CN105703038B - 一种具有平板热管的电池模块及散热方法 - Google Patents

一种具有平板热管的电池模块及散热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有平板热管的电池模块及散热方法,所述电池模块包括壳体和多个电池单体,所述多个电池单体以层叠状设置在所述壳体中,还包括极耳固定装置、打包带、底部固定装置以及多个平板热管;每2个电池单体之间设置1个平板热管;打包带箍于极耳固定装置缺口及底部固定装置缺口内,将电池单体的封边固定于极耳固定装置通槽及底部固定装置通槽内。本发明方法通过低沸点液体受热发生汽化,并在翅片内部的边壁上冷凝,流向相变发生区域,满足液体蒸发所需要的液体供应,从而形成完整的循环,实现对电池的持续冷却,进而提高电池组的均热性能和散热性能。

Description

一种具有平板热管的电池模块及散热方法
技术领域
[0001] 本发明涉及大容量锂离子电池技术领域,特别是具有平板热管的电池模块及散热 方法。
背景技术
[0002] 随着科技的进步和人类环境保护意识的增强,国内外的绿色能源产业已经进入了 高速发展的阶段,电动车行业、通讯行业及某些特种行业都开始广泛的使用高能量大功率 的锂离子电池做为电源,并对电源模块的重量比和体积比及安全性提出了很高的要求。长 期以来,人们对电池的安全性、电池组的封装结构和生产效率等一直在进行各种研究。
[0003] 锂电离子电池组电源是由多个锂离子电池单体组合封装而成。在大容量、高功率 锂离子电源的生产中,通常是将电池单体进行串联组合实现高压,将电池单体进行并联组 合提高容量。在大电流充放电工作过程中,由于电池的发热,电池组的热量累积,会导致电 池一致性降低,电池芯产生膨胀,影响了电池成组后各电池的一致性和均衡性的重要指标, 从而降低了电池的循环寿命。如何有效地对电池进行持续冷却、提高电池组的均热性能和 散热性能,成为电池组封装结构设计要解决的另一重点难题。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷,提供一种具有平板热管的电池模块及 散热方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的:
[0006] —种具有平板热管的电池模块,包括壳体和多个电池单体,所述多个电池单体以 层叠状设置在所述壳体中,还包括极耳固定装置、打包带、底部固定装置以及多个平板热 管;每2个电池单体之间设置1个平板热管;打包带箍于极耳固定装置缺口及底部固定装置 缺口内,将电池单体的封边固定于极耳固定装置通槽及底部固定装置通槽内。
[0007] 所述平板热管由基连板及翅片组成;基连板及翅片均为中空结构,且互相连通,基 连板及翅片内充有沸点在30 °C -40 °C范围的低沸点液体。
[0008] 所述平板热管、极耳固定装置及底部固定装置的材料的导热系数大于300W/m· cC。
[0009] 所述平板热管、极耳固定装置及底部固定装置的外表面进行氧化处理或涂覆导热 绝缘漆。
[0010] —种具有平板热管的电池模块的散热方法,所述平板热管由基连板及翅片组成; 基连板及翅片均为中空结构,且互相连通,基连板及翅片内充有沸点在30 °C -40 °C范围的低 沸点液体;在平板热管工作过程中,当基连板受到电池单体加热达到一定温度时,基连板中 空部分的低沸点液体会发生汽化变为蒸汽;所述蒸汽沿着基连板中空部分运动至翅片中空 部分,并在翅片中空部分进行分配,最终在翅片中空部分的边壁上冷凝后转化为液体;冷凝 后的液体在毛细吸力的作用下沿着翅片中空部分回到基连板中空部分,并在基连板中空部 分进行分配,流向相变发生区域,满足液体蒸发所需要的液体供应,从而形成完整的循环, 实现对电池模块的持续冷却。
[0011] 本发明提供的一种具有平板热管的电池模块及散热方法,在电池单体间设置了平 板热管,平板热管由基连板及翅片组成;基连板及翅片均为中空结构,且互相连通,其内充 有少量低沸点液体。在平板热管工作过程中,当基连板受到电池单体加热达到一定温度时, 其内部的低沸点液体会发生汽化,汽化后的蒸汽沿着中空部分运动,并在翅片内部进行分 配,在翅片内部的边壁上冷凝,冷凝后的液体在毛细吸力的作用下沿着中空部分回到基连 板,并在其内部进行分配,流向相变发生区域,满足液体蒸发所需要的液体供应,从而形成 完整的循环,实现对电池的持续冷却,进而提高电池组的均热性能和散热性能。
附图说明
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0013] 图1是本发明实施例电池模块的立体图。
[0014] 图2是图1的爆炸图。
[0015] 图3是图1的剖视图。
[0016] 图4是极耳固定装置的结构示意图。
[0017]图5是图4的剖视图。
[0018]图6是平板热管的结构示意图。
[0019]图7是图6的剖视图。
[0020] 元件符号说明:
Figure CN105703038BD00041
Figure CN105703038BD00051
具体实施方式
[0023] 下面将结合附图及具体实施例对本发明实施方式提供的一种具有平板热管的电 池模块进一步的详细说明。
[0024] 请一并参阅图1至图7,本发明提供一种具有平板热管的电池模块1,包括:极耳固 定装置10、打包带30、底部固定装置40、多个电池单体20及多个平板热管50;每两电池单体 20之间设置1个平板热管50;打包带30箍于极耳固定装置缺口 102及底部固定装置缺口 402 内,进而将电池单体20的封边201压紧固定于极耳固定装置通槽101及底部固定装置通槽 401 内。
[0025] 该电池单体20为软包装锂离子电池。每个电池单体20均为一能够独立进行充放电 的锂离子电池。同一电池模块1的电池单体20具有基本一致的形状和尺寸,可以相互并联或 串联。该电池单体20可包括极耳202,用于相互连接并与外电路连接进行充放电。为便于接 线,同一电池模块1中所有电池单体20的极耳202均设置在该电池模块1的外侧面。该电池单 体20四周有封边201,要薄于电池中间部分。
[0026] 极耳固定装置10上设置有极耳固定装置通槽101及极耳固定装置缺口 102;电池单 体20上部的封边201置于极耳固定装置通槽101内,极耳202从该通槽内穿过;极耳固定装置 缺口 102用于对打包带30进行限位。极耳固定装置10为中空结构,其内充有少量沸点在30 °C-40°C范围的低沸点液体(图未示),可利用相变原理对极耳区域进行冷却和均热。
[0027] 底部固定装置40的结构与极耳固定装置10相近,设置有底部固定装置通槽401及 底部固定装置缺口 402;电池单体20底部的封边201置于底部固定装置通槽401内;底部固定 装置缺口 402与极耳固定装置缺口 102配合,可对打包带30进行限位。底部固定装置40亦为 中空结构,其内充有少量低沸点液体(图未示),可利用相变原理对电池底部区域进行冷却 和均热。
[0028] 本发明方法如下:平板热管50由基连板501及翅片502组成;基连板501与电池中间 部分接触,翅片502与电池的侧面封边接触。基连板501及翅片502均为中空结构,且互相连 通,其内充有少量低沸点液体(图未示)。在平板热管工作过程中,当基连板501受到加热达 到一定温度时,其内部的低沸点液体会发生汽化,汽化后的蒸汽沿着中空部分运动,并在翅 片502内部进行分配,在翅片502内部的边壁上冷凝,冷凝后的液体在毛细吸力的作用下沿 着中空部分回到基连板501,并在其内部进行分配,流向相变发生区域,满足液体蒸发所需 要的液体供应,从而形成完整的循环。
[0029] 平板热管50、极耳固定装置10及底部固定装置40的材料可以为导热系数应大于 300W/m · °C的材料,如金属,从而利于将电池单体20的热量导出。平板热管50、极耳固定装 置10及底部固定装置40的外表面需进行氧化处理或涂覆一层耐高温导热绝缘漆,以保证其 表面绝缘。

Claims (4)

1. 一种具有平板热管的电池模块,包括壳体和多个电池单体,所述多个电池单体以层 叠状设置在所述壳体中,其特征在于,还包括极耳固定装置、打包带、底部固定装置以及多 个平板热管;每2个电池单体之间设置1个平板热管;打包带箍于极耳固定装置缺口及底部 固定装置缺口内,将电池单体的封边固定于极耳固定装置通槽及底部固定装置通槽内;所 述平板热管由基连板及翅片组成;基连板及翅片均为中空结构,且互相连通,基连板及翅片 内充有低沸点液体,所述低沸点液体的沸点在30 °C -40 °C范围。
2. 根据权利要求1所述的一种具有平板热管的电池模块,其特征在于所述平板热管、极 耳固定装置及底部固定装置的材料的导热系数大于300W/m · °C。
3. 根据权利要求1所述的一种具有平板热管的电池模块,其特征在于所述平板热管、极 耳固定装置及底部固定装置的外表面进行氧化处理或涂覆导热绝缘漆。
4. 一种基于权利要求1所述的具有平板热管的电池模块的散热方法,其特征在于所述 平板热管由基连板及翅片组成;基连板及翅片均为中空结构,且互相连通,基连板及翅片内 充有沸点在30°C-40°C范围的低沸点液体;在平板热管工作过程中,当基连板受到电池单体 加热达到一定温度时,基连板中空部分的低沸点液体会发生汽化变为蒸汽;所述蒸汽沿着 基连板中空部分运动至翅片中空部分,并在翅片中空部分进行分配,最终在翅片中空部分 的边壁上冷凝后转化为液体;冷凝后的液体在毛细吸力的作用下沿着翅片中空部分回到基 连板中空部分,并在基连板中空部分进行分配,流向相变发生区域,满足液体蒸发所需要的 液体供应,从而形成完整的循环,实现对电池模块的持续冷却。
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