CN110544804A - 一种对电池电芯快速散热机构及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，(1)将陶瓷板表面进行金属化处理；(2)电池的电极端面直接与陶瓷板一面相连接；(3)陶瓷板的另一面，直接连接金属支架板或与散热器直接连接；利用陶瓷的良好导热和绝缘的特性，将电池的热量直接、快速地通过散热器散发出去，降低电池电芯温度，提高电池的安全性，延长电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电池散热领域，具体涉及一种对电池电芯快速散热机构及其 加工方法。
背景技术
随着电池的技术不断日新月易，电池在生活各个领域得到了广泛的应用，如 新能源电动汽车的快速发展，电池是其最核心的部件，电池的性能，决定新能 源电动汽车的性能。由于电池能量密度越来越大，电池的两个电芯之间，如果 短路或漏电，就会造成瞬时大电流放电，极易产生火花和爆炸，造成事故。所 以，电池的电芯往往用较厚的有绝缘塑料部件进行包裹。然而，电池在充放电 中，电芯产生大量的热量，是电池中温度最高的部分，由于电池四周都被绝缘 塑料部件包裹，即使在电池四周采用水冷却循环系统，由于传热慢，往往有15 分钟以上的时间滞后，此时，如果温度上升太快，极易产生事故。
新能源电动汽车上的电池往往由4个电池包组成一个电池组，一台新能源电 动汽车上往往有20多组电池组构成。每一个电池组中的电池包，在应用中电 芯往往发热温度不一样，形成温度差，最高温度点的地方，由于热集中效应， 温度会越来越高，加速电池的局部损坏，形成恶性循环，缩短电池使用寿命和 能量的输出快速衰减。尤其是电芯作为电池的主要部件，在电池处于工作的状 态时，电芯温度最高；也是说电芯的性能直接决定整个电池性能优劣。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种对电池电芯快速散热机构，该 机构可以延长电池组使用寿命；又提高了整体电池组输出功率，克服现有电池 组存在供电效率低性能差的缺点。
为了解决现有技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种对电池电芯快速散热机构，包括端部带正负电极的电池电芯；所述电池电 芯上还设置有散热机构，所述散热机构包括第一连接板、第二连接板、双面具 有导热层陶瓷板和散热部件；所述第一连接板和第二连接板分别与电池电芯的 正负极连接；所述第一连接板和第二连接板分别通过各自的极柱与导热陶瓷板 一面的导热层连接；所述导热陶瓷板的另一面导热层与所述散热部件焊接。
所述极柱分别连接有向外延伸的极耳，所述极柱与所述第一连接和第二连接之间设置有绝缘盖体，所述极柱的柱体上套设有绝缘部件。
所述陶瓷板上的导热层为覆铜层或金属厚膜。
所述散热部件为整体散热器，所述散热器与所述陶瓷板之间填充有绝缘体。
所述散热器部件为分体式散热排。
所述电池电芯外部设置有导热外壳。
为了解决现有技术存在技术问题，本发明还可以采用如下技术方案：
一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，包括如下步骤：
S1、将电池电芯的正负极分别与第一连接板和第二连接板连接；
S2、所述第一连接板和第二连接板上的极柱分别与陶瓷板一面的导热层通过硅胶连接；所述陶瓷板一面的导热层通过钎焊浆料与所述散热部件连接。
为了解决现有技术存在技术问题，本发明还可以采用如下技术方案：
一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，包括如下步骤：
S1、将电池电芯的正负极分别与第一连接板和第二连接板连接；
S2、所述第一连接板和第二连接板上的极柱分别与陶瓷板一面的导热层通过激光焊接或者锡焊焊接；所述陶瓷板一面的导热层通过钎焊浆料与所述散热部件 连接。
所述陶瓷板的导热层为覆铜层或金属厚膜。
所述陶瓷板为氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷。
有益效果
1、本发明通过利用陶瓷材料本身具有的良好的导热性能和优异的绝缘性 能对电池包电芯进行快速散热，确保电池包的电芯温度更平衡，减少 或消除电池的热集中效应。
2、本发明通过双面具有金属层的陶瓷板、散热器构成散热机构与电芯巧 妙的结合，确保单个电芯在供电过程能同时快速散热，进而更好地发 挥整体电池组的充电速度和安全性。
3、本发明通过对电芯散热改进，既可以延长电池组使用寿命；又提高了 整体电池组输出功率，克服现有电池组存在供电效率低性能差的缺点。
4、本发明符合现代化生产要求节能，环保；适合推广应用。
附图说明
图1是本发明的具有电池电芯快速散热机构的电池包结构示意图。
图2是本发明的具有电池电芯快速散热机构的电池组结构示意图。
图3是本发明的具有电池电芯快速散热机构的电池组结构示意图。
具体实施例
下面结合附图对本发明做一步说明：
如图1所示，本发明提供一种对电芯快速散热机构，由电芯101和散热机 构201组成；所述电芯101端部设置有的正负电极(102,103)，所述散热机构 201包括第一连接板202、第二连接板203、双面覆铜陶瓷板204和散热器205； 其中，所述正负电极(102,103)上分别设置第一连接板202和第二连接板203， 所述第一连接板202和第二连接板203上分别设置有与正负极(102,103)相通 的第一极柱202a和第二极柱203a；所述第一连接板202与所述第二连接板203 之间设置有绝缘盖206；所述第一极柱202a和第二极柱203a上分别套有绝缘部 件207；其中，所述绝缘部件207为硅胶套；所述第一极柱202a和第二极柱203a 的端部分别连接向外延伸的极耳208；所述极柱(202a,203a)与陶瓷板204一 面的覆铜层激光焊接，所述陶瓷板另一面的覆铜层通过浆料与散热器205钎焊； 所述散热器205与绝缘盖206空隙之间通过绝缘体209填充。
如图2所示，本发明提供一种对电芯快速散热机构，由电芯101和散热机 构201组成；所述电芯101端部设置有的正负电极(102,103)，所述散热机构201 包括第一连接板202、第二连接板203、双面金属厚膜陶瓷板204和散热排205； 其中，所述正负电极(102,103)上分别设置第一连接板202和第二连接板203， 所述第一连接板202和第二连接板203上分别设置有与正负电极(102,103)相 通的第一极柱202a和第二极柱203a；所述第一连接板202与所述第二连接板 203之间设置有绝缘盖206；所述第一极柱202a和第二极柱203a上分别套有绝 缘部件207；其中，所述绝缘部件207为橡胶帽；所述第一极柱202a和第二极 柱203a的端部分别连接向外延伸的极耳208；所述极柱(202a,203a)通过硅胶 与陶瓷板204的一面金属厚膜层连接，所述陶瓷板204另一面金属厚膜层通过 浆料与散热排205钎焊；所散热排205独立安装在陶瓷板204上。
如图3所示，本发明提供一种对电芯快速散热机构，由电芯101和散热机 构201组成；所述电芯101端部设置有的正负电极(102,103)，所述散热机构 201包括第一连接板202、第二连接板203、陶瓷板204和散热器205；所述陶 瓷板204一面具有覆铜层，其另一面具有金属厚膜层；所述电芯101外部还设 置有导热外壳301；其中，所述正负电极(102,103)上分别设置第一连接板202 和第二连接板203，所述第一连接板202和第二连接板203上分别设置有与正负 电极(102,103)相通的第一极柱202a和第二极柱203a；所述第一连接板202 与所述第二连接板203之间设置有绝缘盖206；所述第一极柱202a和第二极柱 203a上分别套有绝缘部件207；所述第一极柱202a和第二极柱203a的端部分 别连接向外延伸的极耳208；所述极柱(202a,203a)与陶瓷板的覆铜层锡焊， 所述陶瓷板204的金属厚膜层与散热器205钎焊；所述散热器205与绝缘盖206 之间空隙处通过绝缘体209填充。
本发明中陶瓷板204采用氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷；本发明 中的绝缘部件207为硅胶套/橡胶帽结构。本发明中的绝缘盖206为塑料或橡胶 /硅胶制成的柔性部件，能与外部的导热壳体吻合。
为了解决现有技术存在技术问题，本发明还可以采用如下技术方案：
一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，包括如下步骤：
S1、将电池电芯的正负极分别与第一连接板和第二连接板连接；
S2、所述第一连接板和第二连接板上的极柱分别与陶瓷板一面的导热层通过硅胶连接；所述陶瓷板一面的导热层通过钎焊浆料与所述散热部件连接。
为了解决现有技术存在技术问题，本发明还可以采用如下技术方案：
一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，包括如下步骤：
S1、将电池电芯的正负极分别与第一连接板和第二连接板连接；
S2、所述第一连接板和第二连接板上的极柱分别与陶瓷板一面的导热层通过激光焊接或者锡焊焊接；所述陶瓷板一面的导热层通过钎焊浆料与所述散热部件 连接。
此外，为了使电池电芯的热量迅速传递到散热机构，对电池电芯的正负电 极材料需要满足导热系数高，且同时要缩短热传递的速度和加大导热截面积， 本发明为达到上述要求，对电池电芯正负电极可以石墨烯、高导热合金或铜。 具体操作过程：
在陶瓷板上覆铜板时，1、将厚0.1-3.0mm的覆铜板，铜板面积大小略小于 电芯连接排大小；铜板与电芯连接排两个平面相对直接压紧；2、将厚0.1-3.0mm 的覆铜板，铜板面积大小略小于电芯连接排大小；铜板与电芯连接排激光焊接 或者锡焊焊接在一起；3、将厚0.1-3.0mm的覆铜板，铜板与电芯连接排通过导 热硅胶连接。
在陶瓷板上烧结金属厚膜时，1、将5～100μm金属厚膜，其面积大小略小于 电芯连接排大小；金属厚膜与电芯连接排两个平面相对直接压紧；2、将5～100 μm金属厚膜，金属厚膜面积大小略小于电芯连接排大小；金属厚膜面积与电芯 连接排激光焊接或者锡焊焊接在一起；3、金属厚膜与电芯连接排通过导热硅胶 连接。
本发明中所述陶瓷板上双面金属层是通过焊接方式与散热器连接，采用 如下方法：第一，陶瓷板上覆铜板(厚0.1-3.0mm)；铜片与金属支架板激光焊 接或者锡焊焊接在一起；第二，陶瓷片上烧结5～100μm金属厚膜，陶瓷片与 金属支架板激光焊接或者锡焊焊接在一起；第三，陶瓷片与金属支架板中间通 过钎焊浆料(主要含银、铜、钛)直接真空烧结在一起。
Claims (10)
1.一种对电池电芯快速散热机构，包括端部带正负电极的电池电芯；其特征在于：所述电池电芯上还设置有散热机构，所述散热机构包括第一连接板、第二连接板、双面具有导热层陶瓷板和散热部件；所述第一连接板和第二连接板分别与电池电芯的正负极连接；所述第一连接板和第二连接板分别通过各自的极柱与导热陶瓷板一面的导热层连接；所述导热陶瓷板的另一面导热层与所述散热部件焊接。
2.根据权利要求1所述的一种对电池电芯快速散热机构，其特征在于：所述极柱分别连接有向外延伸的极耳，所述极柱与所述第一连接板和第二连接板之间设置有绝缘盖体，所述极柱的柱体上套设有绝缘部件。
3.根据权利要求1所述的一种对电池电芯快速散热机构，其特征在于：所述陶瓷板上的导热层为覆铜层或金属厚膜。
4.根据权利要求1所述的一种对电池电芯快速散热机构，其特征在于：所述散热部件为整体散热器，所述散热器与所述陶瓷板之间填充有绝缘体。
5.根据权利要求1所述的一种对电池电芯快速散热机构，器特征在于：所述散热器部件为分体式散热排。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种对电池电芯快速散热机构，其特征在于：所述电池电芯外部设置有导热外壳。
7.一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将电池电芯的正负极分别与第一连接板和第二连接板连接；
S2、所述第一连接板和第二连接板上的极柱分别与陶瓷板一面的导热层通过导热硅胶连接；所述陶瓷板一面的导热层通过钎焊浆料与所述散热部件连接。
8.一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将电池电芯的正负极分别与第一连接板和第二连接板连接；
S2、所述第一连接板和第二连接板上的极柱分别与陶瓷板一面的导热层通过激光焊接或者锡焊焊接；所述陶瓷板一面的导热层通过钎焊浆料与所述散热部件连接。
9.根据权利要求7或8所述的一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，其特征在于，所述陶瓷板的导热层为覆铜层或金属厚膜。
10.根据权利要求9所述的一种对电池电芯快速散热机构的加工方法，其特征在于，所述陶瓷板为氮化铝陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷。
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