一种弹性压紧自刺破消防模组的制作方法

1.本发明涉及新能源电池技术领域，特别是涉及一种弹性压紧自刺破消防模组。

背景技术：
电池模组内的电芯在发生热失控时，电芯会产生大量的高温高压气体，为了避免电池模组内的温度及压力过高，需要将电芯产生的气体及时排出。现有模组是通过在电芯盖上设置电芯防爆阀，当电芯压力过大时通过电芯防爆阀排出气体防止电芯发生安全事故，但常规情况下随着电芯热失控程度比较严重，防爆阀不足以解决电芯或模组的消防安全问题。
2.现有的电池模组还有一个问题是：当电芯成模组时，一般是通过在电芯与电芯之间打胶或垫泡棉的方式来抵消和吸收电芯的膨胀力，再通过端板夹紧的方式夹紧，然后通过金属钢带拉紧的方式进行有效的拉紧，该方式压紧力不能随着电池使用年限增加而自动调整，因此无法有效弥补电芯的鼓胀尺寸，从而影响模组的使用安全。
3.中国专利cn213184453u、公开日2022-05-24公开了一种铝壳电池模组边框，属于电池技术领域，包括第一侧板、第二侧板、第一端板及第二端板，所述第一侧板、第一端板、第二侧板及第二端板依次连接构成矩形框体，所述第一侧板和第二侧板对称设置，所述第一端板和第二端板对称设置，所述第一端板和第二端板与电池模组的接触面上均设有用于向电池模组施加恒定预紧力的预紧结构。该边框对电芯的压紧力可以随着电池使用年限增加而自动调整，来有效弥补电芯的鼓胀尺寸，但是无法解决电芯热失控时产生大量高温高压气体需要排出的问题，因此无法对模组进行消防处理，从而无法保障模组的使用安全。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种弹性压紧自刺破消防模组，既能够在电芯产生热失控时，快速对电芯进行消防处理，又能够在电芯产生鼓胀时，有效弥补鼓胀尺寸，从而保障模组的使用安全。
5.本发明提出一种弹性压紧自刺破消防模组，包括多个电芯，设于所述电芯侧面上的泄压阀，以及设于多个所述电芯外侧的两弹性压紧装置；两所述弹性压紧装置之间形成夹持区，用以将多个所述电芯夹紧，所述夹持区的宽度可调节，所述弹性压紧装置上设有刺破锥，用以刺破最外侧所述电芯侧面的泄压阀。
6.进一步地，所述弹性压紧装置包括外侧板、内侧板以及设于所述外侧板和内侧板之间的弹簧，所述弹簧一端与所述外侧板连接，另一端与所述内侧板连接，所述内侧板与最外侧所述电芯的侧面抵接。
7.进一步地，所述刺破锥设于所述外侧板上，且一端朝所述内侧板的方向延伸，所述内侧板上设有供所述刺破锥贯穿的通孔，所述刺破锥的长度小于所述弹簧自然伸长状态的长度。
8.进一步地，所述泄压阀为设于所述电芯侧面的两个，所述刺破锥为设于所述外侧板的两个，所述通孔为设于所述内侧板上的两个，两所述泄压阀在所述电芯侧面呈对角设
置，两所述刺破锥和两所述通孔的位置分别与两所述泄压阀对应。
9.进一步地，所述外侧板设有用以装载消防介质的空腔，以及用以将所述空腔中的消防介质排出的排气孔。
10.进一步地，所述内侧板上设有导气孔，所述外侧板还设有将所述空腔与外界连通的进气孔，所述导气孔用以将所述泄压阀释放的气体导向至所述进气孔。
11.进一步地，所述导气孔、所述弹簧和所述进气孔的中轴线在同一直线上。
12.进一步地，所述弹簧套设于所述刺破锥外围，所述进气孔设于所述刺破锥上，所述进气孔的中轴线与所述刺破锥的中轴线在同一直线上。
13.进一步地，所述电芯底部设有防爆阀。
14.进一步地，所述消防模组还包括将两所述弹性压紧装置与多个所述电芯绑扎在一起的扎带。
15.本发明的一种弹性压紧自刺破消防模组具有以下增益效果：（1）本消防模组的每个电芯的侧面上均设有泄压阀，当电芯产生剧烈热失控时，泄压阀能够快速将电芯中的气体释放出来，从而保障模组的使用安全；（2）本消防模组的两个弹性压紧装置之间形成的夹持区宽度可以进行调节，不仅可以使两个弹性压紧装置能够对不同尺寸的多个电芯进行夹持固定，还可通过夹持区宽度的调节有效弥补电芯的鼓胀尺寸，这样能有效保障模组的尺寸不变形不破坏，在保障电芯安全的同时，有效延长电芯的使用寿命；（3）本消防模组的弹性压紧装置上设有刺破锥，当电芯鼓胀进一步达到极限时，刺破锥会主动刺破最外侧电芯侧面上的泄压阀，来进行主动安全防护，进一步保障模组的使用安全；（4）本消防模组的电芯侧面上设有两个泄压阀，且两个泄压阀在电芯侧面上呈对角设置，当电芯产生剧烈热失控时，两个泄压阀能够快速将电芯中的气体释放出来，从而进一步保障模组的使用安全；（5）本消防模组的外侧板设有空腔和排气孔，空腔中装载有消防介质，排气孔将空腔与外界连通，从而在电芯产生热失控时，通过排气孔排出空腔内的消防介质，对电芯进行降温，防止电芯因热失控导致起火，从而对模组进行消防灭火，保障模组的使用安全；（6）本消防模组的外侧板上设有进气孔，内侧板上设有导气孔，泄压阀将电芯中的气体释放出来，导向孔将释放出来的气体导向至进气孔，再通过进气孔进入外侧板的空腔，在气体压力的作用下，使空腔中的液态全氟己酮从排气孔排出，对模组进行消防灭火；（7）本消防模组的弹簧可套设在刺破锥外围，从而使刺破锥对弹簧的伸缩进行限位，防止弹簧在伸缩时出现较大的侧偏，进而影响弹性压紧装置对多个电芯的夹持效果；（8）本消防模组的每个电芯底部设有防爆阀，当电芯常规失效时，启动电芯底部的防爆阀来进行防爆泄压，达到保障电芯安全的目的；当电芯底部的防爆阀失效或电芯剧烈失控时，电芯侧面的泄压阀能快速将模组气体释放出来，通过电芯上的这种双重防爆设计，进一步保障模组的使用安全。
附图说明
16.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与
描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。
17.图1为本发明实施例的一种弹性压紧自刺破消防模组的结构示意图；图2为本发明实施例的一种弹性压紧自刺破消防模组的泄压阀和防爆阀在电芯上的安装示意图；图3为本发明实施例的一种弹性压紧自刺破消防模组的弹性压紧装置的结构示意图；图4为本发明实施例的一种弹性压紧自刺破消防模组的外侧板进气孔的一种实施方式的结构示意图。
18.图中：1、电芯；2、泄压阀；3、弹性压紧装置；31、外侧板；311、进气孔；312、排气孔；32、内侧板；321、通孔；33、弹簧；34、刺破锥；4、防爆阀；5、扎带。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，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。
20.参阅图1～图4，本发明实施例的一种弹性压紧自刺破消防模组，包括多个电芯1，设于电芯1侧面上的泄压阀2，以及设于多个电芯1外侧的两弹性压紧装置3；两弹性压紧装置3之间形成夹持区，用以将多个电芯1夹紧，夹持区的宽度可调节，弹性压紧装置3上设有刺破锥34，用以刺破最外侧电芯1侧面的泄压阀2。
21.在本技术中，模组中包含有多个并列排布的电芯1，每个电芯1的侧面上均设有泄压阀2，当电芯1产生剧烈热失控时，泄压阀2能够快速将电芯1中的气体释放出来，从而保障模组的使用安全。将多个并列排布的电芯1视为一个整体电池包，在电池包的两侧各设有一个弹性压紧装置3，两个弹性压紧装置3之间形成夹持区，多个并列排布的电芯1位于夹持区中，通过两弹性压紧装置3分别与最外侧的两电芯1抵接，从而将位于夹持区中的多个电芯1夹紧，实现模组中多个电芯1的固定。
22.由于两个弹性压紧装置3之间形成的夹持区宽度可以进行调节，一方面可以通过调节夹持区的宽度，使两个弹性压紧装置3能够对不同尺寸的多个电芯1进行夹持固定，从而使本模组适用于不同尺寸的电芯1，增强本模组的适用范围，进而降低生产成本；另一方面，当电芯1因使用年限过长，导致电芯1内部因产气鼓胀时，可通过夹持区宽度的调节有效弥补电芯1鼓胀的尺寸，这样能有效保障模组的尺寸不变形不破坏，在保障电芯1安全的同时，有效延长电芯1的使用寿命。
23.在本技术中，弹性压紧装置3上设有刺破锥34，当电芯1使用年限延迟，电芯1鼓胀达到一定地步时，弹性压紧装置3上的刺破锥34会和最外侧电芯1侧面上的泄压阀2进行贴合，当电芯1鼓胀进一步达到极限时，刺破锥34会主动刺破最外侧电芯1侧面上的泄压阀2，来进行主动安全防护，进一步保障模组的使用安全。
24.在本实施例中，弹性压紧装置3包括外侧板31、内侧板32以及设于外侧板31和内侧板32之间的弹簧33，弹簧33一端与外侧板31连接，另一端与内侧板32连接，内侧板32与最外侧电芯1的侧面抵接。弹性压紧装置3包括外侧板31、内侧板32和弹簧33，弹簧33设于外侧板
31和内侧板32之间，且一端与外侧板31连接，另一端与内侧板32连接。当多个并列排布的电芯1位于两弹性压紧装置3之间的夹持区时，两弹性压紧装置3的内侧板32分别与最外侧的两个电芯1侧面抵接，从而将多个电芯1夹紧，实现模组中多个电芯1的固定。
25.可以预见的是：两内侧板32之间的区域即为夹持区，通过内侧板32和外侧板31之间弹簧33的伸缩能力，使同一弹性压紧装置3的外侧板31和内侧板32之间距离增大或减小，在外侧板31固定的情况下，两弹性压紧装置3的内侧板32之间距离增大或减小，即夹持区的宽度增大或减小，从而使两个弹性压紧装置3能够对不同尺寸的多个电芯1进行夹持固定，增强本模组的适用范围。
26.当电芯1因使用年限过长，导致电芯1内部因产气鼓胀时，通过最外侧的两个电芯1分别对两侧的内侧板32进行挤压，使两个弹性压紧装置3的弹簧33收缩，从而有效弥补电芯1的鼓胀尺寸，保障模组的尺寸不变形不破坏，有效延长电芯1的使用寿命。
27.在本实施例中，刺破锥34设于外侧板31上，且一端朝内侧板32的方向延伸，内侧板32上设有供刺破锥34贯穿的通孔321，刺破锥34的长度小于弹簧33自然伸长状态的长度。当多个电芯1放置在夹持区时，两内侧板32分别与最外侧的两电芯1抵接，为了保证两弹性压紧装置3对多个电芯1的夹紧力，两弹簧33会进行一定程度的收缩。在内侧板32上设有通孔321，刺破锥34设置在外侧板31上，且一端朝内侧板32的方向延伸。将刺破锥34的长度设置成小于弹簧33自然伸长状态的长度，在两弹性压紧装置3将多个电芯1夹紧时，弹簧33进行一定程度的收缩，刺破锥34朝内侧板32延伸的一端或伸入通孔321中，但并未贯穿通孔321，或并未伸入通孔321中。
28.当电芯1因使用年限过长，导致电芯1内部因产气鼓胀时，最外侧的两个电芯1分别对两侧的内侧板32进行挤压，使两弹簧33进一步收缩，此时刺破锥34朝内侧板32延伸的一端贯穿通孔321后，与最外侧电芯1侧面上的泄压阀2进行贴合；当电芯1鼓胀进一步达到极限时，刺破锥34会主动刺破最外侧电芯1侧面上的泄压阀2，通过泄压阀2泄压来进行主动安全防护，进一步保障模组的使用安全。刺破锥34和弹簧33的长度，可根据实际生产的情况确定。
29.在本实施例中，泄压阀2为设于电芯1侧面的两个，刺破锥34为设于外侧板31的两个，通孔321为设于内侧板32上的两个，两泄压阀2在电芯1侧面呈对角设置，两刺破锥34和两通孔321的位置分别与两泄压阀2对应。在电芯1侧面上设有两个泄压阀2，且两个泄压阀2在电芯1侧面上呈对角设置，当电芯1产生剧烈热失控时，两个泄压阀2能够快速将电芯1中的气体释放出来，从而进一步保障模组的使用安全。
30.在外侧板31上设有两个刺破锥34，内侧板32上设有两个通孔321，两个刺破锥34和两个通孔321的位置分别与电芯1侧面上的两个泄压阀2位置相对应，从而电芯1鼓胀进一步达到极限时，两个刺破锥34会分别贯穿两个通孔321，将最外侧电芯1侧面上的两个泄压阀2刺破，通过两个泄压阀2快速泄压来进行主动安全防护，进一步保障模组的使用安全。
31.在本实施例中，外侧板31设有用以装载消防介质的空腔，以及用以将空腔中的消防介质排出的排气孔312。外侧板31设有空腔和排气孔312，空腔中装载有消防介质，排气孔312将空腔与外界连通，从而在电芯1产生热失控时，通过排气孔312排出空腔内的消防介质，对电芯1进行降温，防止电芯1因热失控导致起火，从而对模组进行消防灭火，保障模组的使用安全。在本技术中，消防介质可以是液态全氟己酮，液态全氟己酮从排气孔312排出，
碰到高温气体后能迅速气化并分散在电池包内和电池模组周围，达到有效进行模组的消防灭火目的，保障模组的使用安全。
32.在本实施例中，内侧板32上设有导气孔，外侧板31还设有将空腔与外界连通的进气孔311，导气孔用以将泄压阀2释放的气体导向至进气孔311。在外侧板31上设有进气孔311，内侧板32上设有导气孔，进气孔311将空腔与外界连通，导气孔将泄压阀2释放的气体导向至进气孔311。当电芯1产生热失控时，泄压阀2将电芯1中的气体释放出来，导向孔将释放出来的气体导向至进气孔311，再通过进气孔311进入外侧板31的空腔，在气体压力的作用下，使空腔中的液态全氟己酮从排气孔312排出，对模组进行消防灭火。
33.在本实施例中，导气孔、弹簧33和进气孔311的中轴线在同一直线上。由于导气孔设置在内侧板32上，而进气孔311设置在外侧板31上，如果导气孔和进气孔311之间未设置连接的管道，通过导向孔将泄压阀2释放的气体导向至进气孔311中时，气体在内侧板32和外侧板31之间的流动是分散的，这导致导向孔导向至进气孔311的气体量较为有限，从而使外侧板31空腔中的液态全氟己酮无法及时从排气孔312排出，对模组进行消防灭火。
34.由于两弹性压紧装置3将多个电芯1夹紧时，弹簧33会进行一定程度的收缩，因此在本技术中，将导气孔、弹簧33和进气孔311的中轴线设置在同一直线上，使泄压阀2释放的气体通过导气孔后，从弹簧33中经过，收缩的弹簧33能够对气体起到一定的导向作用，从而使气体更多的进入进气孔311中，保证外侧板31空腔中的液态全氟己酮能够及时从排气孔312排出，对模组进行消防灭火。
35.在本实施例中，弹簧33套设于刺破锥34外围，进气孔311设于刺破锥34上，进气孔311的中轴线与刺破锥34的中轴线在同一直线上。为了使气体更多的进气孔311中，本技术还有另一个实施方式：将进气孔311设置在刺破锥34上，且进气孔311沿刺破锥34的中轴线贯穿刺破锥34后，将外侧板31的空腔与外界连通，此时供刺破锥34刺穿的通孔321即为导气孔，泄压阀2释放的气体通过通孔321后，进入进气孔311中，再通过进气孔311进入外侧板31的空腔，由于刺破锥34一端朝内侧板32的方向延伸，因此将刺破锥34作为导气孔和空腔之间的导管，能够使气体更好的进入空腔中，从而保证外侧板31空腔中的液态全氟己酮能够及时从排气孔312排出，对模组进行消防灭火。
36.相比较上一种实施方式，本实施方式除了对气体的导向效果更好之外，还具有两个优点：第一、在本实施方式中，在内侧板32上用以刺破锥34贯穿的通孔321，与用以供泄压阀2释放的气体通过的导气孔为同一个孔，从而减少对内侧板32的加工，降低生产成本；第二、在本实施方式中，弹簧33可套设在刺破锥34外围，从而使刺破锥34在弹簧33伸缩时，对其进行限位，防止弹簧33在伸缩时出现较大的侧偏，进而影响弹性压紧装置3对多个电芯1的夹持效果。
37.在本实施例中，每个电芯1底部设有防爆阀4。当电芯1常规失效时，启动电芯1底部的防爆阀4来进行防爆泄压，达到保障电芯1安全的目的；当电芯1底部的防爆阀4失效或电芯1剧烈失控时，电芯1侧面的泄压阀2能快速将模组气体释放出来，通过电芯1上的这种双重防爆设计，进一步保障模组的使用安全。
38.在本实施例中，消防模组还包括将两弹性压紧装置3与多个电芯1绑扎在一起的扎带5。消防模组还包括扎带5，在两弹性压紧装置3将多个电芯1夹紧之后，再通过扎带5将两弹性压紧装置3和多个电芯1绑扎在一起，从而进一步将本模组固定，增强本模组结构的稳
定性。
39.在前文中提到：当电芯1因使用年限过长，导致电芯1内部因产气鼓胀时，最外侧的两个电芯1分别对两侧的内侧板32进行挤压，此时由于扎带5将两外侧板31绑扎在一起，使两外侧板31无法相互远离，从而对内侧板32和外侧板31之间的弹簧33进行压缩，使夹持区的宽度增大，进而有效弥补电芯1的鼓胀尺寸，保障模组的尺寸不变形不破坏，有效延长电芯1的使用寿命。
40.可以预见的是：外侧板31和内侧板32的宽度小于或等于电芯1的宽度，从而在扎带5对两弹性压紧装置3的外侧板31进行绑扎时，将多个电芯1也绑扎在一起，通过扎带5对多个电芯1进行限位，能够防止本模组在转运过程中，电芯1朝两侧偏移，影响本模组的使用。在本技术中，扎带5可采用金属扎带，也可用其他材质的扎带，具体根据实施生产情况而定。
41.上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
42.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：包括多个电芯（1），设于所述电芯（1）侧面上的泄压阀（2），以及设于多个所述电芯（1）外侧的两弹性压紧装置（3）；两所述弹性压紧装置（3）之间形成夹持区，用以将多个所述电芯（1）夹紧，所述夹持区的宽度可调节，所述弹性压紧装置（3）上设有刺破锥（34），用以刺破最外侧所述电芯（1）侧面的泄压阀（2）。2.如权利要求1中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述弹性压紧装置（3）包括外侧板（31）、内侧板（32）以及设于所述外侧板（31）和内侧板（32）之间的弹簧（33），所述弹簧（33）一端与所述外侧板（31）连接，另一端与所述内侧板（32）连接，所述内侧板（32）与最外侧所述电芯（1）的侧面抵接。3.如权利要求2中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述刺破锥（34）设于所述外侧板（31）上，且一端朝所述内侧板（32）的方向延伸，所述内侧板（32）上设有供所述刺破锥（34）贯穿的通孔（321），所述刺破锥（34）的长度小于所述弹簧（33）自然伸长状态的长度。4.如权利要求3中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述泄压阀（2）为设于所述电芯（1）侧面的两个，所述刺破锥（34）为设于所述外侧板（31）的两个，所述通孔（321）为设于所述内侧板（32）上的两个，两所述泄压阀（2）在所述电芯（1）侧面呈对角设置，两所述刺破锥（34）和两所述通孔（321）的位置分别与两所述泄压阀（2）对应。5.如权利要求3中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述外侧板（31）设有用以装载消防介质的空腔，以及用以将所述空腔中的消防介质排出的排气孔（312）。6.如权利要求5中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述内侧板（32）上设有导气孔，所述外侧板（31）还设有将所述空腔与外界连通的进气孔（311），所述导气孔用以将所述泄压阀（2）释放的气体导向至所述进气孔（311）。7.如权利要求6中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述导气孔、所述弹簧（33）和所述进气孔（311）的中轴线在同一直线上。8.如权利要求6中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述弹簧（33）套设于所述刺破锥（34）外围，所述进气孔（311）设于所述刺破锥（34）上，所述进气孔（311）的中轴线与所述刺破锥（34）的中轴线在同一直线上。9.如权利要求1中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述电芯（1）底部设有防爆阀（4）。10.如权利要求1中所述一种弹性压紧自刺破消防模组，其特征在于：所述消防模组还包括将两所述弹性压紧装置（3）与多个所述电芯（1）绑扎在一起的扎带（5）。

技术总结
本发明涉及公开了一种弹性压紧自刺破消防模组。涉及新能源电池技术领域。本申请具体包括多个电芯，设于电芯侧面上的泄压阀，以及设于多个电芯外侧的两弹性压紧装置；两弹性压紧装置之间形成夹持区，用以将多个电芯夹紧，夹持区的宽度可调节，弹性压紧装置上设有刺破锥，用以刺破最外侧电芯侧面的泄压阀。本发明的两个弹性压紧装置之间形成的夹持区宽度可以进行调节，不仅可以使两个弹性压紧装置能够对不同尺寸的多个电芯进行夹持固定，还可通过夹持区宽度的调节有效弥补电芯的鼓胀尺寸，这样能有效保障模组的尺寸不变形不破坏，在保障电芯安全的同时，有效延长电芯的使用寿命。有效延长电芯的使用寿命。有效延长电芯的使用寿命。


技术研发人员：程胜兵 蒋远富 董冰 李博一
受保护的技术使用者：楚能新能源股份有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/1