CN115224446A - 一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组，主要解决现有上、下盖板是正、负极板的大容量电池存在组装后导电面积不足，电流过流性能差的问题。该电池导电装置包括至少一个导电管，导电管内设置有至少一个密闭空腔，密闭空腔内设置有相变材料；相变材料用于实现导电管和正、负极板温度调节。本发明在正、负极板的连接面之间设置导电管，同时在导电管内设置相变材料，可以提高正、负极板连接面的导电能力，同时实现极板之间的温度调节。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组。
背景技术
锂离子电池的应用领域十分广泛，近年来随着锂离子电池的进一步发展，将多个锂离子电池串联组成大容量电池，使得大容量电池应用在储能、动力电池等领域。在组成大容量电池时，如何实现可靠串联是较为关键的部分。
中国专利申请CN113629359A提供了一种大电池连接结构，该结构包括至少一个金属格栅连接件，金属格栅连接件的两端分别与极柱连接，使得相邻电池通过金属格栅连接件实现串联，同时，金属格栅连接件上设置有凹槽，凹槽内镶有金属材质，金属材质的熔点低于金属格栅。该结构通过格栅形式和散热布局，解决了连接件的发热问题。
中国专利申请CN113991258A提供了一种大容量单体电池串联的连接结构，在单体电池的两侧设置正极集流柱和负极集流柱，一个单体电池的正极集流柱与相邻单体电池的负极集流柱通过连接组件串联，通过在相邻电池上的两个对应凹槽设置夹具实现加紧，可以使若干大容量电池通过若干夹具及凹槽使其相互串联，这种串联方式不仅省去了大容量单体电池间的连接导线，节省了成本，另一方面还增加了两个电池间的正负极集流柱的接触面积，减少了电池间的连线发热。
由上述描述可知，上述结构均实现了多个电池的串联，但是均是通过相邻极柱实现串联，对于通过上下盖板是极板实现串联的结构则不适用。大容量电池的极板是电池的重要组成部分，当两个大容量电池组组装时，正负极板主要起到电导通的作用，正极板与负极板通过连接面进行电导通。
对于上下盖板为正负极板的大容量电池，正极板和负极板面积较大，若仅依靠在电池壳体外侧连接方式，可靠性较低，容易出现极板不充分接触的问题，因此无法保证极板电连接的稳定性，且正负极板无法能够完全接触，使得正负极板之间的电流过流性能较差。同时，大容量电池由于充、放电电流大，体积大，热量也更易产生和堆积，温度过高会影响电池的使用寿命。
发明内容
为解决现有上下盖板是正负极板的大容量电池存在组装后接触面的导电面积不足、电流过流性能较差的问题，本发明提供一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组。本发明在正、负极板的连接面之间设置导电管，同时在导电管内设置相变材料，可以提高正、负极板连接面的导电能力，同时实现极板之间的温度调节。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种具有相变材料的电池导电装置，包括至少一个导电管，所述导电管内设置有至少一个密闭空腔，所述密闭空腔内设置有相变材料，用于实现温度调节。
进一步地，所述相变材料具有第一状态和第二状态，所述第一状态为固态，所述第二状态为液态，所述相变材料能够对导电管的侧壁进行支撑。
进一步地，所述相变材料由第一状态转变至第二状态的相变点温度为30～52℃。
进一步地，所述相变材料由第一状态转变至第二状态的相变点温度为35～42℃。
进一步地，所述导电管为椭圆管或扁平管。
进一步地，所述相变材料为多元醇、脂肪酸、结晶水合盐、多元合金、烷烃类物质中的一种或多种。
进一步地，所述多元醇包括十四醇、新戊二醇、季戊四醇中的一种或多种；所述脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸中的一种或多种。
进一步地，所述结晶水合盐包括碱金属水合盐、碱土金属水合盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐、硫代硫酸盐中的一种或多种。
进一步地，所述多元合金为锡合金、铝合金中的一种或多种，所述烷烃类物质为石蜡。
进一步地，所述导电管为铜管、铝管和不锈钢管中的一种或多种。
同时，本发明还提供一种大容量电池组，包括多个大容量电池以及上述的电池导电装置；所述大容量电池的极板上设置有至少一个与导电管形状相匹配的凹槽，相邻大容量电池叠加设置，使得两个凹槽形成安装腔体，所述导电管设置在安装腔体内，且与安装腔体为面接触。
进一步地，所述导电管与安装腔体之间还设置有导电胶。
和现有技术相比，本发明技术方案具有如下优点：
本发明在大容量电池组的正负极板之间设置导电管，导电管能够增加大容量电池正负极板之间的导电接触面积，使得大容量电池的正负极板充分电接触，提高了正负极板的导电过流性能，该导电管结构简单，适用性强。同时，本发明在该导电管内设置相变材料，相变材料不仅能够对导电管的侧壁进行有效支撑，使导电管与正负极板充分接触，防止导电管过度变形导致的导电面积降低，提高两者之间的过流性能，同时，还能够调节温度，使电池运行在最佳使用温度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具有相变材料的电池导电装置的结构示意图；
图2为本发明具有相变材料的电池导电装置的剖面示意图；
图3为本发明电池导电装置受挤压前的示意图；
图4为本发明大容量电池组的结构示意图。
附图标记：1-导电管，2-相变材料，3-大容量电池，4-负极板，5-正极板，6-凹槽，7-安装腔体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。
针对现有电池通过正负极板串联的结构，本发明提供一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组，该电池导电装置包括至少一个导电管，导电管内设置有至少一个密闭空腔，密闭空腔内设置有相变材料。上述相变材料具有第一状态和第二状态，第一状态为固态，第二状态为液态，不仅能够对导电管的侧壁进行支撑，还能够实现导电管和正负极板的温度调节，该相变材料由第一状态转变至第二状态的相变点较佳温度为30～52℃，更优选的，该温度为35～42℃。
上述电池导电装置设置于相邻两个大电池正负极板中间，该正负极板即为大容量电池的正负极柱，与大容量电池的极耳或正负端子连接，实现电流传输。上述导电管通过导电材料制作，具体可为铜管、铝管、不锈钢管等，具有较为优异的电传导能力，该导电管内部设置有一个或多个密闭空腔，密闭空腔内封装有相变材料，该相变材料吸收电池在使用过程中释放出的热量，有效的防止电池发生热失控。具体的，相变材料具体可为多元醇(十四醇、新戊二醇、季戊四醇等)，脂肪酸(月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸等及其混合物等)、烷烃类物质(石蜡等)、结晶水合盐(含结晶水的碱及碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐、硫代硫酸盐等)、多元合金(如锡合金，铝合金等)中的一种或多种。该相变材料在相变过程中吸收或释放热量，将电池产生的热量与外部进行热量交换，弥补了显热储存不能长期保存热量的缺点，而且没有化学反应的发生，不会对生态环境造成危害。
大容量电池组安装时，导电管设置在大容量电池组的正极板和负极板之间，使大容量电池之间的正极板或负极板充分接触，增加正极板或负极板电连接的稳定性，同时提高了正极板或负极板的导电过流性能。同时，相变材料设置在导电管内，不仅能够对导电管的侧壁进行支撑，防止导电管过度变形导致的导电面积降低，使导电管与正极板、负极板充分接触，同时，该相变材料还能够调节导电管内的温度。
实施例1
如图1至图4所示，本实施例提供的电池导电装置包括至少一个导电管1；导电管1为椭圆管或扁平管。导电管1内设置有一个密闭空腔，密闭空腔内设置有相变材料2；相变材料2具有第一状态和第二状态，第一状态为固态，第二状态为液态，该相变材料2不仅能够对导电管1的侧壁进行支撑，还能够实现导电管1内的温度调节。
该实施例中的相变材料2为多元醇或脂肪酸，多元醇包括十四醇、新戊二醇、季戊四醇中的一种或多种；脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸中的一种或多种。多元醇或脂肪酸在导电管1内填充，导电管1两端填充多元醇或脂肪酸后通过焊接或封堵板进行封堵。本实施例对导电管1的形状不做要求，只要导电管1能够与上下极板为面接触即可。此时，导电管1相对设置的两个侧面均为向外凸起的弧面，两个弧面用于与大容量电池3的正负极板面接触。这时，两个弧面可通过光滑过度的曲面连接，使得导电管1为椭圆管或扁平管，或者，两个弧面通过平面连接，使得导电管1的形状类似于鼓形结构或向内凹陷的灯笼状结构。
在本实施例中，将上述导电管1布置于两个大电池极板的凹槽6内，当相邻电池串联固定后，导电管1受挤压、变形，从而和上下极板紧密接触，增加了正负极板的导电面积，降低了电阻。同时，导电管1内的相变材料2具有固态和液态两种状态，该相变材料2不仅可为支撑部件，对导电管1发生变形的侧壁进行支撑，使导电管大部分侧壁接触极板，防止导电管1过度变形导致的导电面积降低。同时，该相变材料2还可吸收大量电池充放电时产生的热量，降低电池的温度，使电池运行在最佳使用温度40℃左右。
实施例2
如图1至图4所示，本实施例提供的导电装置包括至少一个导电管1；导电管1为椭圆管或扁平管。导电管1内设置有一个密闭空腔，密闭空腔内设置有相变材料2；相变材料2具有第一状态和第二状态，第一状态为固态，第二状态为液态，该相变材料2不仅能够对导电管1的侧壁进行支撑，还能够实现导电管1内的温度调节。
该实施例中的相变材料2为结晶水合盐，结晶水合盐包括碱金属水合盐、碱土金属水合盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐、硫代硫酸盐中的一种或多种。结晶水合盐在导电管1内填充，导电管1两端填充多元醇后通过焊接或密封板进行封堵。本实施例对导电管1的形状不做要求，只要导电管1能够与上下极板为面接触即可。此时，导电管1相对设置的两个侧面均为向外凸起的弧面，两个弧面用于与大容量电池3的极板或极板面接触；这时，两个弧面可通过光滑过度的曲面连接，使得导电管1为椭圆管或扁平管。
本发明导电管1设置于相邻两个大电池的正负极板中间，通过导电材质制作，结构简单，适用性强。具体的，该导电管1为铝管，铝管的壁厚为0.5mm左右等。在实际使用中，导电管1设置于相邻两个大电池极板之间的凹槽6内，当相邻电池串联后，导电管1受挤压和变形，使得导电管1的外壁与凹槽6内壁充分接触，从而增加了上下极板的导电接触面积，降低了电阻，提高了导电管1的导电能力。同时，导电管1内的相变材料2具有固态和液态两种状态，该相变材料2不仅可为支撑部件，对导电管1发生变形的侧壁进行支撑，使导电管大部分侧壁接触极板，防止导电管1过度变形导致的导电面积降低。同时，该相变材料2还可吸收大量电池充放电时产生的热量，降低电池的温度，使电池运行在最佳使用温度。
实施例3
如图1至图4所示，本实施例提供的导电装置包括至少一个导电管1。导电管1内设置有多个密闭空腔，密闭空腔内设置有相变材料2；相变材料2具有第一状态和第二状态，第一状态为固态，第二状态为液态，该相变材料2不仅能够对导电管1的侧壁进行支撑，还能够实现导电管1内的温度调节。
上述电池导电装置设置于相邻两个大电池正负极板中间，导电管1通过导电材料制作，具体可为铜管、铝管、不锈钢管等，内部封装相变材料2，多个密闭空腔内可填充相同的相变材料或填充不同的相变材料。相变材料2为多元合金和烷烃类物质，二者按一定比例混合，此类复合相变材料2的优势是操作步骤简单，可以通过改变配比改变其相变温度，多元合金为锡合金、铝合金中的一种或多种，烷烃类物质为石蜡。相变材料2在相变过程中吸收或释放热量，从而进行热量交换。
实施例4
如图1至图4所示，本实施例提供一种大容量电池组，该大容量电池组包括多个大容量电池3以及实施例1、实施例2或实施例3中电池导电装置。大容量电池3的负极板4和正极板5上设置有至少一个与导电管1形状相匹配的凹槽6，相邻大容量电池3叠加设置，使得两个凹槽6形成安装腔体7，导电管1设置在安装腔体7内，且与安装腔体7为面接触。为使得负极板4和正极板5之间的导电性更加可靠，还可在导电管1与安装腔体7之间还设置有导电胶。在实际使用中，将导电管1布置于两个大电池负极板4和正极板5的凹槽6内，当相邻电池串联固定后，导电管1受挤压，变形，从而和上下极板或上下极板连接紧密，增加了导电面积，降低了电阻。
本实施例中，可通过挤压实现导电管1的形状和结构，导电管1设置在正极板和负极板之间，未挤压时，导电管1截面为圆形，凹槽6截面的宽度大于导电管1截面的直径，且凹槽6的截面积小于导电管1的截面积，凹槽6截面为半椭圆形。在电池的负极板4和正极板5相接触时，导电管1(即空心铝管)在负极板4和正极板5的挤压下发生形变，被挤压为椭圆形，填满负极板4和正极板5的接触面，不仅提高了电池的过流性能，还增加了极板连接的稳定性。大容量电池组的极板在充放电过程中聚集了大量的热量，相变材料2将电池组中多余的热量吸收运输出去，从而使得电池组能够正常工作。
Claims (12)
1.一种具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，包括至少一个导电管，所述导电管内设置有至少一个密闭空腔，所述密闭空腔内设置有相变材料，用于实现温度调节。
2.根据权利要求1所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述相变材料具有第一状态和第二状态，所述第一状态为固态，所述第二状态为液态，所述相变材料能够对导电管的侧壁进行支撑。
3.根据权利要求2所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述相变材料由第一状态转变至第二状态的相变点温度为30～52℃。
4.根据权利要求3所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述相变材料由第一状态转变至第二状态的相变点温度为35～42℃。
5.根据权利要求1所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述导电管为椭圆管或扁平管。
6.根据权利要求1所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述相变材料为多元醇、脂肪酸、结晶水合盐、多元合金、烷烃类物质中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述多元醇包括十四醇、新戊二醇、季戊四醇中的一种或多种；所述脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述结晶水合盐包括碱金属水合盐、碱土金属水合盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐、硫代硫酸盐中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述多元合金为锡合金、铝合金中的一种或多种，所述烷烃类物质为石蜡。
10.根据权利要求1所述的具有相变材料的电池导电装置，其特征在于，所述导电管为铜管、铝管和不锈钢管中的一种或多种。
11.一种大容量电池组，其特征在于，包括多个大容量电池以及权利要求1至10任一所述的电池导电装置；
所述大容量电池的极板上设置有至少一个与导电管形状相匹配的凹槽，相邻大容量电池叠加设置，使得两个凹槽形成安装腔体，所述导电管设置在安装腔体内，且与安装腔体为面接触。
12.根据权利要求11所述的大容量电池组，其特征在于，所述导电管与安装腔体之间还设置有导电胶。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| CN202210761613.1A CN115224446A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组 |
| PCT/CN2023/080007 WO2023169395A1 (zh) | 2022-03-09 | 2023-03-07 | 一种大容量电池组 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210761613.1A CN115224446A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 一种具有相变材料的电池导电装置及大容量电池组 |
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ID=83609150
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Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN115224446A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023169395A1 (zh) * | 2022-03-09 | 2023-09-14 | 陕西奥林波斯电力能源有限责任公司 | 一种大容量电池组 |
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2022
- 2022-06-30 CN CN202210761613.1A patent/CN115224446A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2023169395A1 (zh) * | 2022-03-09 | 2023-09-14 | 陕西奥林波斯电力能源有限责任公司 | 一种大容量电池组 |
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