CN106252785A - 一种锂电池模组散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池模组散热结构，包括模组外壳、电池模组和相变材料，其中，所述模组外壳为长方体结构，且所述模组外壳为顶部设有开口的中空腔体，所述电池模组位于所述模组外壳内，所述相变材料填充于所述中空腔体内；所述模组外壳的外壁上设有散热翅片，所述模组外壳的内壁上设有热传导翅片；所述相变材料包裹所述电池模组；所述相变材料与所述模组外壳内壁的热传导翅片相接触；本发明通过高导热的导热片将电池所产生的热量快速传递到相变材料从而快速的被模组外壳吸收并向外散热，能够有效控制锂电池温度，同时均衡各电池之间的温度。

Description

一种锂电池模组散热结构
技术领域
本发明涉及锂离子电池散热领域，具体涉及一种锂电池模组散热结构。
背景技术
目前，锂离子电池因其优异的高能量密度、高循环寿命、宽工作温区和低自放电性能而被广泛的应用于各电子行业。尤其，近期被广泛的应用于无人飞机作为动力供给和能量储存系统。但是锂离子电池在其高倍功率作业以及在恶劣的工作环境中会产生巨大的热量，从而导致电池温度过高而影响其寿命及放电性能，严重的还会导致电池自燃或爆炸等重大危险事故发生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种有效控制锂电池温度，提高锂电池可靠性、获得锂电池温度一致性和延长锂电池使用寿命的锂电池模组散热结构。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种锂电池模组散热结构，包括模组外壳、电池模组和相变材料，其中，所述模组外壳为长方体结构，且所述模组外壳为顶部设有开口的中空腔体，所述电池模组位于所述模组外壳内，所述相变材料填充于所述中空腔体内；所述模组外壳的外壁上设有散热翅片，所述模组外壳的内壁上设有热传导翅片；所述相变材料包裹所述电池模组；所述相变材料与所述模组外壳内壁的热传导翅片相接触；
所述电池模组包括电池包、导热片和相变材料，所述电池包由单体电池并联连接构成，所述电池包顶端设有正极片和负极片；所述电池包设有多个，所述多个电池包通过所述正极片和负极片串联连接；所述多个电池包相互之间设有间隙，所述导热片位于所述多个电池包的间隙中，所述相变材料包裹所述导热片；所述导热片从电池包的间隙中向下延伸并与所述模组外壳的底面相接触。
优选地，所述模组外壳采用轻质铝合金材料制成；所述的铝合金材质具有质轻的特性，并且其强度能达到其应用要求。
优选地，所述模组外壳外壁上的散热翅片的截面呈三角形结构、矩形结构或者梯形结构；在所示的铝合金外壳外表面上设置有散热翅片，目的是增加外壳与空气的接触面积，从而加快热量的交换，导热热量，增强冷却效果。
优选地，所述多个电池包相互之间的间隙为0.5-1mm；电池包之间的间隙用来填充高导热的导热材质，可以有效的将电池中间的热量导出并被相变材料吸收，同时也可以减小电池模组结构尺寸。
优选地，所述导热片由高导热性质的材料制成；高导热材料具有高导热系数，可以快速的将热量导出。
优选地，所述高导热性质的材料为石墨片、铜片、铜网或者铝片；这些材料的导热系数高，成本低，来源广泛，加工工艺简单。
优选地，所述相变材料由高分子材料制成；高分子材料来源广泛，并且高分子材料物理加工简单。
优选地，所述高分子材料为石蜡或者膨胀石墨；这些材料具有高的相变潜热，可以吸收更多的热量，且成本低。
优选地，所述相变材料的相变温度在45℃-55℃之间；这样设置可以有效的调节电池模组的温度，使得电池处于最适宜的工作温度区间。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
(1)本发明通过高导热的导热片将电池所产生的热量快速传递到相变材料从而快速的被模组外壳吸收并向外散热，能够有效控制锂电池温度，同时均衡各电池之间的温度；
(2)本发明通过模组外壳的散热翅片强化了与外界的热交换，从而提高相变材料的循环使用效率；
(3)本发明有效地吸收无人机电池在进行大倍率放电时所产生的热量，维持电池组在适宜的工作温区，能够提高锂电池的工作稳定性，提高锂电池可靠性，获得锂电池温度的一致性，也能够延长锂电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明电池包和导热片的结构示意图。
图中附图标记为：1、模组外壳；101、热传导翅片；102、散热翅片；2、电池包；201、正极片；202、负极片；3、导热片；4、相变材料。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-3所示，一种锂电池模组散热结构，包括模组外壳1、电池模组和相变材料4，其中，所述模组外壳1为长方体结构，所述模组外壳1采用轻质铝合金材料制成，且所述模组外壳1为顶部设有开口的中空腔体，所述电池模组位于所述模组外壳1内，所述相变材料4填充于所述中空腔体内，所述相变材料4由高分子材料制成，所述高分子材料为石蜡或者膨胀石墨，所述相变材料4的相变温度在45℃-55℃之间；所述模组外壳1的外壁上设有散热翅片102，所述模组外壳1外壁上的散热翅片102的截面呈三角形结构、矩形结构或者梯形结构，所述模组外壳1的内壁上设有热传导翅片101；所述相变材料4包裹所述电池模组；所述相变材料4与所述模组外壳1内壁的热传导翅片101相接触；
所述电池模组包括电池包2、导热片3和相变材料4，所述电池包2由单体电池并联连接构成，所述电池包2顶端设有正极片201和负极片202；所述电池包2设有多个，所述多个电池包2通过所述正极片201和负极片202串联连接；所述多个电池包2相互之间设有间隙，所述多个电池包2相互之间的间隙为0.5-1mm，所述导热片3位于所述多个电池包2的间隙中，所述导热片3由高导热性质的材料制成，所述高导热性质的材料为石墨片、铜片、铜网或者铝片，所述相变材料4包裹所述导热片3；所述导热片3从电池包2的间隙中向下延伸并与所述模组外壳1的底面相接触。
具体地说，如图1和图2中所示的模组外壳1呈长方体的腔体，用来容纳所述电池包2、导热片3和相变材料4。同时，为了强化模组外壳1与外界的空气自然或对流换热，在所述的模组外壳1的外壁面设置了散热翅片102，并且散热翅片102的截面形状如三角形形状，在其内表面也设置了热传导翅片101(如图2所示)用来强化相变材料4与模组外壳1之间的热传导。通过无人机在上升飞行阶段所产生的空气流流经模组外壳1，从而形成空气对流强化与模组外壳1的换热。与此同时，所述的电池包2是通过多块单体电池串联连接构成，并且在其中设置了0.5-1mm的缝隙，其构成的整体置于模组外壳1的腔体里面。在所述的电池包2中设置了一块导热片3填充于中，用来导出电池中间产生的热量，并且导热片3的底端是与模组外壳1的底面相接触，从而起到支撑电池包2的作用，同时伸出端的导热片3可以与相变材料4(如图2所示)更好的接触以加强热传导效应。
如图3所示，无人机电池包2与导热片3的装配结构图，电池包2上设置有正极片201和负极片202，多块电池包2通过其上端的正极片201和负极片202串联或并联连接构成电池模组。导热片3的外形尺寸比无人机电池的外形尺寸略小，导热片3是通过两块电池包2采用三明治形式夹层固定。在导热片3与电池包2之间所剩余的空间中填充有相变材料4对电池进行吸热，导热片3底端伸出的部分是置于底部的相变材料4中，增大其接触面积加快热传导速率，从而实现快速的导出热量被吸收再被转移到外界空气中去的效果。
本发明通过高导热的导热片将电池所产生的热量快速传递到相变材料从而快速的被模组外壳吸收并向外散热，能够有效控制锂电池温度，同时均衡各电池之间的温度，通过模组外壳的散热翅片强化了与外界的热交换，从而提高相变材料的循环使用效率；有效地吸收无人机电池在进行大倍率放电时所产生的热量，维持电池组在适宜的工作温区，能够提高锂电池的工作稳定性，提高锂电池可靠性，获得锂电池温度的一致性，也能够延长锂电池的使用寿命。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂电池模组散热结构，其特征在于，包括模组外壳、电池模组和相变材料，其中，所述模组外壳为长方体结构，且所述模组外壳为顶部设有开口的中空腔体，所述电池模组位于所述模组外壳内，所述相变材料填充于所述中空腔体内；所述模组外壳的外壁上设有散热翅片，所述模组外壳的内壁上设有热传导翅片；所述相变材料包裹所述电池模组；所述相变材料与所述模组外壳内壁的热传导翅片相接触；
所述电池模组包括电池包、导热片和相变材料，所述电池包由单体电池并联连接构成，所述电池包顶端设有正极片和负极片；所述电池包设有多个，所述多个电池包通过所述正极片和负极片串联连接；所述多个电池包相互之间设有间隙，所述导热片位于所述多个电池包的间隙中，所述相变材料包裹所述导热片；所述导热片从电池包的间隙中向下延伸并与所述模组外壳的底面相接触。
2.根据权利要求1所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述模组外壳采用轻质铝合金材料制成。
3.根据权利要求1所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述模组外壳外壁上的散热翅片的截面呈三角形结构、矩形结构或者梯形结构。
4.根据权利要求1所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述多个电池包相互之间的间隙为0.5-1mm。
5.根据权利要求1所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述导热片由高导热性质的材料制成。
6.根据权利要求5所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述高导热性质的材料为石墨片、铜片、铜网或者铝片。
7.根据权利要求1所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述相变材料由高分子材料制成。
8.根据权利要求7所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述高分子材料为石蜡或者膨胀石墨。
9.根据权利要求1所述的锂电池模组散热结构，其特征在于，所述相变材料的相变温度在45℃-55℃之间。
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