CN111477790B - 一种锂离子电池组散热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池组散热装置，该锂离子电池组散热装置，包括电池单元、电池组架和分离单元，所述电池单元设于电池组架内，相邻的电池单元之间设有分离单元，电池单元可移动式的连接电池组架，分离单元能够推动电池组架的移动，以分离温度异常的电池单元；本发明通过机械式的分离单元将过热电池单元与其他电池单元分离，避免过热电池单元的发热对相邻电池单元起到负面影响；本发明通过激冷机构对过热的电池单元进行激冷处理，对其快速降温，阻断由于发热导致的连锁反应。

Description

一种锂离子电池组散热装置
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池组散热装置。
背景技术
锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
锂电池的正极材料有钴酸锂LiCoO2、三元材料Ni+Mn+Co、锰酸锂LiMn2O4加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。
1、制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
2、涂膜：通过自动涂布机将正负极浆料分别均匀地涂覆在金属箔表面，经自动烘干后自动剪切制成正负极极片。
3、装配：按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下的顺序经卷绕注入电解液、封口、正负极耳焊接等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。
4、化成：将成品电池放置测试柜进行充放电测试，筛选出合格的成品电池，待出厂。锂的化学性质非常活泼，很容易燃烧，当电池充放电时，电池内部持续升温，活化过程中所产生的气体膨胀，使电池内压加大。压力达到一定程度，如外壳有伤痕，即会破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。
为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀(就是电池顶部的放气孔)，电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。
上述措施虽然能够中断引发电池过热的源头，但是由于锂电池已经发生过热，其自身内部容易产生连锁反应，即使切断源头可能也无法终止后续连锁反应，导致锂电池烧毁或爆炸。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够对锂电池进行分离降温的锂离子电池组散热装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种锂离子电池组散热装置，包括电池单元、电池组架和分离单元，所述电池单元设于电池组架内，相邻的电池单元之间设有分离单元，电池单元可移动式的连接电池组架，分离单元能够推动电池组架的移动，以分离温度异常的电池单元；
电池组架包括底座、固定板、移动板和连锁机构，所述底座顶部设有若干个移动板和一个固定板，固定板固定连接底座的一端，移动板与底座滑动连接，移动板与固定板连接连锁机构，连锁机构包括若干个连锁单元，连锁单元设于移动板与固定板之间、移动板与移动板之间，连锁单元包括交叉设置的两个连锁杆，连锁杆的交叉点之间转动连接，连锁杆的下端转动连接固定板或移动板，上端与固定板或移动板转动滑动连接。连锁机构一方面起到护板的作用，限制电池单元的侧面位置，另一方面能够对移动板的移动起到导向的作用，使移动板上端与下端移动能够更加同步。
电池单元设于移动板与移动板之间或移动板与固定板之间，电池单元与移动板或固定板之间设有分离单元；
分离单元包括双金属片，双金属片固定设于电池单元上。某一电池单元的过热能够导致双金属片发生变形，变形产生向两侧的弹力，由于左侧受到固定板的限制，电池单元左侧的移动板无法移动，但是右侧的移动板会受到双金属片的推动进行移动，最终达到电池单元与两侧移动板之间产生间隙的效果。从而能够使过热电池单元远离两侧的正常电池单元，避免热量聚集。
作为本发明的进一步优化方案，所述连锁杆与连锁杆之间的转动连接是通过转轴连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述连锁杆与固定板或移动板的转动连接是通过转轴连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述连锁杆与固定板或移动板的转动滑动连接是固定板和移动板的侧面上部设有竖直滑槽，竖直滑槽内设有与其间隙配合的滑块，滑块与连锁杆之间通过销轴转动连接。滑块与竖直滑槽的滑动配合实现连锁杆上端与固定板或移动板之间的滑动连接，销轴的配合实现转动的连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述固定板和移动板的顶部设有上盖，上盖和移动板是滑动连接，上盖上设有激冷机构，激冷机构包括设于上盖内部的储液腔和设于上盖底部的柔性容器，上盖的底部设有与储液腔连通的开口，柔性容器的顶部连接上盖，并封堵上盖底部的开口，上盖底部的开口连通储液腔和柔性容器的内部腔体；柔性容器位于电池单元与移动板和固定板之间。当分离机构带动电池单元与移动板分离时，该温度异常的电池单元与移动板之间产生间隙，这就导致柔性容器所在位置出现了一定的空间，该空间内的柔性容器由于缺乏施力挤压导致储液腔内部的冷却液充入该空间内的柔性容器中，柔性容器内部充入冷却液与过热的电池单元接触，对其进行激冷处理，使其快速降温，避免过热后的连锁效应。
作为本发明的进一步优化方案，所述上盖的外部设有隔热层。隔热层将上盖及其内部储液腔与外部隔离，使储液腔内部冷却液不吸收电池单元热量，保持较低温度，仅供于充入柔性容器的激冷处理使用，以提高激冷处理的效果。
作为本发明的进一步优化方案，所述储液腔内填充冷却液。冷却液的形态为流体。
作为本发明的进一步优化方案，所述柔性容器为袋状结构。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过机械式的分离单元将过热电池单元与其他电池单元分离，避免过热电池单元的发热对相邻电池单元起到负面影响；
2)本发明通过激冷机构对过热的电池单元进行激冷处理，对其快速降温，阻断由于发热导致的连锁反应；
3)本发明采用机械式结构，工作稳定性强。
附图说明
图1是实施例一中本发明的结构示意图；
图2是实施例一中本发明的连锁单元的结构示意图；
图3是实施例一中本发明的电池组架的结构示意图；
图4是实施例三中本发明去除电池单元后的结构示意图。
图中：电池单元1、电池组架2、分离单元3；
底座21、固定板22、移动板23、连锁机构24、上盖25、储液腔26、柔性容器27；双金属片31；连锁杆241、竖直滑槽242、销轴243；冷却液261。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
如图1-3所示，一种锂离子电池组散热装置，包括电池单元1、电池组架2和分离单元3，所述电池单元1设于电池组架2内，相邻的电池单元1之间设有分离单元3，电池单元1可移动式的连接电池组架2，分离单元3能够推动电池组架2的移动，以分离温度异常的电池单元1；
电池组架2包括底座21、固定板22、移动板23和连锁机构24，所述底座21顶部设有若干个移动板23和一个固定板22，固定板22固定连接底座21的一端，移动板23与底座21滑动连接，移动板23与固定板22连接连锁机构24，连锁机构24包括若干个连锁单元，连锁单元设于移动板23与固定板22之间、移动板23与移动板23之间，连锁单元包括交叉设置的两个连锁杆241，连锁杆241的交叉点之间转动连接，连锁杆241的下端转动连接固定板22或移动板23，上端与固定板22或移动板23转动滑动连接。连锁机构24一方面起到护板的作用，限制电池单元1的侧面位置，另一方面能够对移动板23的移动起到导向的作用，使移动板23上端与下端移动能够更加同步。
电池单元1设于移动板23与移动板23之间或移动板23与固定板22之间，电池单元1与移动板23或固定板22之间设有分离单元3；
分离单元3包括双金属片31，双金属片31固定设于电池单元1上。某一电池单元1的过热能够导致双金属片31发生变形，变形产生向两侧的弹力，由于左侧受到固定板22的限制，电池单元1左侧的移动板23无法移动，但是右侧的移动板23会受到双金属片31的推动进行移动，最终达到电池单元1与两侧移动板23之间产生间隙的效果。从而能够使过热电池单元1远离两侧的正常电池单元1，避免热量聚集。
优选的，电池单元1为锂离子电池，优选为三元锂电池。
优选的，连锁杆241与连锁杆241之间的转动连接是通过转轴连接。
优选的，连锁杆241与固定板22或移动板23的转动连接是通过转轴连接。
优选的，连锁杆241与固定板22或移动板23的转动滑动连接是固定板22和移动板23的侧面上部设有竖直滑槽242，竖直滑槽242内设有与其间隙配合的滑块，滑块与连锁杆241之间通过销轴243转动连接。滑块与竖直滑槽242的滑动配合实现连锁杆241上端与固定板22或移动板23之间的滑动连接，销轴243的配合实现转动的连接。
本发明的原理：本发明设计双金属片31作为分离单元3，配合滑动移动的电池组架2能够实现过热电池单元1在发热时传递热量到双金属片31，双金属片31的变形产生的弹力是移动板23移动，达到两侧电池单元1与过热电池单元1分离的效果，能够避免热量聚集，在配合自动化的安全断电措施时能够达到不影响正常电池单元1的作用，避免产生连锁效应。
实施例二
在实施例一的基础上，双金属片31优选为快速跳跃式，这种形式的双金属片31的特点是响应较为快速，能够在较短时间内完成变形分离，但是由于变形与施力时间较短，因此只适合电池单元1以及电池组整体尺寸较小的情况，这是变形弹性力较小，从而避免对电池单元1产生较大冲击。
实施例三
如图4所示，一种锂离子电池组散热装置，包括电池单元1、电池组架2和分离单元3，所述电池单元1设于电池组架2内，相邻的电池单元1之间设有分离单元3，电池单元1可移动式的连接电池组架2，分离单元3能够推动电池组架2的移动，以分离温度异常的电池单元1；
电池组架2包括底座21、上盖25、激冷机构、固定板22、移动板23和连锁机构24，所述底座21顶部设有若干个移动板23和一个固定板22，固定板22固定连接底座21的一端，固定板22和移动板23的顶部设有上盖25，移动板23与底座21滑动连接，上盖25与移动板23是滑动连接，移动板23与固定板22连接连锁机构24，连锁机构24包括若干个连锁单元，连锁单元设于移动板23与固定板22之间、移动板23与移动板23之间，连锁单元包括交叉设置的两个连锁杆241，连锁杆241的交叉点之间转动连接，连锁杆241的下端转动连接固定板22或移动板23，上端与固定板22或移动板23转动滑动连接。连锁机构24一方面起到护板的作用，限制电池单元1的侧面位置，另一方面能够对移动板23的移动起到导向的作用，使移动板23上端与下端移动能够更加同步。
电池单元1设于移动板23与移动板23之间或移动板23与固定板22之间，电池单元1与移动板23或固定板22之间设有分离单元3；
分离单元3包括双金属片31，双金属片31固定设于电池单元1上。某一电池单元1的过热能够导致双金属片31发生变形，变形产生向两侧的弹力，由于左侧受到固定板22的限制，电池单元1左侧的移动板23无法移动，但是右侧的移动板23会受到双金属片31的推动进行移动，最终达到电池单元1与两侧移动板23之间产生间隙的效果。从而能够使过热电池单元1远离两侧的正常电池单元1，避免热量聚集；
激冷机构包括设于上盖25内部的储液腔26和设于上盖25底部的柔性容器27，上盖25的底部设有与储液腔26连通的开口，柔性容器27的顶部连接上盖25，并封堵上盖25底部的开口，上盖25底部的开口连通储液腔26和柔性容器27的内部腔体；柔性容器27位于电池单元1与移动板23和固定板22之间。当分离机构带动电池单元1与移动板23分离时，该温度异常的电池单元1与移动板23之间产生间隙，这就导致柔性容器27所在位置出现了一定的空间，该空间内的柔性容器27由于缺乏施力挤压导致储液腔26内部的冷却液261充入该空间内的柔性容器27中，柔性容器27内部充入冷却液261与过热的电池单元1接触，对其进行激冷处理，使其快速降温，避免过热后的连锁效应。
优选的，上盖25的外部设有隔热层。隔热层将上盖25及其内部储液腔26与外部隔离，使储液腔26内部冷却液261不吸收电池单元1热量，保持较低温度，仅供于充入柔性容器27的激冷处理使用，以提高激冷处理的效果。
优选的，储液腔26内填充冷却液261。冷却液261的形态为流体。
优选的，柔性容器27为袋状结构。
优选的，柔性容器27的材料为耐高温柔性材料。例如可以是耐高温树脂。
本发明的原理：本发明在电池单元1过热后使该电池单元1与两侧的电池单元1分离，避免对正常电池单元1的连锁影响，而且在电池单元1分离后两侧的柔性容器27内充入冷却液261，对电池单元1进行激冷处理，避免过热后的连锁反应。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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 (8)

1.一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：包括电池单元、电池组架和分离单元，所述电池单元设于电池组架内，相邻的电池单元之间设有分离单元，电池单元可移动式的连接电池组架，分离单元能够推动电池组架的移动，以分离温度异常的电池单元；
电池组架包括底座、固定板、移动板和连锁机构，所述底座顶部设有若干个移动板和一个固定板，固定板固定连接底座的一端，所述移动板与底座滑动连接，移动板与固定板连接连锁机构，连锁机构包括若干个连锁单元，连锁单元设于移动板与固定板之间、移动板与移动板之间，连锁单元包括交叉设置的两个连锁杆，连锁杆的交叉点之间转动连接，连锁杆的下端转动连接固定板或移动板，上端与固定板或移动板转动滑动连接；
电池单元设于移动板与移动板之间或移动板与固定板之间，电池单元与移动板或固定板之间设有分离单元；
分离单元包括双金属片，双金属片固定设于电池单元上。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述连锁杆与连锁杆之间的转动连接是通过转轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述连锁杆与固定板或移动板的转动连接是通过转轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述连锁杆与固定板或移动板的转动滑动连接是固定板和移动板的侧面上部设有竖直滑槽，竖直滑槽内设有与其间隙配合的滑块，滑块与连锁杆之间通过销轴转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述固定板和移动板的顶部设有上盖，上盖与移动板是滑动连接，上盖上设有激冷机构，激冷机构包括设于上盖内部的储液腔和设于上盖底部的柔性容器，上盖的底部设有与储液腔连通的开口，柔性容器的顶部连接上盖，并封堵上盖底部的开口，上盖底部的开口连通储液腔和柔性容器的内部腔体；柔性容器位于电池单元与移动板和固定板之间，当分离机构带动电池单元与移动板分离时，该温度异常的电池单元与移动板之间产生间隙，这就导致柔性容器所在位置出现了一定的空间，该空间内的柔性容器由于缺乏施力挤压导致储液腔内部的冷却液充入该空间内的柔性容器中，柔性容器内部充入冷却液与过热的电池单元接触，对其进行激冷处理，使其快速降温，避免过热后的连锁效应。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述上盖的外部设有隔热层。
7.根据权利要求5所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述储液腔内填充冷却液，冷却液的形态为流体。
8.根据权利要求5所述的一种锂离子电池组散热装置，其特征在于：所述柔性容器为袋状结构。
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