CN120109358A 一种具有散热防爆防护外壳的固态电池 （江苏智泰新能源科技有限公司）

(19)国家知识产权局地址225300江苏省泰州市海陵区济川东21.一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，包括用于电芯装配的封装内壳以及用于散热防护的防护外壳，所述封装内壳和防护外壳之间设置有风冷装置，其特征在于：所述固态电池还包括：吸热弯管，所述吸热弯管用于流通冷却液以进行紧急散热，且吸热弯管嵌合在封装内壳的电芯装配结构中；所述吸热弯管的顶端和底端分别设置有进液管和出液管，储液盒，所述储液盒用于向吸热弯管输入冷却液并进行回收，且储液盒转动安装在防护外壳上，所述储液盒通过转动换位切换输入和回收的状态，且储液盒上并排设置有给液管和回收管；驱动结构，所述驱动结构能够根据电池内温度变化驱动储液盒转动切换位置；所述给液管、回收管、出液管中均设置有锥形塞结构进行封闭，且给液管和进液管对接时给液管能够导通，出液管和回收管对接时两者能够相互导通。2.根据权利要求1所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述电芯装配结构包括固定式的隔板以及活动式的装配座，所述隔板用于吸热弯管的安装，且装配座用于安装电芯模组；所述电芯模组与隔板之间具有间隙，且驱动结构将储液盒切换到输入状态时，能够推动装配座使电芯模组与隔板贴合。3.根据权利要求1所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述储液盒转动到防护外壳顶部时为输入状态、转动到底部时为回收状态，输入状态下给液管和进液管对接，回收状态下出液管和回收管对接；所述防护外壳的顶部和底部均设置有限位座，通过限位座进行储液盒的定位，所述限位座中设置有缓冲件和防滑层。4.根据权利要求1所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述给液管和回收管中均设置有内缩式打开的锥形塞结构，且进液管中设置有挡杆用于给液管上锥形塞结构的内压；所述出液管中设置有伸出式打开的锥形塞结构，且给液管上设置有压杆，给液管位于出液管侧面时通过压杆使得出液管的锥形塞结构伸出，且出液管的锥形塞结构伸出时能够使得回收管的锥形塞结构内缩。5.根据权利要求4所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述内缩式打开的锥形塞结构包括设置在给液管和回收管中的下挡圈以及第一锥形塞，下挡圈固定安装，第一锥形塞活动设置，下挡圈中设置有通槽，且第一锥形塞上连接有弹性件，且给液管的第一锥形塞上连接有突出于给液管的尖头，所述进液管的端部设置有缺口，缺口处设置挡杆。6.根据权利要求5所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述伸出式打开的锥形塞结构包括安装在出液管中的上挡圈以及第二锥形塞，第二锥形塞活动设置且连接有弹性件，上挡圈设置有通槽且安装在第二锥形塞的上方，且第二锥形塞上连接有斜面座，所述尖头上连接有压杆，当回收管与出液管对接时，尖头上的压杆则能够对斜面座从侧面进行挤压，使得第二锥形塞下移打开，所述储液盒上设置有散热结构。7.根据权利要求1所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述防护外壳的两侧设置有轴座，轴座上安装有贯穿防护外壳两端的转轴，通过转轴安装有转动3架，且储液盒固定安装在转动架上，所述储液盒中预装有冷却液。8.根据权利要求7所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述驱动结构包括安装在转轴上的第一锥齿轮，还包括同轴安装在防护外壳中的第二锥齿轮以及驱动齿轮，且第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，所述防护外壳中安装有测温推杆，测温推杆上设置有导热片与封装内壳连接，且测温推杆上连接有带齿条的滑座，所述齿条移动时能够对驱动齿轮进行驱动。9.根据权利要求8所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述第一锥齿轮的轮径是第二锥齿轮的至少两倍；所述测温推杆采用带有温度传感器的气缸结构，或者采用装有热膨胀气体的活塞杆结10.根据权利要求2所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述隔板等距排列设置在封装内壳中，且电芯模组固定在装配座上，所述装配座在隔板的间隙中对称滑动设置两个，且两个装配座通过之间的弹簧进行阻隔。11.根据权利要求10所述的一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，其特征在于：所述防护外壳中设置有推动结构，所述推动结构包括滑动安装在防护外壳中的平移座，且平移座上设置有锥头，所述锥头位于两个装配座的间隙中，且平移座的侧面设置有凸块，所述驱动结构上直线驱动安装有顶杆，顶杆移动时能够通过凸块将平移座内压。4一种具有散热防爆防护外壳的固态电池技术领域[0001]本发明涉及电池技术领域，具体为一种具有散热防爆防护外壳的固态电池。背景技术[0002]随着电动汽车和便携式电子设备的快速发展，对高能量密度、高安全性的电池需求日益迫切。固态电池因其采用固态电解质，相较于传统液态锂电池具有更高的安全性和能量密度，被认为是下一代电池技术的有力竞争者。然而，固态电池在实际应用中仍面临着热失控引发的安全隐患。[0003]固态电池在工作过程中，由于内部电化学反应、界面阻抗等因素会产生热量。在正常工况下，这些热量可以通过电池自身的热管理系统进行有效散发。然而，当电池遭遇过池内部温度达到临界点时，可能导致电池起火、爆炸等严重安全事故，而现在的电池热管理系统整体较为复杂，需要额外的空间和能量消耗，且难以应对电池内部局部过热的紧急情发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，以达到电池温度过高时紧急散热防爆的目的，以解决上述背景技术中提出的问题。[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有散热防爆防护外壳的固态电池，包括用于电芯装配的封装内壳以及用于散热防护的防护外壳，封装内壳和防护外壳之间设置有风冷装置，固态电池还包括：吸热弯管，吸热弯管用于流通冷却液以进行紧急散热，且吸热弯管嵌合在封装内壳的电芯装配结构中；吸热弯管的顶端和底端分别设置有进液管和出液管，储液盒，储液盒用于向吸热弯管输入冷却液并进行回收，且储液盒转动安装在防护外壳上，储液盒通过转动换位切换输入和回收的状态，且储液盒上并排设置有给液管和驱动结构，驱动结构能够根据电池内温度变化驱动储液盒转动切换位置；给液管、回收管、出液管中均设置有锥形塞结构进行封闭，且给液管和进液管对接时给液管能够导通，出液管和回收管对接时两者能够相互导通。[0006]优选的，电芯装配结构包括固定式的隔板以及活动式的装配座，隔板用于吸热弯管的安装，且装配座用于安装电芯模组；电芯模组与隔板之间具有间隙，且驱动结构将储液盒切换到输入状态时，能够推动装配座使电芯模组与隔板贴合。[0007]优选的，储液盒转动到防护外壳顶部时为输入状态、转动到底部时为回收状态，输入状态下给液管和进液管对接，回收状态下出液管和回收管对接；5防护外壳的顶部和底部均设置有限位座，通过限位座进行储液盒的定位，限位座中设置有缓冲件和防滑层。[0008]优选的，给液管和回收管中均设置有内缩式打开的锥形塞结构，且进液管中设置有挡杆用于给液管上锥形塞结构的内压；出液管中设置有伸出式打开的锥形塞结构，且给液管上设置有压杆，给液管位于出液管侧面时通过压杆使得出液管的锥形塞结构伸出，且出液管的锥形塞结构伸出时能够使得回收管的锥形塞结构内缩。[0009]优选的，内缩式打开的锥形塞结构包括设置在给液管和回收管中的下挡圈以及第一锥形塞，下挡圈固定安装，第一锥形塞活动设置，下挡圈中设置有通槽，且第一锥形塞上连接有弹性件，且给液管的第一锥形塞上连接有突出于给液管的尖头，进液管的端部设置[0010]优选的，伸出式打开的锥形塞结构包括安装在出液管中的上挡圈以及第二锥形塞，第二锥形塞活动设置且连接有弹性件，上挡圈设置有通槽且安装在第二锥形塞的上方，且第二锥形塞上连接有斜面座，尖头上连接有压杆，当回收管与出液管对接时，尖头上的压杆则能够对斜面座从侧面进行挤压，使得第二锥形塞下移打开，储液盒上设置有散热结构。[0011]优选的，防护外壳的两侧设置有轴座，轴座上安装有贯过转轴安装有转动架，且储液盒固定安装在转动架上，储液盒中预装有冷却液。[0012]优选的，驱动结构包括安装在转轴上的第一锥齿轮，还包括同轴安装在防护外壳中的第二锥齿轮以及驱动齿轮，且第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合，防护外壳中安装有测温推杆，测温推杆上设置有导热片与封装内壳连接，且测温推杆上连接有带齿条的滑座，齿条移动时能够对驱动齿轮进行驱动。[0013]优选的，第一锥齿轮的轮径是第二锥齿轮的至少两倍；测温推杆采用带有温度传感器的气缸结构，或者采用装有热膨胀气体的活塞杆结[0014]优选的，隔板等距排列设置在封装内壳中，且电芯模组固定在装配座上，装配座在隔板的间隙中对称滑动设置两个，且两个装配座通过之间的弹簧进行阻隔。[0015]优选的，防护外壳中设置有推动结构，推动结构包括滑动安装在防护外壳中的平移座，且平移座上设置有锥头，锥头位于两个装配座的间隙中，且平移座的侧面设置有凸块，驱动结构上直线驱动安装有顶杆，顶杆移动时能够通过凸块将平移座内压。1.本发明的固态电池能够进行高效紧急散热，设置吸热弯管嵌合在封装内壳的电芯装配结构中，与储液盒配合形成高效冷却液循环散热路径，当电池温度过高时，储液盒能快速将冷却液经给液管、进液管输入吸热弯管，冷却液在吸热弯管中流动，高效吸收电芯模组产生的热量，随后经出液管、回收管回到储液盒，这一过程直接针对电池内部发热源进行散热，有效避免热失控的发生，并且可以不需要额外的能量损耗，借助于热量进行驱动，同时电芯模组采用活动式安装，在紧急散热时，推动结构可使装配座移动，让电芯模组与装有吸热弯管的隔板紧密贴合，极大增加了热量传递面积，提高了吸热弯管的吸热效率，确保在紧急情况下能快速带走大量热量，保障电池安全。[0017]2.本发明的驱动结构依据测温推杆实时监测的电池温度自动运行，测温推杆可6采用带有温度传感器的气缸结构或装有热膨胀气体的活塞杆结构，当检测到封装内壳温度过高时，测温推杆带动滑座上的齿条移动，驱动齿轮传动，进而使转轴转动，带动储液盒从防护外壳底部转动到顶部，自动开启冷却液输入进行紧急散热，温度降低后，又能自动控制储液盒回转回收冷却液，整个过程无需人工干预，并且采用活塞杆结构时不需要消耗电池的能量，相较于传统的散热系统能够提供电池的续航。[0018]3.本发明将吸热弯管、储液盒、驱动结构等散热和防护组件巧妙集成在封装内壳与防护外壳之间，相较于传统复杂的电池热管理系统，无需额外占用大量空间，使电池整体结构更加紧凑，更适合应用于对空间要求苛刻的电动汽车和便携式电子设备等领域。附图说明[0019]图1为本发明紧急散热状态的示意图。[0020]图2为本发明正常使用状态的示意图。[0021]图3为本发明防护外壳侧面打开状态的示意图。[0022]图4为本发明防护外壳的爆炸示意图。[0023]图5为本发明电芯模组结构的示意图。[0024]图6为本发明隔板结构的示意图。[0025]图7为本发明储液盒安装结构的示意图。[0026]图8为本发明给液管及回收管内部结构的示意图。[0027]图9为本发明储液盒驱动结构的示意图。[0028]图10为本发明吸热弯管及暂存盒结构的示意图。[0029]图11为本发明进液管及出液管结构的示意图。[0030]图12为本发明电芯模组结构的安装示意图。[0031]图13为本发明限位座结构的示意图。具体实施方式[0033]下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，须知，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。[0034]请参阅图1至图13,本发明提供一种技术方案：一种具有散热防爆防护外壳4的固态电池。[0035]如图1-图5所示，该固态电池采用双层壳体结构，包括封装内壳1以及防护外壳4,7封装内壳1中等距排列设置有隔板2,电芯模组3安装在隔板2组成的安装空间中。其中，封装内壳1为高导热材料层，如石墨烯复合材料或高纯度铜，能够快速将电池产生的热量传导出去，而防护外壳4上设置有散热槽5,主要起到保护作用，封装内壳1和防护外壳4之间设置有风冷装置，可以将热量从散热槽5散发出去。[0036]如图5、图6所示，本发明的隔板2中还预设吸热弯管6,用于电池内部的紧急散热，吸热弯管6的顶端连接有进液管7,而底端连接在暂存盒8上，并且暂存盒8的底部设置有出液管9,从而形成一个完整的通路，当电池内温度过高时，可以将冷却液从进液管7输入吸热弯管6,流经隔板2处，快速的进行热量吸收，随后流入暂存盒8中，最终可以从出液管9进行[0037]如图7-图11所示，同时，防护外壳4的两侧设置有轴座10,轴座10上安装有贯穿防护外壳4两端的转轴11,通过转轴11进行转动架12的安装，转动架12上固定安装有储液盒13,因此通过转轴11的转动可以改变储液盒13的位置，储液盒13可以在防护外壳4的侧面上下转动，而储液盒13中则预装有冷却液，通过储液盒13的上下转动，以进行冷却液的给进和回收工作，配合吸热弯管6起到紧急散热的作用。储液盒13上并排设置有给液管14和回收管15,正常情况下，储液盒13收在防护外壳4的底部，对其中的冷却液进行散热，将其保持在低温状态，而在电池内部温度过高时，储液盒13随着转动架12转动到防护外壳4的顶部，通过给液管14将冷却液输入到进液管7中，通过流动的冷却液进行电池内的紧急散热，在电池内温度恢复正常之后，储液盒13则能够回转到底部，通过出液管9和回收管15的对接，将冷却液回收到储液盒13中。[0038]如图7-图11所示，本发明的给液管14能够与进液管7相互配合，而出液管9和回收管15能够相互配合，进而完成冷却液的循环使用工作，其中，给液管14和回收管15中均设置有内缩式打开的锥形塞结构，该锥形塞结构包括设置在给液管14和回收管15中的下挡圈16以及第一锥形塞17,下挡圈16固定安装，而第一锥形塞17活动设置，下挡圈16中设置有通槽，而第一锥形塞17上连接有弹性件，通过弹力使得第一锥形塞17的斜面能够压在下挡圈16上，以进行下挡圈16的封闭，使得冷却液正常情况下不会泄露，而给液管14的第一锥形塞17上连接有突出于给液管14的尖头18,进液管7的端部则设置有缺口20,缺口20处设置有挡杆21,当给液管14移动到进液管7上时，尖头18移动到缺口20中，被挡杆21所推动，从而使得第一锥形塞17移动与下挡圈16脱离，储液盒13中的冷却液沿着尖头18能够进入到进液管7中，进而进入到吸热弯管6中。暂存盒8的出液管9中则设置有伸出式打开的锥形塞结构，包括安装在出液管9中的上挡圈22以及第二锥形塞23,第二锥形塞23活动设置且连接有弹性件，上挡圈22设置有通槽且安装在第二锥形塞23的上方，通过弹力使得第二锥形塞23的斜面压在上挡圈22上，进行出液管9的封闭，且第二锥形塞23上连接有斜面座24,而尖头18上连接有压杆19,当储液盒13转动到下方时，回收管15处于出液管9底部，而尖头18上的压杆19则能够对斜面座24从侧面进行挤压，使得第二锥形塞23下移打开，冷却液可以从出液管9流出，此时，第二锥形塞23还能够进入回收管15中，对其中的第一锥形塞17进行挤压，使得第一锥形塞17打开，冷却液从回收管15进入储液盒13中完成回收工作，储液盒13上通常设置有散热结构，能够使得冷却液逐渐恢复低温状态，以备下次使用。[0039]如图7、图9所示，防护外壳4内设置有根据温度对储液盒13进行驱动的驱动结构，该驱动结构包括安装在转轴11上的第一锥齿轮25,还包括同轴安装在防护外壳4中的第二8锥齿轮26以及驱动齿轮27,第一锥齿轮25和第二锥齿轮26啮合，同时，第一锥齿轮25的轮径是第二锥齿轮26的至少两倍，防护外壳4中还安装有测温推杆28,其可以采用带有温度传感器的气缸结构，也可以采用装有热膨胀气体的活塞杆结构，测温推杆28上设置有导热片29与封装内壳1连接，并且测温推杆28上连接有带齿条31的滑座30,当检测到封装内壳1的温度过高时，测温推杆28可以带动齿条31移动，对驱动齿轮27进行驱动，经过传动后使得转轴11转动，进而使得储液盒13从防护外壳4的底部转动到顶部，进行冷却液的输入，将第一锥齿轮25较第二锥齿轮26设置的较大，起到类似于杠杠的作用，确保测温推杆28的推力可以带动储液盒13转动。[0040]如图13所示，在防护外壳4的上下两侧还进行了限位座32的安装，两个限位座32进行储液盒13上下两处位置的限定，限位座32的截面为L型，其正面设置有缓冲件33,而两侧设置有防滑层34,当储液盒13转动到限位座32中时，通过缓冲件33进行储液盒13的缓冲，防止其受损，而防滑层34则通过产生摩擦力保证储液盒13的稳定，避免储液盒13不稳定，确保冷却液能够顺利流动，与此同时，本发明的齿条31为过量移动式结31的作用使得储液盒13转动到顶部限位座32中之后，齿条31会与齿轮脱离而继续向前移动，此时储液盒13通过限位座32进行定位，而在温度降低，齿条31回移时，具有一段非驱动路段，从而给冷却液冗余的时间进入吸热弯管6。[0041]如图12所示，本发明的电芯模组3采用活动式安装结构