CN114552051A - 一种电池模组和用于增强电池模组散热的导热板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池模组和用于增强电池模组散热的导热板,一种电池模组,包括电池和导热板,所述导热板设在电池之上,所述电池设在模组外壳中,所述模组外壳内还设有泡棉。一种用于增强电池模组散热的导热板,适用于上述的一种电池模组,所述导热板设有多孔导热凝胶,所述多孔导热凝胶设有若干孔,所述孔遍布整个多孔导热凝胶,所述孔内嵌固有热相转变材料。提供一种电池模组和用于增强电池模组散热的导热板,在电池模组内部电池表面覆盖一种多孔导热凝胶和相转变材料复合导热板去吸收热量和散热,以降低模组内部温度。

Description

一种电池模组和用于增强电池模组散热的导热板
技术领域
本发明涉及电池散热技术领域,尤其是涉及一种电池模组和用于增强电池模组散热的导热板。
背景技术
在电池系统中,为了组成较大的能量系统,需要将各个能量较小的单个电池通过串联或者并联的方式组合起来,形成不同规模的电池模组。在电池模组工作的过程中,电池会发热,若温度过高,可能会影响电池模组的正常工作甚至损坏电池模组。现有技术对电池模组的降温大多通过液冷扁管与电池相接触以进行降温,但可能存在接触不良的情况,导致电池降温不全面。电池模组是电动汽车重要的组成部件之一,电池模组在电池充放电等工况条件下,电池受电池内阻的影响会产生大量热量,加之模组中电池结构紧凑、堆叠的电池之间和两侧置有导热性差的泡棉,电池会散热不好活散热不均匀,电池的性能下降快,容量衰减快,甚至会引发热失控。传统的电池模组一般冷却方式有液冷或风冷,液冷和风冷一般在模组底部布置带有液体或气体流道的冷却板,冷的液体或气体从冷却板中的流道中以设定的流速流过,带走热量,实现冷却的方式。
例如,一种在中国专利文献上公开的“一种利用水凝胶增强电池模组散热的方法”,其公告号为“CN106953137A”,本发明公开的是一种利用水凝胶增强电池模组散热的方法,包括若干个电池模组、电池箱体和由有机高分子聚合物与交联剂交联形成的水凝胶体,所述电池模组由若干个电池单体组成,该电池单体之间留设有空隙,该电池单体与电池模组之间留设有空隙,所述水凝胶体配合填装在该空隙中,且该水凝胶体的高度不超过所述电池单体除去极耳以外高度的90%,电池模组外侧贴设有所述水凝胶体,且电池模组按一定间隙排列在所述电池箱体内组成电池系统。本发明不仅可以有效地提高电池模组的散热能力,提高电池模组的安全性,而且整个方案无需使用风扇、水泵、制冷设备等附加设备,系统结构更加简单实用,无耗电,更加环保节能。
发明内容
本发明是为了解决传统液冷和风冷方式导致模组上下部分温度均与性差,在模组内填充凝胶体占用模组内部空间大使模组能量密度降低的问题。提供一种电池模组和用于增强电池模组散热的导热板,在电池模组内部电池表面覆盖一种多孔导热凝胶和相转变材料复合导热板去吸收热量和散热,以降低模组内部温度。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种电池模组,其特征是,包括电池和导热板,所述导热板设在电池之上,所述电池设在模组外壳中,所述模组外壳内还设有泡棉。所述电池模组有别于其他采用液冷和风冷方式的电池模组,这种设有导热板的电池模组,模组上下部分温度的均与性较高,相比于在模组内电池单元间、外侧壁和上顶面填充凝胶体的方式,所述设有导热板的电池模组所占的空间面积小。
作为优选,所述电池呈长条形双侧极耳结构,所述电池单元厚度3mm。
作为优选,所述电池上方还设有第一温度传感器和第二温度传感器,所述第一温度传感器和第二温度传感器分别位于模组上表面中心和模组最小面中心。所述第一温度传感器和第二温度传感器实时监测电池模组在充放电过程中的温度情况,两个位置同时检测温度记录更加准确。
作为优选,所述导热板上设有可拆卸的上盖板。
一种用于增强电池模组散热的导热板,适用于上述的一种电池模组,其特征是,所述导热板设有多孔导热凝胶,所述多孔导热凝胶设有若干孔,所述孔遍布整个多孔导热凝胶,所述孔内嵌固有热相转变材料。导热板吸收热量和散热,以降低模组内部温度,导热板具有高的导热性和可容纳热相变材料的结构,导热板的材料决定了整个电池模组的良好散热性能,多孔导热凝胶和热相转变材料制成导热板后,对比于填充凝胶体,厚度和空间均大幅度减小,节省空间,提高模组能量密度,且每个电池都均匀与导热板接触,均与性高。
作为优选,所述的多孔导热凝胶由热量增强导热硅胶和交联剂为基体经造,所述热相转变材料高温熔融于多孔导热凝胶中。热相转变材料具有可逆性、不导电性。
作为优选,所述相转变材料由熔化潜热大于
Figure BDA0003173155790000021
熔点为30~50℃的一种或多种不易燃的高分子材料组成。所述热相转变材料吸热能力强。
作为优选,所述导热板具有高的导热性和可容纳热相变材料的结构,并在25℃~60℃温度范围内具有流变相的特性,在垂直方向使用时材料都不会延伸或下滴。较好满足不平整界面的填充及应用工况下的传热要求。
因此,本发明具有如下的有益效果:
1、模组内部上表面布置多孔导热凝胶和相转变材料复合导热板不仅具备高的导热性,同时热相转变材料能有效吸热;
2、有效改善传统的液冷或风冷方式,模组内电池上下表面的温差,提高电池使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种电池模组的示意图;
图2是本发明一种用于增强电池模组散热的导热板的示意图;
图3为本发明实施例一种模组试验搭建示意图;
图4为本发明实施例一种增强散热模组与对比例充放电温升对比图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提出一种电池模组,如图1所述,包括电池11和导热板13,导热板13设在电池11之上,电池11设在模组外壳12中,模组外壳12内还设有泡棉17。电池11呈长条形双侧极耳结构,电池单元厚度3mm,电池11上方还设有第一温度传感器15和第二温度传感器16,第一温度传感器15和第二温度传感器16分别位于模组上表面中心和模组最小面中心,导热板13上设有可拆卸的上盖板14。电池模组有别于其他采用液冷和风冷方式的电池模组,这种设有导热板13的电池模组,模组上下部分温度的均与性较高,相比于在模组内电池单元间、外侧壁和上顶面填充凝胶体的方式,设有导热板13的电池模组所占的空间面积也小,提高了电池模组的内部能量密度。第一温度传感器15和第二温度传感器16实时监测电池模组在充放电过程中的温度情况,两个位置同时检测温度记录更加准确。
为检测增强散热模组具有更加良好的散热效果,将模组分为两组,一组未改善前的电池模组为DUT1,电池模组内部电池上表面为泡棉和塑料盖板,一组为装有导热板的电池模组1为DUT2,将DUT2放置于温箱3中,模组1底部放置绝热板2,在环境温度为23℃的条件下对模组1进行充放电循环3次,充放电制式为如下步骤:
S1:23℃放电至电池单元最小电池单元电压达到2.8V;
S2:静置至电池最高温度T1/T2小于25℃再静置2h;
S3:1/3充电至电池单元最大电压达到4.25V,1/5C充电到4.25V,1/10C充电到4.25V,1/20C;
S4:静置至电池最高温度T1/T2小于25℃再静置2h;
S5:23℃放电至电池单元最小电池单元电压达到2.8V;
S6:重复步骤S2~S5三次。
DUT1也按照DUT2所述的充放电制度充放电,S1~S6步骤中T1、T2温度变化如图4,明显的DUT2降温速度优于DUT1,温升也优于DUT1。所以,设有导热板的电池模组的确具有更加良好的散热效果。
实施例2
本实施例还提出了一种用于增强电池模组散热的导热板,在模组内部电池表面覆盖一种多孔导热凝胶131和热相转变材料132复合导热板13去吸收热量和散热,以降低模组内部温度。热相转变材料132嵌固于多孔导热凝胶131中,多孔导热凝胶131由热量增强导热硅胶和交联剂为基体经造,热相转变材料132经高温熔融于多孔导热凝胶131中,热相转变材料132由熔化潜热大于
Figure BDA0003173155790000041
熔点为30~50℃的一种或多种不易燃的高分子材料组成,热相转变材料132具有可逆性、不导电性;导热板13不仅具有高的导热性和可容纳热相变材料的结构,并在25℃~60℃温度范围内具有流变相的特性,工作温度下的触变(湖状粘度)性能保证在垂直方向使用时材料都不会延伸或下滴,较好满足不平整界面的填充及应用工况下的传热要求。导热板13吸收热量和散热,以降低模组内部温度,导热板13具有高的导热性和可容纳热相变材料的结构,导热板的材料决定了整个电池模组的良好散热性能,多孔导热凝胶131和热相转变材料132制成导热板13后,对比于填充凝胶体,厚度和空间均大幅度减小,节省空间,提高模组能量密度,且模组内每个电池都均匀与导热板接触,均与性高。

Claims (8)

1.一种电池模组,其特征是,包括电池(11)和导热板(13),所述导热板(13)设在电池(11)之上,所述电池(11)设在模组外壳(12)中,所述模组外壳(12)内还设有泡棉(17)。
2.根据权利要求1所述的一种电池模组,其特征是,所述电池(11)呈长条形双侧极耳结构,所述电池单元厚度3mm。
3.根据权利要求1所述的一种电池模组,其特征是,所述电池(11)上方还设有第一温度传感器(15)和第二温度传感器(16),所述第一温度传感器(15)和第二温度传感器(16)分别位于模组上表面中心和模组最小面中心。
4.根据权利要求1所述的一种电池模组,其特征是,所述导热板(13)上设有可拆卸的上盖板(14)。
5.一种用于增强电池模组散热的导热板,适用于权利要求1-4所述的一种电池模组,其特征是,所述导热板(13)设有多孔导热凝胶(131),所述多孔导热凝胶(131)设有若干孔,所述孔遍布整个多孔导热凝胶(131),所述孔内嵌固有热相转变材料(132)。
6.根据权利要求5所述的一种用于增强电池模组散热的导热板,其特征是,所述多孔导热凝胶(131)由热量增强导热硅胶和交联剂为基体经造,所述热相转变材料(132)高温熔融于多孔导热凝胶(131)中。
7.根据权利要求5所述的一种用于增强电池模组散热的导热板,其特征是,所述热相转变材料(132)由熔化潜热大于200kJˑkg-1,熔点为30~50℃的一种或多种不易燃的高分子材料组成。
8.根据权利要求5所述的一种用于增强电池模组散热的导热板,其特征是,所述导热板(13)具有高的导热性和可容纳热相变材料的结构,并在25℃~60℃温度范围内具有流变相的特性,在垂直方向使用时材料都不会延伸或下滴。
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Application publication date: 20220527