CN108110376A - 一种阻燃冷却型锂离子电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻燃冷却型锂离子电池模块,包括多个电池散热单元以及对相邻两个电池散热单元进行隔离的隔热阻燃件,每个电池散热单元均由两个锂离子电池和锂离子电池之间的平板热管构成,所述的平板热管向上延伸端的侧面设置有水冷装置,所述的水冷装置为金属的水冷管、水冷板或带有翅片结构的水冷排,多个水冷装置的出入水口串/并联连接;本发明在锂离子电池正常工作时能将其产生的热量快速导出,防止锂离子电池过热,在单个锂离子电池出现异常发热时,防止热量向其他电池散热单元中的锂离子电池传播,避免热失控连锁反应的发生,通过本发明可增加锂离子电池的使用寿命和安全性,本发明结构紧凑简单,使用性广。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种阻燃冷却型锂离子电池模块,主要用于交通动力电源、电力储存电源、移动电子设备电源和军用电源等技术领域。
背景技术
锂离子电池由于能量密度大、循环寿命长、无污染、无记忆效应等特点,其在电动汽车、空间技术、国防工业等方面具有广泛的应用。
在大容量、高功率的锂离子电池应用中,电池本身发热或使用环境过热会对电池寿命以及安全性产生影响,因此需要一种装置能够为锂离子电池进行热管理,使其在正常工作状态下能够有效散热、但在某个单体发生异常造成热失控时又能阻止异常热量向临近电池快速传播,避免热失控连锁反应的发生。
目前,锂离子电池模块散热结构主要是利用风冷或直接水冷。其中风冷方式散热效率较低,结构不紧凑,不利于电池模块能量密度的提高;水冷方式效率较高,但要保证对每一个电池单体都能进行有效散热,需要进行复杂的流道设计,并且复杂的水冷结构对于加工和密封具有很高的要求,否则可能发生漏液威胁电池安全。
平板热管是一种具有高导热性能的传热元件,依靠内部特殊工质的相变传热传质,在重力方向的热传导率远高于普通金属材料。利用平板热管为大功率电子电力器件进行散热目前已有较多报道,并且取得了良好的效果。
在锂离子电池模块的散热应用中,(CN203367447U)报道了利用平板热管将电池热量导出到电池外部,再利用风冷方式对平板热管冷端进行散热,但风冷方式对于散热面积具有较高要求,不利于电池模块能量密度的提高。
(CN105514318A)中报道了一种平板热管与水冷板连接的方式对动力电池进行散热,同时具有在低温下对电池进行加热的功能,其水冷板设置在电池中部,两面连接平板热管,由于平板热管的导热能力具有很强的方向性,并且热端应在下方,因此无论是水平放置还是垂直放置均会在一定程度上影响平板热管的均热效果。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足,设计一种阻燃冷却型锂离子电池模块,本发明有效利用平板热管的高导热能力把锂离子电池产生的热量进行传递并与水冷装置进行换热,并且在单个锂离子电池出现异常发热时,避免热量向电池散热单元包外的锂离子电池传播,防止热失控连锁反应的发生。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种阻燃冷却型锂离子电池模块,包括多个电池散热单元以及对相邻两个电池散热单元进行隔离的隔热阻燃件,每个电池散热单元均由两个锂离子电池和锂离子电池之间的平板热管构成,所述的平板热管向上延伸端的侧面设置有水冷装置,所述的水冷装置为金属的水冷管、水冷板或带有翅片结构的水冷排,多个水冷装置的出入水口串/并联连接;所述的隔热阻燃件为隔热阻燃板、隔热阻燃袋、隔热阻燃发泡材料件或隔热阻燃胶件;所述的平板热管与水冷装置之间采取直接接触或通过导热硅脂、导热硅胶间接接触;所述的平板热管与锂离子电池之间采取直接接触或通过导热绝缘膜、导热硅胶垫间接接触,锂离子电池工作中产生的热量通过平板热管与水冷装置中的冷却介质进行热交换。
所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其锂离子电池为软包电池、方形铝壳电池或由圆柱形电池组合的方形电池组。锂离子电池为尺寸采用225×165×5mm,电压为3.7V,容量为15Ah的软包三元锂离子电池。
所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其水冷装置通过扣件、螺钉或粘结剂固定在平板热管上。水冷装置采用200×30×1.2mm的铜制水冷板,每一个所述的铜制水冷板通过硅胶软管连接。
所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其平板热管的尺寸为200×96×3mm。
所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其隔热阻燃件采用230×170×3mm的聚氨酯发泡板。
本发明的有益效果是:
本发明在锂离子电池正常工作时能将其产生的热量快速导出,防止锂离子电池过热,在单个锂离子电池出现异常发热时,防止热量向其他电池散热单元中的锂离子电池传播,避免热失控连锁反应的发生,通过本发明可增加锂离子电池的使用寿命和安全性,本发明结构紧凑简单,使用性广。
附图说明
图1是本发明第一实施例的结构示意图;
图2是本发明第一实施例的主视图;
图3是本发明第一实施例的组合结构示意图;
图4是本发明第二实施例的组合结构示意图;
图5是本发明第四实施例的组合结构示意图;
图6是本发明第四实施例的分解结构示意图;
各附图标记为:1—隔热阻燃件,2—水冷装置,3—平板热管,4—锂离子电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1至图6所示,本发明公开了一种阻燃冷却型锂离子电池模块,包括多个间隔叠加设置的隔热阻燃件1和电池散热单元,所述的电池散热单元包括两个锂离子电池4以及设置在两个锂离子电池4之间的平板热管3,所述的平板热管3向上延伸端的侧面设置有水冷装置2。所述的锂离子电池4工作中产生的热量通过平板热管3与水冷装置2中的冷却介质进行热交换,电池散热单元之间通过隔热阻燃件1进行隔离。平板热管3与锂离子电池4接触的一端为蒸发端,平板热管3与水冷装置2接触的一端为冷凝端;蒸发端将锂离子电池4产生的热量快速传递给冷凝端,冷凝端与水冷装置2通过面接触进行热量交换,由水冷装置2中的冷却介质将热量带走。
所述的水冷装置2为金属的水冷管、水冷板或带有翅片结构的水冷排。
所述的隔热阻燃件1为隔热阻燃板、隔热阻燃袋、隔热阻燃发泡材料件或隔热阻燃胶件。
所述的锂离子电池4为软包电池、方形铝壳电池或由圆柱形电池组合的方形电池组。
所述的水冷装置2通过扣件、螺钉或粘结剂固定在平板热管3上。
所述的平板热管3与水冷装置2之间采取直接接触或通过导热硅脂、导热硅胶间接接触;所述的平板热管3与锂离子电池4之间采取直接接触或通过导热绝缘膜、导热硅胶垫间接接触。
多个所述的水冷装置2的出入水口可根据电池模块组合需要进行串/并联连接。
实施例1
实施例1是本发明的基础实施例,根据图1、图2所示,所述的锂离子电池模块采用尺寸225×165×5mm,电压为3.7V,容量为15Ah的软包三元材料锂离子电池作为模块中的电池单体;所述的平板热管3的尺寸为200×96×3mm,将一片平板热管3放置于两个锂离子电池4之间,构成一个电池散热单元;所述的隔热阻燃件1为230×170×3mm的聚氨酯发泡板,每个电池散热单元之间采用聚氨酯发泡板进行隔离,锂离子电池模块由多个电池散热单元叠加构成;所述的水冷装置2为200×30×1.2mm的铜制水冷板,每一个电池散热单元中的平板热管3高出锂离子电池4的部分与铜制水冷板紧密贴合,铜制水冷板采用扣件紧固,铜制水冷板间通过硅胶软管连接,如图3所示。
实施例2
实施例2是在实施例1的基础上进一步的实施例。结构设计如实施例1,不同之处在于,所述的水冷装置2采用圆形的水冷铜管,外径19mm,壁厚2mm,所述的平板热管3为倒U型放置,相邻两个电池散热单元公用一套平板热管3,所述的平板热管3上设置有圆环形的安装部,所述的水冷铜管通过螺丝固定连接在平板热管3的安装部内,如图4所示。
实施例3
实施例3是在实施例2的基础上进一步的实施例,结构设计如实施例2,不同之处在于,所述的平板热管3与锂离子电池4之间设置有0.1mm厚的聚酰亚胺薄膜。
实施例4
实施例4是在实施例2的基础上进一步的实施例,结构设计如实施例2,不同之处在于,所述的水冷装置2采用带有翅片结构的水冷排,所述的水冷排底部为齿状结构,相邻两个电池散热单元公用一套平板热管3,所述的平板热管3与水冷排接触部分进行75度折弯,所述的平板热管3的折弯部分通过导热硅胶固定于水冷排齿状结构中,如图5、图6所示。
实施例5
实施例5是在实施例2的基础上进一步的实施例,结构设计如实施例2,不同之处在于,所述的锂离子电池模块中的电池单体采用方形铝壳电池。
实施例6
实施例6是在实施例2的基础上进一步的实施例,结构设计如实施例2,不同之处在于,所述的隔热阻燃件1采用发泡硅胶。
本发明在锂离子电池4正常工作时能将其产生的热量快速导出,防止锂离子电池4过热,在单个锂离子电池4出现异常发热时,防止热量向其他电池散热单元中的锂离子电池4传播,避免热失控连锁反应的发生,通过本发明可增加锂离子电池4的使用寿命和安全性,本发明结构紧凑简单,使用性广。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,以及部分运用的实施例,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于:包括多个电池散热单元以及对相邻两个电池散热单元进行隔离的隔热阻燃件(1),每个电池散热单元均由两个锂离子电池(4)和锂离子电池(4)之间的平板热管(3)构成,所述的平板热管(3)向上延伸端的侧面设置有水冷装置(2),所述的水冷装置(2)为金属的水冷管、水冷板或带有翅片结构的水冷排,多个水冷装置(2)的出入水口串/并联连接;所述的隔热阻燃件(1)为隔热阻燃板、隔热阻燃袋、隔热阻燃发泡材料件或隔热阻燃胶件;所述的平板热管(3)与水冷装置(2)之间采取直接接触或通过导热硅脂、导热硅胶间接接触;所述的平板热管(3)与锂离子电池(4)之间采取直接接触或通过导热绝缘膜、导热硅胶垫间接接触。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于,所述的锂离子电池(4)为软包电池、方形铝壳电池或由圆柱形电池组合的方形电池组。
3.根据权利要求2所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于,所述的锂离子电池(4)采用尺寸为225×165×5mm,电压为3.7V,容量为15Ah的软包三元锂离子电池。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于,所述的水冷装置(2)通过扣件、螺钉或粘结剂固定在平板热管(3)上。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于,所述的水冷装置(2)采用200×30×1.2mm的铜制水冷板,每一个所述的铜制水冷板通过硅胶软管连接。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于,所述的平板热管(3)的尺寸为200×96×3mm。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃冷却型锂离子电池模块,其特征在于,所述的隔热阻燃件(1)采用230×170×3mm的聚氨酯发泡板。
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