CN113991233B - 一种高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，包括夹板(1)、导热板(2)、刚性泡沫板(3)、加热带(4)、整平板(5)、拉带(6)、温度探头(7)；其中，所述拉带(6)、所述夹板(1)、所述导热板(2)、所述加热带(4)、所述刚性泡沫板(3)以及所述整平板(5)依次粘接成型；所述整平板(5)与被夹持的膨胀率锂离子电池组中的电池堆连接固定；所述拉带(6)与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接；所述温度探头(7)胶封在所述刚性泡沫板(3)顶部不受力区域的探头安装槽中，所述温度探头(7)灌胶后与所述导热板(2)连接且不与加热带的加热区接触，用以测量导热板的温度。
Description
技术领域
本发明属于电池相关技术领域，涉及一种高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板。
背景技术
随着金属锂二次电池、硅碳二次电池等高比能量锂离子电池技术的逐渐成熟，尤其是金属锂二次电池的比能量高达450Wh/kg以上，甚至更高达则到530Wh/kg以上。然而，金属锂二次电池相对传统石墨负极材料缺少了锂离子嵌入的空间，因此会充电过程会发生明显的体积膨胀，尤其是方形软包装的金属锂电池，其厚度膨胀一般高达8％以上。当金属锂二次电池发生膨胀时，会导致模组结构件发生巨大形变，对外产生巨大的挤压力，造成用电设备结构损坏。然而，金属锂二次电池相对传统石墨负极材料缺少了锂离子嵌入的空间，因此会充电过程会中发生明显的体积膨胀，尤其是方形软包装的金属锂电池，其厚度膨胀一般高达8％以上，因此设计金属锂离子电池必须在夹紧的条件下进行使用。由于夹紧力非常的大，导致夹板重量异常大，大大降低了电池模组的比能量。此外，高比能量锂离子电池通常在超低温环境条件下使用，电池模组一般为长条形状，其夹板两端散热明显比其他位置大，因此电池模组内部温度差异明显，而且温控具有相当的难度。本发明采用多层板复合技术结合夹板温控技术，解决了高比能量锂离子电池夹板轻量化以及电池模组内部温度平衡的问题。
CN108054315A《空间用方形锂离子蓄电池组》、CN205810901U《软包动力电池模组》、CN10906577A《一种轻量化设计的运载火箭锂离子电池组》均采用了单一的夹板进行固定，但不涉及复合夹板结构以及对夹板加热的温控措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，包括夹板1、导热板2、刚性泡沫板3、加热带4、整平板5、拉带6、温度探头7；其中，
所述拉带6、所述夹板1、所述导热板2、所述加热带4、所述刚性泡沫板3以及所述整平板5依次粘接成型；
所述整平板5与被夹持的膨胀率锂离子电池组中的电池堆连接固定；
所述拉带6与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接；
所述温度探头7胶封在所述刚性泡沫板3顶部不受力区域的探头安装槽中，所述温度探头7灌胶后与所述导热板2连接且不与加热带的加热区接触，用以测量导热板的温度。
优选地，所述夹板1厚度为2mm-10mm，整体平面为镂空结构，包括结构框(101)和镂空区域(102)。
优选地，所述夹板1为碳纤维复合板、玻璃纤维复合板中的一种。
优选地，所述导热板2为导热性能良好的金属材质，选自铝合金板、镁合金板或铝合金复合板中的一种或几种，厚度为0.2mm-1mm，包括受力区和非受力区域。
优选地，所述整平板5为表面光滑的绝缘性良好的塑料板。
优选地，所述拉带6包括平面区601和延伸区602，平面区601作为复合夹板的外侧面，延伸区602用于与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接；所述拉带6为芳纶或玻璃纤维的复合材料，厚度为0.2mm-0.6mm。
优选地，刚性泡沫板3包括受力区301、非受力区302和探头安装槽303；探头安装槽303设置在非受力区302的区域内。
优选地，所述刚性泡沫板3的密度为20kg/m3-120kg/m3，厚度为5mm-30mm。
优选地，所述刚性泡沫板3选择聚酰亚胺泡沫板、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的一种或者多种复合。
优选地，所述加热带4包括受力区和非受力区，受力区布置加热带进行加热，非受力区设置的加热导线的焊接位置403。
本发明的优点如下：
(1)本发明采用镂空碳纤维夹板设计，具有重量低、强度高的特点，从而提高了应用电池组比能量。
(2)本发明采用芳纶拉带设计，具有重量轻、抗拉强度高的特点，从而提高了应用电池组比能量。
(3)本发明采用复合夹板设计，大大提高了夹板在夹持方向的抗弯曲变形能力和压力的稳定性。
(4)本发明采用了耐高温刚性泡沫，可以避免加热过程加热带局部高温时造成泡沫的损坏，避免复合夹板性能降低。
(6)本发明采用了泡沫板内嵌入温度探头的技术，可以方便探头可靠固定，又不会发生探头压碎的情况。
(7)本发明直接对夹板进行加温，并设计有温度检测点，实现了对电池模组端部的加热温度控制，可以达到电池模组热传导的一致性，进而可以轻松实现电池模组整体的温控。
附图说明
图1为本发明的温控复合夹板组成示意图；
图2为本发明夹板的结构示意图；
图3为本发明的整平板或导热板的结构示意图；
图4为本发明的拉带的结构示意图；
图5为本发明的加热带的结构示意图；
图6为本发明的刚性泡沫的结构示意图；
图7为本发明的高膨胀率锂离子电池单体的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板,包括夹板1、导热板2、刚性泡沫板3、加热带4、整平板5、夹板拉带6、温度探头7。夹板拉带6、夹板1、导热板2、加热带4、刚性泡沫板3以及整平板5依次粘接成型。
夹板拉带6与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接。整平板5与被夹持的膨胀率锂离子电池组中的电池堆连接固定。
温度探头7胶封在刚性泡沫板3顶部不受力区域的探头安装槽中，温度探头7灌胶后与导热板2连接且不与加热带的加热区接触，用以测量导热板的温度。
如图2所示，所述夹板1为碳纤维复合板、玻璃纤维复合板中的一种，其厚度为2mm-10mm，整体平面为镂空结构，包括结构框101和镂空区域102。所述夹板1为碳纤维复合板、玻璃纤维复合板中的一种。
如图3所示，所述整平板5为表面光滑的绝缘性良好的塑料板，包括受力区503和非受力区502，受力区大小与单体电池极片堆平面(如图7所示)的大小匹配，其与单体电池极片堆平面正对后发生挤压而受力，其他零件与该位置对齐的区域均为受力区域。所述整平板5为表面光滑的绝缘性良好的塑料板。
如图4所示，所述拉带6为芳纶或玻璃纤维的复合材料，所述夹板拉带6的厚度为0.2mm-0.6mm，包括平面区601和延伸区602。平面区[601]作为复合夹板的外侧面，延伸区[602]用于与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接。
如图6所示，所述刚性泡沫板3选择聚酰亚胺泡沫板、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、聚苯乙烯泡沫中的一种或者多种复合，所述刚性泡沫板3的密度为20kg/m3-120kg/m3，需要耐高温，厚度为5mm-30mm。刚性泡沫板3包括受力区301、非受力区302和探头安装槽303。探头安装槽303设置在非受力区302的区域内。
所述导热板2为导热性能良好的金属材质，优选铝合金板、镁合金板或铝合金复合板中的一种或几种，厚度为0.2mm-1mm，其与整平板一样底部大部分区域为受力区，顶部小部分区域为非受力区域。
如图5所示，所述加热带4包括受力区401和非受力区402，受力区布置加热带进行加热，非受力区设置的加热导线的焊接位置403。
本发明采用多层板复合技术结合夹板温控技术，解决了高比能量锂离子电池夹板轻量化以及电池模组内部温度平衡的问题。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，包括夹板(1)、导热板(2)、刚性泡沫板(3)、加热带(4)、整平板(5)、拉带(6)、温度探头(7)；其中，
所述拉带(6)、所述夹板(1)、所述导热板(2)、所述加热带(4)、所述刚性泡沫板(3)以及所述整平板(5)依次粘接成型；
所述夹板(1)为碳纤维复合板、玻璃纤维复合板中的一种；
所述刚性泡沫板(3)的密度为20kg/m3-120kg/m3，厚度为5mm-30mm；
所述刚性泡沫板(3)选择聚酰亚胺泡沫板、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的一种或者多种复合；
所述整平板(5)与被夹持的膨胀率锂离子电池组中的电池堆连接固定；
所述拉带(6)与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接；
所述拉带(6)包括平面区(601)和延伸区(602)，平面区(601)作为复合夹板的外侧面，延伸区(602)用于与被夹持的膨胀率锂离子电池组的拉线、拉带或拉板固定连接；
所述拉带(6)为芳纶或玻璃纤维的复合材料，厚度为0.2mm-0.6mm；
所述温度探头(7)胶封在所述刚性泡沫板(3)顶部不受力区域的探头安装槽中，所述温度探头(7)灌胶后与所述导热板(2)连接且不与加热带的加热区接触，用以测量导热板的温度。
2.如权利要求1所述的高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，所述夹板(1)厚度为2mm-10mm，整体平面为镂空结构，包括结构框(101)和镂空区域(102)。
3.如权利要求2所述的高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，所述导热板(2)为导热性能良好的金属材质，选自铝合金板、镁合金板或铝合金复合板中的一种或几种，厚度为0.2mm-1mm，包括受力区和非受力区域。
4.如权利要求1所述的高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，所述整平板(5)为表面光滑的绝缘性良好的塑料板。
5.如权利要求1所述的高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，刚性泡沫板(3)包括受力区(301)、非受力区(302)和探头安装槽(303)；探头安装槽(303)设置在非受力区(302)的区域内。
6.如权利要求1所述的高膨胀率锂离子电池组用温控复合夹板，其特征在于，所述加热带(4)包括受力区和非受力区，受力区布置加热带进行加热，非受力区设置的加热导线的焊接位置(403)。
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