
假电芯体积正常，50℃后假电芯膨胀，上面的安全弹片拱起来，断开回路，电芯停止工作；待
温度降下来，假电芯收缩回正常状态，安全弹片下降，连通回路，电芯恢复正常工作。
[0010] 若电芯瞬间升温，假电芯胀破释放全氟己酮，防止电芯起火，爆炸。
[0011] 作为本发明的一种优选方案，所述电连接片包括与正极相连的第一电连接片以及与负极相连的第二电连接片，所述安全弹片的一端与第一电连接片相连，另一端与第二电
连接片相连。
连接片相连。
[0012] 作为本发明的一种优选方案，还包括顶盖，所述顶盖与电连接片之间设有单向绝缘垫片。
[0013] 作为本发明的一种优选方案，所述热敏密封袋与电池模组的电芯体积相配。
[0014] 作为本发明的一种优选方案，所述热敏密封袋由厚度为50‑150μm的铝塑膜制成或者所述热敏密封袋由PE与PET的复合膜制成。
[0015] 作为本发明的一种优选方案，所述热敏密封袋由厚度为90‑135μm的铝塑膜制成。
[0016] 作为本发明的一种优选方案，所述灭火介质为全氟己酮。
[0017] 作为本发明的一种优选方案，所述灭火介质的加入量为30‑100g。
[0018] 作为本发明的一种优选方案，所述安全弹片为0.1‑1mm镀镍弹簧钢片。
[0019] 一种具有过温保护与灭火功能的温度保护方法，包括采用上述的温度保护结构，将温度保护结构与电池模组串联，形成假电芯，当电池模组内温度≤50℃，温度保护结构的
体积与电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介
质膨胀使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片
回落，连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭
火介质。
体积与电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介
质膨胀使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片
回落，连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭
火介质。
[0020] 在本技术方案中，采用高分子材料(PET\PP、PE等)或者铝塑膜热封好全氟己酮(30‑100g)，然后将密封袋与电池模组串联，形成假电芯，密封袋上面有安全弹片，当电芯异
常发热，随温度升高，假电芯内部的全氟己酮开始膨胀，弹片鼓胀，回路断开，待温度降下来
后全氟己酮内部压力减小，弹片下降，电池回路连接。如果温度持续升高，全氟己酮释放，给
电池降温达到灭火的效果。
常发热，随温度升高，假电芯内部的全氟己酮开始膨胀，弹片鼓胀，回路断开，待温度降下来
后全氟己酮内部压力减小，弹片下降，电池回路连接。如果温度持续升高，全氟己酮释放，给
电池降温达到灭火的效果。
[0021] 当电芯受到锐物刺穿等恶劣影响时，内部的全氟己酮迅速汽化直接释放，稀释内部可燃气体浓度，隔绝氧气，将内部环境迅速降低从而防止针刺引发的火灾。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0023] 1)本发明的温度保护结构同时具有过温保护功能以及灭火功能，根据电池模组内的温度，及时捕捉到电池发热，断开电路，可以循环使用，以及可以防止电芯热失控起火，对
于已经热失控的电芯起到灭火的效果；
于已经热失控的电芯起到灭火的效果；
[0024] 2)本发明的温度保护方法，不局限于电池模组，还可以应用于其他电池。
附图说明
[0025] 图1是本发明的一种结构示意图。
[0026] 图2是本发明安全弹片鼓起示意图。
[0027] 图3是图1的A处放大图。
[0028] 图4是图2的B处放大图。
[0029] 图中，1.热敏密封袋；2.第一电连接片；3.第二电连接片；4.安全弹片；5.单向绝缘垫片；6.顶盖；7.电池模组；8.电芯。
具体实施方式
[0030] 下面将结合本发明实施例，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。基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0031] 本发明提供了一种具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，该温度保护结构的整体外形和体积与电池模组7的电芯8相配，并且与电池模组7进行串联。
[0032] 参见图1与图2，该温度保护结构包括热敏密封袋1以及封装于热敏密封袋1中的灭火介质，热敏密封袋1的上端部设有用于与电池模组7串联的多个电连接片，包括与正极相
连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第二电连接片3之
间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第二电连接片3相
连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电连接片之间的连
接。
连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第二电连接片3之
间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第二电连接片3相
连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电连接片之间的连
接。
[0033] 还包括顶盖6，所述顶盖6与电连接片之间设有单向绝缘垫片5。
[0034] 热敏密封袋由厚度为50‑150μm的铝塑膜制成或者所述热敏密封袋由PE与PET的复合膜制成。
[0035] 灭火介质为全氟己酮，加入量为30‑100g。
[0036] 安全弹片为0.1‑1mm镀镍弹簧钢片。
[0037] 实施例1
[0038] 本实施例提供了具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，该温度保护结构的整体外形和体积与电池模组7的电芯8相配，并且与电池模组7进行串联。
[0039] 参见图1与图2，该温度保护结构包括热敏密封袋1以及封装于热敏密封袋1中的全氟己酮，加入量为70g，热敏密封袋1的上端部设有用于与电池模组7串联的多个电连接片，
包括与正极相连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第
二电连接片3之间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第
二电连接片3相连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电
连接片之间的连接。
包括与正极相连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第
二电连接片3之间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第
二电连接片3相连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电
连接片之间的连接。
[0040] 还包括顶盖6，所述顶盖6与电连接片之间设有单向绝缘垫片5。
[0041] 热敏密封袋由厚度为90μm的铝塑膜制成或者所述热敏密封袋由PE与PET的复合膜制成，安全弹片为0.1mm镀镍弹簧钢片。
[0042] 参见图1‑图4，本实施例提供了具有过温保护与灭火功能的温度保护方法，将温度保护结构与电池模组串联，形成假电芯，当电池模组内温度≤50℃，温度保护结构的体积与
电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀
使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，
连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介
质。
电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀
使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，
连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介
质。
[0043] 实施例2
[0044] 本实施例提供了具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，该温度保护结构的整体外形和体积与电池模组7的电芯8相配，并且与电池模组7进行串联。
[0045] 参见图1与图2，该温度保护结构包括热敏密封袋1以及封装于热敏密封袋1中的全氟己酮，加入量为50g，热敏密封袋1的上端部设有用于与电池模组7串联的多个电连接片，
包括与正极相连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第
二电连接片3之间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第
二电连接片3相连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电
连接片之间的连接。
包括与正极相连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第
二电连接片3之间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第
二电连接片3相连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电
连接片之间的连接。
[0046] 还包括顶盖6，所述顶盖6与电连接片之间设有单向绝缘垫片5。
[0047] 热敏密封袋由厚度为135μm的铝塑膜制成或者所述热敏密封袋由PE与PET的复合膜制成，安全弹片为0.5mm镀镍弹簧钢片。
[0048] 参见图1‑图4，本实施例提供了具有过温保护与灭火功能的温度保护方法，将温度保护结构与电池模组串联，形成假电芯，当电池模组内温度≤50℃，温度保护结构的体积与
电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀
使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，
连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介
质。
电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀
使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，
连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介
质。
[0049] 实施例3
[0050] 本实施例提供了具有过温保护与灭火功能的温度保护结构，该温度保护结构的整体外形和体积与电池模组7的电芯8相配，并且与电池模组7进行串联。
[0051] 参见图1与图2，该温度保护结构包括热敏密封袋1以及封装于热敏密封袋1中的全氟己酮，加入量为100g，热敏密封袋1的上端部设有用于与电池模组7串联的多个电连接片，
包括与正极相连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第
二电连接片3之间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第
二电连接片3相连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电
连接片之间的连接。
包括与正极相连的第一电连接片2以及与负极相连的第二电连接片3，第一电连接片2与第
二电连接片3之间设有安全弹片4，所述安全弹4的一端与第一电连接片2相连，另一端与第
二电连接片3相连，热敏密封袋1温度升高时，灭火介质膨胀使得安全弹片4弹起，断开与电
连接片之间的连接。
[0052] 还包括顶盖6，所述顶盖6与电连接片之间设有单向绝缘垫片5。
[0053] 热敏密封袋由厚度为150μm的铝塑膜制成或者所述热敏密封袋由PE与PET的复合膜制成，安全弹片为1mm镀镍弹簧钢片。
[0054] 参见图1‑图4，本实施例提供了具有过温保护与灭火功能的温度保护方法，将温度保护结构与电池模组串联，形成假电芯，当电池模组内温度≤50℃，温度保护结构的体积与
电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀
使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，
连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介
质。
电芯体积相同；当电池模组内温度＞50℃且小于100℃时，温度保护结构内的灭火介质膨胀
使得安全弹片拱起，断开回路，并且当电池模组内温度下降至小于50℃时，安全弹片回落，
连通电路；当电池模组内部温度＞100℃时，温度保护结构的热敏密封袋涨破释放灭火介
质。
[0055] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出
若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更
动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对
上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围
内。
若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更
动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对
上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围
内。