CN104993184A - 一种动力电池及其冷却系统 - Google Patents

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明提供了一种动力电池冷却系统，所述动力电池包括：单体电池、电池连接极、电池箱体，所述单体电池设置在所述电池箱体内，所述电池连接极连接多个单体电池的电极，在所述单体电池表面设置高导热绝缘层，在所述高导热绝缘层与所述电池箱体之间填充有复合相变材料，所述复合相变材料由氮化硼为骨架材料，由相变材料为基体合成而成。本发明所述的动力电池冷却系统的冷却效率高，并且系统简单，安全性好。

Description

一种动力电池及其冷却系统
技术领域
本发明属于电池领域，尤其涉及一种动力电池及其冷却系统。
背景技术
电动车的发展已经成为当今世界发展的不可逆转的潮流。作为给电动车提供动力来源的电池，由于其性能对动力设备的运行状况有很大的影响，因而电池性能也必然是决定电动车发展速度的重要因素。由于锂离子电池由于其能量密度大、平均输出电压高、自放电小、没有记忆效应、可快速充放电、充电效率高达、不含有毒有害物质等优点，被广泛应用在纯电动汽车上。
为了提高电池的性能与循环寿命，在使用电池时，一般要保证电池模块温度保持在电池理想工作温度范围，即电池在使用时就当控制电池单体间的温度差不应大于5℃。
目前电池的散热主要有空气冷却与液体冷却两种方式，对于空气冷却而言虽然成本低廉但因其冷却效果差而不被广泛使用，而液体冷却效果好，但因其系统复杂与系统本身存在着很多潜在的危险而致使用受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池及其冷却系统，以解决现有技术的冷却方式冷却效率低，以及系统复杂且存在很多潜在危险的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种动力电池冷却系统，所述动力电池包括：单体电池、电池连接极、电池箱体，所述单体电池设置在所述电池箱体内，所述电池连接极连接多个单体电池的电极，在所述单体电池表面设置高导热绝缘层，在所述高导热绝缘层与所述电池箱体之间填充有复合相变材料，所述复合相变材料由氮化硼为骨架材料，由相变材料为基体合成而成。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述电池连接极与单体电池之间通过超声焊连接。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述相变材料的熔点大于35摄氏度且小于75摄氏度。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述复合相变材料的骨架由氮化硼粉末压制烧结而成，或者通过抽滤而成，或者通过抄纸、无纺布、编织制备而成的片状或者网状物。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述电池箱体包括电池上盖和电池下盖，所述电池上盖和所述电池下盖通过绝缘密封胶密封。
结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，在所述电池箱体的外表面设置有换热片。
结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述箱体为导热金属箱。
结合第一方面，在第一方面的第七种可能实现方式中，所述相变材料为石蜡。
第二方面，本发明实施例提供了一种动力电池，所述动力电池包括第一方面任一项所述的动力电池冷却系统。
本发明通过在电池箱体与单体电池之间设置复合相变材料，并且所述复合相变材料由氮化硼作为骨架材料，以相变材料作为基体构成，通过氮化硼导热，从而能够克服相变材料导热系统低，不能及时将热量导出的缺陷，通过加入高导热的氮化硼骨架材料，将相变材料灌注在高比表面积，绝缘的高导热的氮化硼中，以氮化硼为骨架解决了导热系数会随相变材料的循环次数的增加而出现不均一的现象。从而使得本发明所述的动力电池冷却系统的冷却效率高，并且系统简单，安全性好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的带有氮化硼和相变材料的电池模块的俯视图；
图2是本发明实施例提供的带有氮化硼和相变材料的电池模块的主视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
本发明实施例针对锂离子电池在高倍率放电情况下产生了大量的热，为了保证电池在比较理想工作温度下工作以保证电池的性能与循环寿命，而提出的基于氮化硼的复合相变材料的动力电池冷却系统。
本发明的结构示意图如图1、2所示，本发明的基于氮化硼的复合相变材料的动力电池冷却系统，包括有单体电池301、电池连接极302、相变材料303、氮化硼304、电池箱体305、电池上盖306、电池下盖307；单体电池301与电池箱体305之间填充有以氮化硼304为骨架材料和以相变材料303为基体复合而成的复合相变材料，相变材料303灌注到氮化硼304中，单体电池301与灌注后的氮化硼304用高导热绝缘胶305连接，电池上盖306及电池下盖307分别装设在单体电池301的上端及下端，电池连接极302与单体电池301连接。相变材料灌注到氮化硼中，所述骨架材料的氮化硼可以是多孔氮化硼纸的形态，从而起到支撑电池与提高导热系数的作用，相变材料起吸收和储存热量的作用。加入多孔氮化硼纸304后的相变材料303导热系数得到了很大的提高，并且单体电池在高倍率放电时所放出的热量可以暂时被相变材料通过相变吸收并储存后通过外壳通过对流换热散到周围环境中去。
本实施例中，上述电池箱体305优先选用导热系数比较大的金属，其目的是将相变材料中储存的热量尽快的散到周围环境中去，外壳的内表面要经过电绝缘处理，比如可以粘贴可导热的聚酰亚胺胶纸进行绝缘处理，从而隔离电池箱体与所述单体电池。
本实施例中，上述电池连接极302与单体电池301之间用超声焊连接，优先可以选用超声焊中的点焊进行焊接，有效地克服了电阻焊接时所产生的飞溅和氧化缺陷。
本实施例中，上述相变材料303所需的熔点在35～75℃范围内。其具体的温度范围可以根据实际需要自行选择，不受具体材料规格的限制，有很大的可调空间。
本实施例中，上述电池上盖306及电池下盖307分别套装在单体电池301上端及下端所设的安装孔中，电池上盖306及电池下盖307与单体电池301所设的安装孔之间采用过盈配合，从而使得单体电池301与电池上盖306及电池下盖307所设的安装孔之间设置防止熔融后的相变材料泄漏的绝缘密封胶。
本实施例中，所述氮化硼304可以采用片状纳米氮化硼通过溶剂分散抽滤烘干的办法做成的，电池连接极302可以是用纯度为99.99％的铜上镀上一层1μm厚的银加工而成，相变材料303可以采用石蜡，其熔点的选择与电池理想的工作温度保持一致，电池壳体305可以用碳纤维板加工而成，电池上盖306及电池下盖307可以采用轻质碳纤维板制成。
上述电池箱体305的外表面可以设置增大电池模块与外部环境的换热面积、降低电池模块的温度的散热片，所述散热片可以为三角形肋片。电池箱体305的外表面加上三角形肋片增大了电池模块与外部环境的换热面积，强化了传热效果，对降低电池模块的温度具有很重要的作用。
本发明的工作原理如下：单体电池301工作时放出的热量先经骨架材料氮化硼304经导热的方式传到电池的四周再被相变材料303吸收，相变材料303中吸收的热量再传到电池箱体305上，电池箱体305与周围环境中的空气的对流换热，将整个模块的温度降低。上述装置在没有增大电池模块体积的情况下能使模块的温度保持在电池理想工作温度范围内，又能使模块中单体电池间的温差保持在几度以内，所以带有氮化硼和相变材料冷却的电池装置对于防止电动汽车中电池的热失控是一个很好的解决方案。
在将本发明动力电池放置在电动汽车中应用时，要设计良好的风口和导流道，利用车行驶的自然风将各个电池模块中的热量散出去。在没有增加耗电的装置下，将电池的温度保持在理想工作温度范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电池冷却系统，所述动力电池包括：单体电池、电池连接极、电池箱体，所述单体电池设置在所述电池箱体内，所述电池连接极连接多个单体电池的电极，其特征在于，在所述单体电池表面设置高导热绝缘层，在所述高导热绝缘层与所述电池箱体之间填充有复合相变材料，所述复合相变材料由氮化硼为骨架材料，由相变材料为基体合成而成。
2.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，所述电池连接极与单体电池之间通过超声焊连接。
3.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，所述相变材料的熔点大于35摄氏度且小于75摄氏度。
4.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，所述复合相变材料的骨架由氮化硼粉末压制烧结而成，或者通过抽滤而成，或者通过抄纸、无纺布、编织制备而成的片状或者网状物。
5.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，所述电池箱体包括电池上盖和电池下盖，所述电池上盖和所述电池下盖通过绝缘密封胶密封。
6.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，在所述电池箱体的外表面设置有换热片。
7.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，所述箱体为导热金属箱。
8.根据权利要求1所述动力电池冷却系统，其特征在于，所述相变材料为石蜡。
9.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括权利要求1-8任一项所述动力电池冷却系统。
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