CN111162349A - 一种可调节温度的钛酸锂电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调节温度的钛酸锂电池模组，包括相变材料块；相变材料块内插入有多个钛酸锂电池单体；相变材料块和多个钛酸锂电池单体一起组成电池模组主体；电池模组主体正上方，从上往下依次设置有第一绝缘板、第一加热膜、第一绝缘导热垫片和第一塑料支架；电池模组主体的正下方，从下往上依次设置有第二绝缘板、第二加热膜、第二绝缘导热垫片和第二塑料支架；钛酸锂电池模组还包括多个汇流排，每个汇流排与四个钛酸锂电池单体的正极柱或负极柱相连。本发明公开的可调节温度的钛酸锂电池模组，具有良好的加热性能和散热性能，能够满足电池模组在极低温度下的加热升温需求，以及满足在日常使用过程中的散热需求。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种可调节温度的钛酸锂电池模组。
背景技术
钛酸锂电池是一种新型的电荷储备元件，具有容量大、充放电倍率大、循环寿命长、低温特性好和环保无污染等优点，因此，钛酸锂电池在新能源、交通运输、工业、军事等领域的应用越来越广泛。
由于钛酸锂电池单体的工作电压和容量较低，通常情况下，都要多个电池单体进行串并联组成钛酸锂电池模组，从而获得较高的电压和容量。钛酸锂电池模组虽然具有功率密度高、充放电速度快及循环寿命长等优势，但是，如果长时间反复高强度的使用，其内部必然会积累大量的热量，若单体间热量积累不一致并且这些热量不能有效的发散出去，会造成电池单体间的一致性变差、寿命变短，更严重情况下，甚至会造成热失控。
此外，虽然钛酸锂电池具有低温特性好的优势，但是在某些特殊应用领域，需极低温度下大倍率使用，同样也会对单体电池造成不可逆的损伤，这时，就需要为电池升温，使其工作在合理的温度范围。
但是，针对既有散热需求又有升温需求的钛酸锂电池模组，目前还没有开发出相应的技术。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种可调节温度的钛酸锂电池模组。
为此，本发明提供了、一种可调节温度的钛酸锂电池模组，包括相变材料块；
相变材料块内插入有多个钛酸锂电池单体；
相变材料块和多个钛酸锂电池单体一起，组成电池模组主体；
电池模组主体的正上方，从上往下依次设置有第一绝缘板、第一加热膜、第一绝缘导热垫片和第一塑料支架；
电池模组主体的正下方，从下往上依次设置有第二绝缘板、第二加热膜、第二绝缘导热垫片和第二塑料支架；
钛酸锂电池模组还包括多个汇流排，每个汇流排与四个钛酸锂电池单体的正极柱或负极柱相连。
其中，每个钛酸锂电池单体包括金属壳体、正极柱和负极柱；
正极柱和负极柱分别位于钛酸锂电池单体的上下两端。
其中，汇流排为铝排。
其中，每个汇流排上，具有四个带倒角的极柱对接圆孔；
每个极柱对接圆孔，用于与钛酸锂电池单体的正极柱或负极柱相连接。
其中，相变材料块上，垂直贯穿设置有多个电池放置圆孔；
每个电池放置圆孔内，用于插入一个钛酸锂电池单体；
电池放置圆孔的形状、大小，与钛酸锂电池单体的形状、大小相对应匹配。
其中，第一塑料支架，其上具有多个依次间隔分布的负极限位圆孔和正极限位圆孔；
负极柱限位圆孔和正极柱限位圆孔，分别与钛酸锂电池单体的正极和负极相匹配对接。
其中，汇流排与钛酸锂电池单体的正极柱或负极柱，采用激光焊接连接。
其中，第一绝缘导热垫片的底面，和多个汇流排的顶面紧密接触；
第一绝缘导热垫片的顶面，和第一加热膜的底面紧密接触；
第二绝缘导热垫片的顶面，与位于电池模组主体下方的多个汇流排的底面紧密接触；
第二绝缘导热垫片的底面，与第二加热膜的顶面紧密接触。
其中，第一加热膜与第一绝缘板紧密接触，第二加热膜与第二绝缘板紧密接触。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种可调节温度的钛酸锂电池模组，其结构设计科学，具有良好的加热性能和散热性能，能够满足电池模组在极低温度下的加热升温需求，以及满足在日常使用过程中的散热需求，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组的立体结构示意图；
图2为本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组的立体结构分解示意图；
图3为本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组中，钛酸锂电池单体的立体结构示意图；
图4为本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组中，汇流排的立体结构示意图；
图5为本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组中，相变材料块的立体结构示意图；
图6为本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组中，第一塑料支架的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图6，本发明提供了一种可调节温度的钛酸锂电池模组，包括相变材料块7；
相变材料块7内插入有多个钛酸锂电池单体6；
相变材料块和多个钛酸锂电池单体6一起，组成电池模组主体；
电池模组主体的正上方，从上往下依次设置有第一绝缘板1、第一加热膜2、第一绝缘导热垫片3和第一塑料支架5；
电池模组主体的正下方，从下往上依次设置有第二绝缘板11、第二加热膜10、第二绝缘导热垫片9和第二塑料支架8；
钛酸锂电池模组还包括多个汇流排4，每个汇流排4与四个钛酸锂电池单体6的正极柱或负极柱相连。
需要说明的是，电池模组主体的上下两侧，都具有多个汇流排。
在本发明中，具体实现上，如图3所示，每个钛酸锂电池单体6包括金属壳体61、正极柱62和负极柱63；
正极柱62和负极柱63分别位于钛酸锂电池单体6的上下两端。
需要说明的是，在本发明中，钛酸锂电池单体6的形状是极柱分别在两端的金属圆柱体。
在本发明中，具体实现上，如图4所示，汇流排4为铝排。
在本发明中，具体实现上，每个汇流排4上，具有四个带倒角的极柱对接圆孔41；
每个极柱对接圆孔41，用于与钛酸锂电池单体6的正极柱52或负极柱53相连接。
需要说明的是，每个极柱对接圆孔41的形状、大小，与正极柱52和负极柱53的形状、大小相对应匹配。
需要说明的是，对于汇流排，极柱对接圆孔41的倒角，可起到导向作用。
在本发明中，具体实现上，如图5所示，相变材料块7，其壳体(容易导热的壳体)内封装有相变材料，具体可以采用新型绝缘导热相变材料，采用绝缘高分子材料和复合相变材料混合体深度加工并组装而成(当然，也可以采用现有的其他相变材料)。通过不同配比及生产方式，可实现不同参数、性能。相变材料是一种新型的能源储存材料，利用物质从固态到液态的变化，吸收热源大量的热，同时降低热源的温度。类似于生鲜快递中的冰袋，当环境温度高于冰块的熔点0℃，冰块融化从环境中吸收大量的热，降低存储室的温度。其中相关相变原理，为现有技术，在此不再赘述。
在本发明中，具体实现上，相变材料块7上，垂直贯穿设置有多个电池放置圆孔71；
每个电池放置圆孔71内，用于插入一个钛酸锂电池单体6；
电池放置圆孔71的形状、大小，与钛酸锂电池单体6的形状、大小相对应匹配。
需要说明的是，对于本发明，相变材料块7，其上具有多个与钛酸锂电池单体6相匹配的电池放置圆孔71，在与钛酸锂电池单体匹配时，电池壳体材质可以为钢壳或铝壳等金属材质，亦可为铝塑膜或塑料等非金属材质。
在本发明中，具体实现上，如图6所示，第一塑料支架5，其上具有多个依次间隔分布的负极限位圆孔51和正极限位圆孔52；
负极柱限位圆孔51和正极柱限位圆孔52，分别与钛酸锂电池单体6的正极和负极相匹配对接。
需要说明的是，第二塑料支架8的结构，与第一塑料支架5相同。
在本发明中，具体实现上，相邻的两个钛酸锂电池单体6之间的间隙为1～10mm。
在本发明中，具体实现上，汇流排4与钛酸锂电池单体6的正极柱62或负极柱63，采用激光焊接连接。
需要说明的是，对于本发明，钛酸锂电池单体6的形状为一个圆柱体，其正极柱和负极柱分别位于圆柱体的两端；钛酸锂电池单体按照需要的串并联顺序排列，两个塑料支架分别位于钛酸锂电池单体的上下两端；钛酸锂电池单体分别与塑料支架上的圆孔一一对应。
其中，相变材料块本体上按照钛酸锂电池单体的排列顺序，设置有电池放置圆孔，电池放置圆孔的直径与圆柱钛酸锂电池单体的圆柱直径相适应。
在本发明中，按照排列顺序，多个钛酸锂电池单体6的正极柱52和负极柱53，分别固定在第一塑料架5和第二塑料架8之间并从塑料架的负极柱限位圆孔51和正极柱限位圆孔52露出来，钛酸锂电池单体6的金属壳体61与相变材料块7的电池放置圆孔71配合。
在本发明中，按照排列顺序，多个汇流排4的极柱对接圆孔41，分别与多个钛酸锂电池6的正极柱62和负极柱63配合，并通过激光焊焊接到一起。激光焊焊接，可提高电连接的可靠性。
在本发明中，绝缘导热垫片包括第一面绝缘导热垫片3和第二面绝缘导热垫片9；加热膜包括第一面加热膜2和第二面加热膜10。
在本发明中，具体实现上，第一绝缘导热垫片3的底面，和多个汇流排4的顶面紧密接触(例如粘接)；
第一绝缘导热垫片3的顶面，和第一加热膜2的底面紧密接触；
第二绝缘导热垫片9的顶面，与多个汇流排4的底面(电池模组主体下方的汇流排，位于第二塑料支架8和第二绝缘导热垫片9之间的位置)紧密接触；
第二绝缘导热垫片9的底面，与第二加热膜10的顶面紧密接触。
在本发明中，具体实现上，第一加热膜2与第一绝缘板1紧密接触，第二加热膜10与第二绝缘板11紧密接触。
需要说明的是，对于本发明，由于设置有绝缘导热片和与钛酸锂电池正负极的汇流排相接触的加热膜，可将加热膜的热量通过绝缘导热片传到钛酸锂电池，使电池温度升高，达到其最佳使用温度范围，从而使得在某些极低温度下大倍率使用，也不会对单体电池造成不可逆的损伤。
对于本发明，该钛酸锂电池模组内布置带多个电池放置圆孔的相变材料块，电池放置圆孔可与钛酸锂电池模组内的电池单体相匹配。在电池的使用过程中，会发出大量的热量，通过将相变材料填充其间，可吸收这些热量，避免了因热量累积导致钛酸锂电池寿命变短、一致性变差等现象发生。相变材料块的结构简单，在组装电池模组时，把相变材料直接放置到电池模组中即可。
本发明的钛酸锂电池模组，不仅解决了极低温度下钛酸锂电池大倍率使用的问题，也解决了钛酸锂电池使用中产热而影响其一致性，甚至寿命缩短的问题。
与现有技术相比较，本发明提供的可调节温度的钛酸锂电池模组具有如下有益效果：
1、由于第一加热膜2和第二加热膜10产生的热量，可以通过第一绝缘导热垫片3和第二绝缘导热垫片9传递到汇流排4、正极柱62和负极柱63上，进而传递到整个钛酸锂电池6上。热量从电池正负极两端传递，加热效率高。
2、电池在使用过程中产生的热量，可随时由相变材料块7吸收，可有效降低电池温度，并使电池温度一致，提高电池的使用寿命。
通过以上结构的设置，使得整个钛酸锂电池模组具有良好的加热性能和散热性能，工艺简单，成本低。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种可调节温度的钛酸锂电池模组，其结构设计科学，具有良好的加热性能和散热性能，能够满足电池模组在极低温度下的加热升温需求，以及满足在日常使用过程中的散热需求，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，包括相变材料块(7)；
相变材料块(7)内插入有多个钛酸锂电池单体(6)；
相变材料块和多个钛酸锂电池单体(6)一起，组成电池模组主体；
电池模组主体的正上方，从上往下依次设置有第一绝缘板(1)、第一加热膜(2)、第一绝缘导热垫片(3)和第一塑料支架(5)；
电池模组主体的正下方，从下往上依次设置有第二绝缘板(11)、第二加热膜(10)、第二绝缘导热垫片(9)和第二塑料支架(8)；
钛酸锂电池模组还包括多个汇流排(4)，每个汇流排(4)与四个钛酸锂电池单体(6)的正极柱或负极柱相连。
2.如权利要求1所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，每个钛酸锂电池单体(6)包括金属壳体(61)、正极柱(62)和负极柱(63)；
正极柱(62)和负极柱(63)分别位于钛酸锂电池单体(6)的上下两端。
3.如权利要求1所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，汇流排(4)为铝排。
4.如权利要求1所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，每个汇流排(4)上，具有四个带倒角的极柱对接圆孔(41)；
每个极柱对接圆孔(41)，用于与钛酸锂电池单体(6)的正极柱(52)或负极柱(53)相连接。
5.如权利要求1所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，相变材料块(7)上，垂直贯穿设置有多个电池放置圆孔(71)；
每个电池放置圆孔(71)内，用于插入一个钛酸锂电池单体(6)；
电池放置圆孔(71)的形状、大小，与钛酸锂电池单体(6)的形状、大小相对应匹配。
6.如权利要求1所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，第一塑料支架(5)，其上具有多个依次间隔分布的负极限位圆孔(51)和正极限位圆孔(52)；
负极柱限位圆孔(51)和正极柱限位圆孔(52)，分别与钛酸锂电池单体(6)的正极和负极相匹配对接。
7.如权利要求1所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，汇流排(4)与钛酸锂电池单体(6)的正极柱(62)或负极柱(63)，采用激光焊接连接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，第一绝缘导热垫片(3)的底面，和多个汇流排(4)的顶面紧密接触；
第一绝缘导热垫片(3)的顶面，和第一加热膜(2)的底面紧密接触；
第二绝缘导热垫片(9)的顶面，与位于电池模组主体下方的多个汇流排的底面紧密接触；
第二绝缘导热垫片(9)的底面，与第二加热膜(10)的顶面紧密接触。
9.如权利要求1至7中任一项所述的可调节温度的钛酸锂电池模组，其特征在于，第一加热膜(2)与第一绝缘板(1)紧密接触，第二加热膜(10)与第二绝缘板(11)紧密接触。
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