一种电化学装置及应用所述电化学装置的用电装置。本申请的电化学装置，包括至少两个间隔设置的电芯，至少两个电芯沿第一方向堆叠设置，电化学装置还包括复合单元，至少两个相邻的电芯之间设有复合单元，复合单元包括：弹性材料层；隔热材料层，隔热材料层的熔点大于320℃，且导热系数小于或等于0.2W/mK；以及沿第一方向，弹性材料层与隔热材料层层叠设置。其中，隔热材料层具有良好的隔热性能，弹性材料层与相邻两个电芯中的至少一个之间间隔设置有隔热材料层，即弹性材料层的至少一侧被隔热材料层保护，以减缓或隔绝热失控由一个电芯向另一个电芯蔓延，当其中一个电芯发生热失效时可有效隔离热量传递，从而减缓或隔绝热失控在电化学装置内部蔓延。在电化学装置内部蔓延。在电化学装置内部蔓延。
【技术实现步骤摘要】
电化学装置以及应用其的用电装置
[0001]本申请涉及电池
，尤其涉及一种电化学装置以及应用其的用电装置。
技术介绍
[0002]在电化学装置的生产、运输、存储以及使用等场景中，由于物理冲击、热、电等因素的影响，存在热失控的风险。这种热失控一般是电池包内一个电芯先出现热失控，随后火焰和热量向周围电芯传导，进而引发周围电芯的连续热失控，造成人员伤亡和财产损失。现有技术中，针对热失控的三种主要解决方案及缺陷为：(1)提升电芯化学体系的稳定性，但，高稳定性的电化学体系只是一定程度上提高了电芯的热稳定性，却并不能有效的阻止热失控的蔓延，且会导致能量密度下降、动力学性能下降；(2)在电池包内设置灭火装置，但，一方面电芯热失控中阴极材料可通过相变来释放氧气助燃，另一方面电池包内灭火剂的量有限，导致其吸热能力有限；(3)使用电池管理系统(BMS)探测电池包内的温度并进行监控及预警，但，当电池管理系统故障，或者，面对由外部机械滥用诱发的电芯热失控时，无法通过电池管理系统对电池包进行保护。
[0003]如何解决上述问题，提供一种对电芯能量密度影响较小、隔热效果更好的电芯隔热方案，是本领域技术人员需要考虑的。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种隔热效果明显且对电芯能量密度损耗影响较小的电化学装置。
[0005]本申请实施例提供了一种电化学装置，包括至少两个间隔设置的电芯，至少两个所述电芯沿第一方向堆叠设置，所述电化学装置还包括复合单元，至少两个相邻的所述电芯之间设有所述复合单元，所述复合单元包括：弹性材料层；隔热材料层，所述隔热材料层的熔点大于320℃，且导热系数小于或等于0.2W/mK；以及沿所述第一方向，所述弹性材料层与所述隔热材料层层叠设置。在该实施方式中，隔热材料层具有良好的隔热性能，弹性材料层与相邻两个电芯中的至少一个之间间隔设置有隔热材料层，即，弹性材料层的至少一侧被隔热材料层保护，以减缓或隔绝热失控由一个电芯向另一个电芯的蔓延，当其中一个电芯发生热失效时可有效隔离热量传递，从而减缓或隔绝热失控在电化学装置内部的蔓延；且设于电芯之间的复合单元具有弹性，可为在电化学循环过程中发生膨胀的电芯提供缓冲空间，避免电芯之间过度挤压，且可吸来自外部的物理冲击以保护电芯，使复合单元在具备隔热功能的同时具备缓冲件的功能，提升电化学装置内部空间的利用率，降低电化学装置能量密度的损耗。
[0006]在一种可能的实施方式中，所述弹性材料层与所述隔热材料层连接，沿所述第一方向，所述隔热材料层的正投影覆盖至少部分所述弹性材料层的正投影。在该实施方式中，沿所述第一方向，所述隔热材料层的正投影覆盖所述弹性材料层的正投影使得两个电芯之间的弹性材料层的至少一侧被隔热材料层保护。
[0007]在一种可能的实施方式中，沿所述第一方向，所述隔热材料层的正投影大于或等于所述复合单元与所述电芯的接触面的正投影。在该实施方式中，相邻两个电芯的间隔面之间均填充有具备隔热功能的隔热材料层，可进一步提升电化学装置的隔热能力。
[0008]在一种可能的实施方式中，所述弹性材料层与一个所述电芯接触，所述隔热材料层与另一所述电芯接触。在该实施方式中，弹性材料层与隔热材料层为双层结构，弹性材料层主要用于提供缓冲空间，隔热材料层主要用于隔热，同时也可提供一定的缓冲空间，该双层结构可由两层尺寸相当的弹性材料层及隔热材料层连接形成，工艺难度较低。
[0009]在一种可能的实施方式中，所述隔热材料层的数量为两个，所述弹性材料层设于两个所述隔热材料层之间，每个所述隔热材料层分别与一个所述电芯接触。在该实施方式中，该三层结构中弹性材料层两侧均设置有弹性材料层及隔热材料层，复合单元两侧任一电芯发生热失控时，隔热的隔热材料层不仅可以减缓或隔绝热量传递，还可尽量避免弹性材料层融化以保护电化学装置内部结构。
[0010]在一种可能的实施方式中，所述弹性材料层的数量为两个，所述隔热材料层设于两个所述弹性材料层之间，每个所述弹性材料层分别与一个所述电芯接触。在该实施方式中，该三层结构中的隔热材料层可减缓或隔绝相邻两个电芯之间的热传递，两侧的弹性材料层可提供更多的缓冲空间。
[0011]在一种可能的实施方式中，所述隔热材料层设于所述弹性材料层表面并包裹所述弹性材料层。在该实施方式中，隔热材料层可对弹性材料层进行全方位包裹，隔热材料层在减缓或隔绝热量由一个电芯向相邻的另一个电芯之间传递的同时，还可以降低弹性材料层受热融化的风险，未融化的弹性材料层亦可提供部分的隔热效果以提升复合单元的隔热性能。
[0012]在一种可能的实施方式中，所述电芯包括顶部及底部，所述顶部为所述电芯的设置有极耳的一端，所述底部为所述电芯中与所述顶部相背的一端，所述隔热材料层覆盖所述弹性材料层临近所述顶部的一端的表面。在该实施方式中，顶部的封装结合端相较于底部更易被明火或热流冲破，即，热失控以顶部为主要传递方向的概率较大，以隔热材料层保护弹性材料层靠近顶部的端部，可以降低弹性材料层受热融化的风险，未融化的弹性材料层亦可提供部分的隔热效果以提升复合单元的隔热性能。
[0013]在一种可能的实施方式中，沿所述第一方向，所述隔热材料层的厚度小于或等于所述电芯的厚度的20％。
[0014]在一种可能的实施方式中，所述隔热材料包括玻纤气凝胶、硅酸钙、硅酸镁复合纤维或芳纶中的至少一种。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述隔热材料层的导热系数小于或等于0.07W/mK。
[0016]本申请另一实施例还提供了一种用电装置，所述用电装置包括前述的电化学装置和负载，所述电化学装置用于为所述负载供电。
[0017]相比于现有技术，本申请实施例的电化学装置，其复合单元同时兼具隔热及缓冲的功效，在提升安全性的同时亦可降低能量密度的损耗。具体的，隔热材料层具有良好的隔热性能，沿所述第一方向，所述隔热材料层的正投影覆盖所述弹性材料层的正投影使得两个电芯之间的弹性材料层的至少一侧被隔热材料层保护，当其中一个电芯发生热失效时可有效隔离热量传递，从而减缓或隔绝热失控在电化学装置内部的蔓延；且设于电芯之间的
复合单元具有弹性，可为在电化学循环过程中发生膨胀的电芯提供缓冲的形变空间，避免电芯之间过度挤压，且可吸来自外部的物理冲击以保护电芯，使复合单元在具备隔热功能的同时具备缓冲功能，提升电化学装置的空间利用率，降低电化学装置能量密度的损耗。
附图说明
[0018]图1为本申请一实施例的电化学装置的示意图。
[0019]图2为本申请一实施例的复合单元的截面示意图。
[0020]图3为本申请另一实施例的复合单元的截面示意图。
[0021]图4为本申请又一实施例的复合单元的截面示意图。
[0022]图5为本申请又一实施例的复合单元的截面示意图。
[0023]图6为本申请又一实施例的复合单元的截面示意图。
[0024]图7为本申请实施例电化学装置在热失控试验下的温度变化曲线图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，包括至少两个间隔设置的电芯，至少两个所述电芯沿第一方向堆叠设置，其特征在于，所述电化学装置还包括：复合单元，至少两个相邻的所述电芯之间设有所述复合单元，所述复合单元包括：弹性材料层；和隔热材料层，所述隔热材料层的熔点大于320℃，且导热系数小于或等于0.2W/mK；以及沿所述第一方向，所述弹性材料层与所述隔热材料层层叠设置。2.如权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述弹性材料层与所述隔热材料层连接，沿所述第一方向，所述隔热材料层的正投影覆盖至少部分所述弹性材料层的正投影。3.如权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述隔热材料层的正投影大于或等于所述复合单元与所述电芯的接触面的正投影。4.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述弹性材料层与一个所述电芯接触，所述隔热材料层与另一所述电芯接触。5.如权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，所述隔热材料层的数量为两个，所述弹性材料层设于两个所述隔热材料层之间，每个所述隔热材料层分别与一个所述电芯接触。6.如权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：南海洋，
申请(专利权)人：东莞新能安科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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