CN113021712B - 一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，属于动力锂电池制造技术领域，其包括：支撑框架以及从上到下依次设置在支撑框架上的芯轴组件和成型模具；芯轴组件包括从上到下依次连接的芯轴驱动气缸、连接件以及水冷芯轴组件；芯轴驱动气缸与支撑框架连接，连接件悬吊在芯轴驱动气缸的作动端，水冷芯轴组件包括多个并排设置并朝向成型模具的芯轴；成型模具的顶部设有成型腔体，成型模具的底部设有与芯轴一一对应并用于芯轴穿过的第一通孔。通过芯轴形成用于放置动力锂电池的孔，成型精度高，并在芯轴中通入冷却水，通过水冷的方式使高温液状的石墨石蜡进行冷却，能够迅速带走热量，大大加快了石墨石蜡散热体的成型时间。

Description

一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置

技术领域

本发明涉及动力锂电池制造技术领域，具体涉及一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置。

背景技术

动力锂离子电池作为电动汽车的核心供能部件，其性能的优劣直接影响整车续航里程的长短和行驶安全性的高低。当锂电池在高温下运行时，将导致电池电极降解，造成电池内部结构永久性损坏，尤其当汽车运行在高负荷恶劣工况下，电池组内部温差急剧增加将破坏电池工作稳定性，严重时将会造成起火、爆炸等危险现象。

锂电池热管理系统，可以确保锂电池具有良好的使用性能和安全性能。目前用于热管理系统的方式可分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却、或以上各种方式之间的复合。

相变材料冷却是将相变材料包裹在电池周围利用材料自身高潜热的特性吸收电池释放的热量，从而保持电池的温度在相变温度范，以确保电池在安全工作。石蜡因高潜热、应用温度广泛、无毒、可变的几何形状、生产成本低等优点被广泛运用在电池热管理系统中，通过在石蜡中添加石墨制成的石墨石蜡复合相变材料具有更高的导热系数，制成的散热体能有效提高电池模组的散热性能。

目前，通常依靠人工手工方式，利用简易模具来完石墨石蜡散热体的制备，冷却方式为自然冷却，得到的制件成型精度低，所需成型时间长。同时，在常规的制备过程中，石墨石蜡散热体与动力锂电池的接触面由于温度较高，常常最后冷却，导致致密度低或存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，以解决现有石墨石蜡散热体在制备时，成型精度低、成型时间长的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，包括：支撑框架以及从上到下依次设置在支撑框架上的芯轴组件和成型模具；

芯轴组件包括从上到下依次连接的芯轴驱动气缸、连接件以及水冷芯轴组件；芯轴驱动气缸与支撑框架连接，连接件悬吊在芯轴驱动气缸的作动端，水冷芯轴组件包括多个并排设置并朝向成型模具的芯轴；

成型模具的顶部设有成型腔体，成型模具的底部设有与芯轴一一对应并用于芯轴穿过的第一通孔。

本发明在支撑框架上从上到下依次设置芯轴组件和成型模具，芯轴组件中的水冷芯轴组件在芯轴驱动气缸的带动下沿竖直方向做往复运动，使得芯轴能伸入到成型模具中或从成型模具中分离，芯轴进入成型模具中后穿过第一通孔，之后在成型模具中灌注高温液状的石墨石蜡，水冷芯轴组件通过水冷的方式对高温液状的石墨石蜡进行冷却，从而在成型模具中得到多孔状的石墨石蜡散热体，石墨石蜡散热体中的孔用于放置动力锂电池。

通过芯轴形成用于放置动力锂电池的孔，成型精度高，并在芯轴中通入冷却水，通过水冷的方式使高温液状的石墨石蜡进行冷却，能够迅速带走热量，大大加快了石墨石蜡散热体的成型时间。

此外，由于芯轴在对石墨石蜡进行冷却时，是从与动力锂电池的接触面开始进行散热，避免了此接触面具有较长的冷却时间而带来的致密度低或其它缺陷。

进一步地，上述水冷芯轴组件还包括与连接件连接的芯轴固定板，以及分别位于水冷芯轴组件两侧的第一分流组件和第二分流组件；

芯轴固定板与连接件连接，所有芯轴穿过芯轴固定板并与芯轴固定板连接，所有芯轴分别与第一分流组件和第二分流组件连通。

本发明的第一分流组件和第二分流组件分别用于冷却水的流入以及冷却水的流出，冷却水在所有芯轴中快速流动，从而能快速带走热量，缩短成型时间。

进一步地，上述水冷芯轴组件包括多列芯轴，芯轴的顶部设有两个管接头，同一列的相邻芯轴通过连接管接头的管道连通，位于同一列两端的芯轴分别通过管道与第一分流组件和第二分流组件连通。

本发明的所有芯轴呈多列进行排布，每一列的芯轴分别连通第一分流组件和第二分流组件，冷却水流通距离短，加快带走热量，还能提高换热效率。

进一步地，上述第一分流组件和第二分流组件均包括分流器、以及分别与分流器连通的水接头和多个分流管接头，分流管接头的数量与水冷芯轴组件的芯轴的列数相同，并且分流管接头分别通过管道与不同列相对应的端部的芯轴连通。

本发明通过分流器能够将一股水流分散为多股，也能将多股水流合并为一股，满足多列芯轴的同时冷却，同时，也简化了与外界供水设备和水流接收设备的连接方式。

进一步地，上述芯轴的底部设有端盖，端盖与芯轴之间设有密封圈。

本发明的水冷芯轴组件中的水路不通时，可以将端盖打开，对水路进行清理，具体的清理方式可以是向不同的芯轴中通入高压水或高压气进行疏通。

进一步地，上述还包括位于成型模具下方的推出组件，推出组件包括从上到下依次连接的推出板、顶杆以及连接板以及顶出气缸；

推出板位于成型腔体的底部，并且推出板设有与第一通孔一一对应并用于芯轴穿过的第二通孔；顶杆穿过成型模具的底部并与成型模具滑动配合，顶出气缸与支撑框架连接。

本发明的推出组件用于将成型后的石墨石蜡散热体从成型模具中推出，在顶出气缸的作用下，顶杆与成型模具之间进行滑动，使得推出板将石墨石蜡散热体推出。

进一步地，上述成型模具的内侧壁设有溢流槽，推出板位于溢流槽和成型模具的内侧底壁之间。

本发明的溢流槽用于在石墨石蜡散热体的外侧形成凸起，芯轴在上提的过程中，在凸起的限位作用下使石墨石蜡散热体保持在成型模具的内部，避免芯轴的上提导致石墨石蜡散热体的损坏。同时，通过推出板将石墨石蜡散热体推出时，在成型腔体的内侧壁的剪切作用下凸起与石墨石蜡散热体分离，推出的石墨石蜡散热体具有完整的形态。

进一步地，上述连接件与成型模具之间设有第一导向杆，第一导向杆的顶端与连接件固定连接，第一导向杆的底端与穿过成型模具并与成型模具滑动配合。

进一步地，上述连接板与成型模具之间设有第二导向杆，第二导向杆的顶端穿过成型模具并与成型模具滑动配合，第二导向杆的底端与连接板固定连接。

本发明的第一导向杆和第二导向杆能够确保水冷芯轴组件和推出组件只能在同一个方向进行运动，确保运动部件的位置精度，避免损伤成型的石墨石蜡散热体。

进一步地，上述芯轴驱动气缸与连接件之间铰接，顶出气缸与连接板之间铰接。

本发明芯轴驱动气缸与连接件之间的铰接以及顶出气缸与连接板之间的铰接能够确保运动过程中的自适应，避免各气缸之间的运动与相对应连接部件的运动出现偏差而出现的卡阻。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过芯轴形成用于放置动力锂电池的孔，成型精度高，并在芯轴中通入冷却水，通过水冷的方式使高温液状的石墨石蜡进行冷却，能够迅速带走热量，大大加快了石墨石蜡散热体的成型时间。

(2)本发明从与动力锂电池的接触面开始进行散热，避免了此接触面具有较长的冷却时间而带来的致密度低或其它缺陷。

(3)本发明的所有芯轴呈多列进行排布，每一列的芯轴分别连通第一分流组件和第二分流组件，冷却水流通距离短，加快带走热量，还能提高换热效率。

(4)本发明设置的推出组件便于成型的石墨石蜡散热体的推出，同时，石墨石蜡散热体在未推出时，会在其外侧壁形成凸起，避免芯轴的上提导致石墨石蜡散热体的损坏，在推出时，在成型腔体的内侧壁的剪切作用下凸起与石墨石蜡散热体分离，推出的石墨石蜡散热体具有完整的形态。

附图说明

图1为本发明的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置的结构示意图；

图2为本发明的支撑框架的结构示意图；

图3为本发明的芯轴组件的结构示意图；

图4为本发明的水冷芯轴组件的结构示意图；

图5为本发明的芯轴的结构示意图；

图6为本发明的成型模具的结构示意图；

图7为本发明的退出组件的结构示意图。

图中：10-支撑框架；20-芯轴组件；21-芯轴驱动气缸；22-连接件；23-水冷芯轴组件；24-芯轴；25-芯轴固定板；26-第一分流组件；27-第二分流组件；28-第一导向杆；30-成型模具；31-成型腔体；32-第一通孔；33-溢流槽；40-推出组件；41-推出板；42-顶杆；43-连接板；44-顶出气缸；45-第二通孔；46-第二导向杆；241-管接头；242-端盖；243-密封圈；261-分流器；262-水接头；263-分流管接头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1，一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，包括：支撑框架10，以及从上到下依次设置在支撑框架10上的芯轴组件20、成型模具30以及推出组件40。芯轴组件20与成型模具30相配合，形成石墨石蜡散热体成型用的腔体，在此腔体中灌注高温石墨石蜡液体，通过芯轴组件20进行冷却后，形成石墨石蜡散热体，最后通过推出组件40将石墨石蜡散热体从成型模具30中推出，实现石墨石蜡散热体的制备。

请参照图2，支撑框架10为框架结构，其顶部设有顶板，底部设有底板，中间设有支撑杆。芯轴组件20固定安装在顶板上，成型模具30固定安装在支撑杆上，推出组件40固定安装在底板上。

请参照图3至图5，芯轴组件20包括从上到下依次设置的芯轴驱动气缸21、连接件22以及水冷芯轴组件23。芯轴驱动气缸21固定安装在顶板上，其作动端竖直朝下。连接件22的顶部与芯轴驱动气缸21的作动端铰接，连接件22的底部与水冷芯轴组件23连接。在本实施例中，连接件22包括从上到下间隔设置的气缸连接板(未示出)和导柱安装板(未示出)，气缸连接板与芯轴驱动气缸21连接，导柱安装板的边缘设有第一导向杆28，第一导向杆28穿过成型模具30并与成型模具30滑动配合。气缸连接板和导柱安装板之间设有垫铁，使得气缸连接板和导柱安装板之间形成腔体。

水冷芯轴组件23包括芯轴固定板25，以及多个均安装在芯轴固定板25上的芯轴24，芯轴固定板25与导柱安装板固定连接，芯轴24的顶端暴露在气缸连接板和导柱安装板之间形成的腔体中，芯轴24的底端朝向成型模具30。在芯轴驱动气缸21的带动下，芯轴24能够进入到成型模具30中或从成型模具30中取出。

水冷芯轴组件23还包括第一分流组件26和第二分流组件27，第一分流组件26和第二分流组件27分别位于连接件22的两侧，并卡设在气缸连接板和导柱安装板之间。第一分流组件26和第二分流组件27均包括分流器261、水接头262以及多个分流管接头263，水接头262位于分流器261的一侧，多个分流管接头263位于分流器261的另一侧，并且水接头262和所有分流管接头263分别与分流器261的内腔连通。

芯轴固定板25上的芯轴24呈多列排布，列数与分流组件中的分流管接头263的数量一致，每一个芯轴24的顶部设有两个管接头241，同一列的相邻芯轴24通过连接管接头241的管道连通，位于同一列两端的芯轴24分别通过管道分别与第一分流组件26和第二分流组件27的分流管接头263连通。冷却水进入到其中一个分流组件的分流器261中后，经过分流进入到不同列的芯轴24中，再进入到另一个分流组件的分流器261中，最后通过水接头262对外排出。

芯轴24的底端设有端盖242，端盖242与芯轴24之间设有密封圈243，水冷芯轴组件23的水路堵塞时，将端盖242打开，可以向芯轴24中注入高压水或高压气体来除去堵塞物。

请参照图6，成型模具30的顶部设有成型腔体31，成型腔体31的底部设有多个第一通孔32，第一通孔32的数量和分布与芯轴24的数量和分布一致，并且第一通孔32的直径与芯轴24的直径也一致，芯轴24进入到成型腔体31中后，会进入到第一通孔32中，使得成型的石墨石蜡散热体中的孔洞为圆柱形，避免芯轴24的底部对石墨石蜡散热体的孔洞产生影响。

成型腔体31的内侧壁设有溢流槽33，在灌注时，溢流槽33中的高温液状石墨石蜡冷却形成凸起，避免芯轴24的拔出对石墨石蜡散热体造成损伤。石墨石蜡散热体在取出时，通过成型腔体31的内侧壁对凸起的剪切作用，将凸起去除，确保石墨石蜡散热体的成型形状。

请参照图7，推出组件40包括从上到下依次设置的推出板41、顶杆42、连接板43以及顶出气缸44。推出板41位于成型腔体31的底部，并且推出板41位于溢流槽33和成型腔体31底壁之间。推出板41上设有多个第二通孔45，第二通孔45的数量、大小和排布均与第一通孔32一致，均是为了芯轴24的伸入。顶杆42的顶端穿过成型模具30的底部并与推出板41固定连接，顶杆42的底端与连接板43固定连接，顶出气缸44固定安装在底板上，并且顶出气缸44的作动端与连接板43铰接。

连接板43上还设有多根第二导向杆46，第二导向杆46穿过成型模具30并与成型模具30滑动配合。在本实施例中，第一导向杆28的延伸方向和第二导向杆46的延伸方向平行，分别在芯轴驱动气缸21和顶出气缸44的带动下，芯轴24能顺利进入到第一通孔32中，不容易出现卡阻现象，同时，石墨石蜡散热体在顶出时不会出现损伤。

石墨石蜡散热体的制备过程：(1)在制备之前，芯轴24与成型模具30处于分开状态；(2)芯轴驱动气缸21启动，带动芯轴24向下移动，直到芯轴24依次进入到第二通孔45和第一通孔32中；(3)向芯轴24与成型腔体31形成的空间中灌注高温液态石墨石蜡，高温液态石墨石蜡也会进入到溢流槽33中；(4)向第一分流组件26中的水接头262中注入冷却水，冷却水在分流器261中进行分流，并分别从分流管接头263进入到芯轴24中，冷却水在流动过程中对高温液态石墨石蜡进行降温，高温液态石墨石蜡凝固后形成带有凸起的石墨石蜡散热体；(5)芯轴驱动气缸21反向工作，芯轴24从石墨石蜡散热体中拔出并复位；(6)顶出气缸44工作，推出板41将石墨石蜡散热体从成型腔体31中顶出，在顶出过程中，凸起与石墨石蜡散热体分离；(7)顶出气缸44反向工作，推出板41复位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，包括：支撑框架(10)以及从上到下依次设置在所述支撑框架(10)上的芯轴组件(20)和成型模具(30)；

所述芯轴组件(20)包括从上到下依次连接的芯轴驱动气缸(21)、连接件(22)以及水冷芯轴组件(23)；所述芯轴驱动气缸(21)与所述支撑框架(10)连接，所述连接件(22)悬吊在所述芯轴驱动气缸(21)的作动端，所述水冷芯轴组件(23)包括多个并排设置并朝向所述成型模具(30)的芯轴(24)；

所述成型模具(30)的顶部设有成型腔体(31)，所述成型模具(30)的底部设有与所述芯轴(24)一一对应并用于所述芯轴(24)穿过的第一通孔(32)。

2.根据权利要求1所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述水冷芯轴组件(23)还包括与所述连接件(22)连接的芯轴固定板(25)，以及分别位于所述水冷芯轴组件(23)两侧的第一分流组件(26)和第二分流组件(27)；

所述芯轴固定板(25)与所述连接件(22)连接，所有芯轴(24)穿过所述芯轴固定板(25)并与所述芯轴固定板(25)连接，所有芯轴(24)分别与所述第一分流组件(26)和所述第二分流组件(27)连通。

3.根据权利要求2所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述水冷芯轴组件(23)包括多列芯轴(24)，所述芯轴(24)的顶部设有两个管接头(241)，同一列的相邻芯轴(24)通过连接所述管接头(241)的管道连通，位于同一列两端的芯轴(24)分别通过管道与所述第一分流组件(26)和所述第二分流组件(27)连通。

4.根据权利要求3所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述第一分流组件(26)和所述第二分流组件(27)均包括分流器(261)、以及分别与所述分流器(261)连通的水接头(262)和多个分流管接头(263)，所述分流管接头(263)的数量与所述水冷芯轴组件(23)的芯轴(24)的列数相同，并且所述分流管接头(263)分别通过管道与不同列相对应的端部的芯轴连通。

5.根据权利要求4所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述芯轴(24)的底部设有端盖(242)，所述端盖(242)与所述芯轴(24)之间设有密封圈(243)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，还包括位于所述成型模具(30)下方的推出组件(40)，所述推出组件(40)包括从上到下依次连接的推出板(41)、顶杆(42)以及连接板(43)以及顶出气缸(44)；

所述推出板(41)位于所述成型腔体(31)的底部，并且所述推出板(41)设有与所述第一通孔(32)一一对应并用于所述芯轴(24)穿过的第二通孔(45)；所述顶杆(42)穿过所述成型模具(30)的底部并与所述成型模具(30)滑动配合，所述顶出气缸(44)与所述支撑框架(10)连接。

7.根据权利要求6所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述成型模具(30)的内侧壁设有溢流槽(33)，所述推出板(41)位于所述溢流槽(33)和所述成型模具(30)的内侧底壁之间。

8.根据权利要求7所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述连接件(22)与所述成型模具(30)之间设有第一导向杆(28)，所述第一导向杆(28)的顶端与所述连接件(22)固定连接，所述第一导向杆(28)的底端与穿过所述成型模具(30)并与所述成型模具(30)滑动配合。

9.根据权利要求8所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述连接板(43)与所述成型模具(30)之间设有第二导向杆(46)，所述第二导向杆(46)的顶端穿过所述成型模具(30)并与所述成型模具(30)滑动配合，所述第二导向杆(46)的底端与所述连接板(43)固定连接。

10.根据权利要求9所述的动力锂电池组用石墨石蜡散热体成型装置，其特征在于，所述芯轴驱动气缸(21)与所述连接件(22)之间铰接，所述顶出气缸(44)与所述连接板(43)之间铰接。

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