CN116742192A - 电池包及用电设备 - Google Patents

电池包及用电设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116742192A
CN116742192A CN202310765220.2A CN202310765220A CN116742192A CN 116742192 A CN116742192 A CN 116742192A CN 202310765220 A CN202310765220 A CN 202310765220A CN 116742192 A CN116742192 A CN 116742192A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat dissipation
wall
battery pack
insulating film
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310765220.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张猛
杨伟
胡明江
袁铖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinwangda Power Technology Co ltd
Original Assignee
Xinwangda Power Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinwangda Power Technology Co ltd filed Critical Xinwangda Power Technology Co ltd
Priority to CN202310765220.2A priority Critical patent/CN116742192A/zh
Publication of CN116742192A publication Critical patent/CN116742192A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/588—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries outside the batteries, e.g. incorrect connections of terminals or busbars
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请公开了一种电池包及用电设备，属于电池技术领域，该电池包通过在其绝缘膜上设置开口区域，通过开口区域露出电池外壁相应的部分，并在开口区域设置散热部，将散热部设于外壁和框架的内壁之间，由此电池的热量能够从开口区域和散热部向外散发，有效降低电池的热失控风险；与此同时，散热部间隔电池的外壁与框架的内壁，有效避免了绝缘失效；此外，由于散热部和绝缘膜的相关参数满足0<(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1,使得散热部的导热能力能够满足电池散热的需求，提升电池散热的效率，保证了电池包的安全性。

Description

电池包及用电设备
技术领域
本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电池包及用电设备。
背景技术
电池包是新能源汽车等用电设备的核心部件，其安全性对于整个设备而言尤为重要。在电池包中，电池壳体一般采用金属材质制成，为了避免壳体与电池包的箱体或者其他部件接触短路，通常在电池的外周包覆绝缘膜，通过绝缘膜提高电池的绝缘性。但是，绝缘膜的导热性能较差，不利于电池的散热，容易发生电池热失控。
发明内容
发明目的：本申请实施例提供一种电池包，旨在克服现有电池包中电池的绝缘膜导热性较差，不利于电池的散热，容易发生热失控的技术问题；本申请实施例的另一目的是提供一种用电设备。
技术方案：本申请实施例所述的一种电池包，包括：
框架，具有多个内壁，所述多个内壁围成容纳空间；
电池，设置于所述容纳空间内，所述电池具有多个外壁；
绝缘膜，包覆所述多个外壁，所述绝缘膜设有与所述外壁相对的开口区域，所述开口区域用于使至少部分所述外壁露出所述绝缘膜；
散热部，至少部分所述散热部设于所述开口区域，且设于所述外壁和所述内壁之间；
其中，所述散热部的导热系数为K1 W/m*k，所述散热部在与所述开口区域相对应的所述外壁上的投影面积为S1 mm2，所述散热部的厚度为H1 mm，所述绝缘膜的导热系数为K2 W/m*k，所述绝缘膜的厚度为H mm，与所述开口区域相对应的所述外壁被所述绝缘膜包覆的面积为S2 mm2，所述电池包满足以下关系：
0＜(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1。
在一些实施例中，所述电池包满足以下关系：
6×10-5≤(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤0.2。
在一些实施例中，所述电池包满足以下关系：
1≤K1≤300，和/或，0＜K2≤3。
在一些实施例中，所述散热部的导热速率为所述电池包满足以下关系：
在一些实施例中，所述散热部与所述内壁相接触，所述散热部的体积为V1mm3，所述开口区域的面积为S mm2，所述电池包满足以下关系：
V1/(S×H)≥1。
在一些实施例中，所述外壁呈矩形，所述外壁的长度为L mm，所述外壁的宽度为Mmm，所述开口区域在相对的所述外壁的长度方向的最大尺寸为L1mm，所述开口区域在相对的所述外壁的宽度方向的最大尺寸为M1 mm，所述电池包满足以下关系：
0.01≤L1/L＜1；和/或，0.01≤M1/M＜1。
在一些实施例中，所述电池包满足以下关系：
L1/L≥0.5；和/或，M1/M≥0.5。
在一些实施例中，所述电池包满足以下关系：
H1/H≥1。
在一些实施例中，所述多个外壁包括顶壁、底壁以及连接于顶壁和底壁之间的多个侧壁；
所述绝缘膜包覆于所述底壁的部分设有所述开口区域，和/或，所述绝缘膜包覆于所述侧壁的部分设有所述开口区域。
在一些实施例中，所述绝缘膜设有多个所述开口区域；
多个所述开口区域包括设置于所述绝缘膜包覆于所述底壁的部分上的第一开口区域和第二开口区域，和/或，多个所述开口区域包括设置于所述绝缘膜包覆于所述侧壁的部分上的第三开口区域和第四开口区域。
在一些实施例中，所述绝缘膜设有多个所述开口区域；
多个所述开口区域包括设置于所述绝缘膜包覆于所述底壁的部分上的第一开口区域和第二开口区域，所述第一开口区域和所述第二开口区域均用于使部分所述底壁露出所述绝缘膜；所述散热部包括第一散热部和第二散热部，所述第一散热部设于所述第一开口区域，所述第二散热部设于所述第二开口区域，所述第一散热部和所述第二散热部设于所述底壁与所述内壁之间；
和/或，多个所述开口区域包括设置于所述绝缘膜包覆于所述侧壁的部分上的第三开口区域和第四开口区域，所述第三开口区域和所述第四开口区域均用于使部分所述侧壁露出所述绝缘膜；所述散热部包括第三散热部和第四散热部，所述第三散热部设于所述第三开口区域，所述第四散热部设于所述第四开口区域，所述第三散热部和所述第四散热部设于所述侧壁与所述内壁之间。
在一些实施例中，所述框架包括与所述底壁和/或所述侧壁相对设置的液冷板，所述多个内壁包括所述液冷板朝向所述电池设置的液冷面，所述散热部连接于所述外壁和所述液冷面之间。
在一些实施例中，所述多个侧壁包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；
所述绝缘膜包覆于所述第一侧壁和所述第二侧壁的部分均设有所述开口区域。
在一些实施例中，所述散热部为相变材料层、导热胶层、导热石墨层中的一种或多种。
相应的，本申请实施例提供的一种用电设备，包括以上任一实施例所述的电池包。
有益效果：本申请实施例的电池包通过在其绝缘膜上设置开口区域，通过开口区域露出电池外壁相应的部分，并在开口区域设置散热部，将散热部设于外壁和框架的内壁之间，由此电池的热量能够从开口区域和散热部向外散发，有效降低电池的热失控风险；与此同时，散热部间隔电池的外壁与框架的内壁，有效避免了绝缘失效；此外，由于散热部的导热系数K1、散热部在外壁上的投影面积S1、散热部的厚度H1、绝缘膜的导热系数K2、绝缘膜的厚度为H、开口区域相对应的外壁被绝缘膜包覆的面积S2之间满足0<(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1,使得散热部的导热能力能够满足电池散热的需求，提升电池散热的效率，保证了电池包的安全性。
本申请实施例的用电设备可以包括上述电池包的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请实施例提供的电池包的立体结构示意图；
图2为图1中电池包沿A-A线的剖视结构示意图；
图3为图2中B区域的局部放大结构示意图；
图4为本申请实施例的电池包中包覆绝缘膜的电池的立体结构示意图；
图5为图4中电池沿X向观察的结构示意图；
图6为图4中电池沿Z向观察的结构示意图；
图7为本申请实施例中绝缘部的立体结构示意图；
图8为本申请一些实施例中电池包的局部放大剖视结构示意图；
附图标记：100-框架；110-液冷板；120-侧板；130-端板；140-内壁；111-液冷面；200-电池；210-外壁；211-侧壁；212-底壁；300-绝缘膜；400-开口区域；500-散热部。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，至少一个指可以为一个、两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。
申请人注意到，在现有电池包中，电池外周包覆的绝缘膜会影响电池的散热，导致电池易发生热失控。
有鉴于此，本申请实施例提供一种电池包，该电池包降低了绝缘膜对电池的散热影响。
请一并参阅图1和图2，图1示意了本申请实施例的电池包的立体结构，图2示意了图1中电池包沿A-A线的剖视结构；在本申请实施例中，电池包包括框架100、电池200和包覆电池200的绝缘膜300，该框架100的多个内壁140围成用于容纳电池200的容纳空间，该容纳空间内设有一个或者多个电池200，绝缘膜300包覆于电池200的外壁210。
具体而言，在一些实施例中，框架100可以是电池包的整个外部箱体，电池200容纳于由箱体的多个内壁140所围成的容纳空间内；在一些实施例中，该框架100也可以是电池包箱体的部分结构和电池包的其他结构组合而成，例如，可以是箱体的端板130、侧板120和位于底部的液冷板110围合而成，也可以由箱体内部设置的横梁(未在图中示出)、液冷板110等围合而成。可以理解的是，在本申请实施例中，框架100为围设在一个或者多个电池200外周且与电池200的外壁210相对的多个构件组合而成的结构，各构件朝向电池200一侧的表面为框架100的内壁140。
请一并结合图3、图4、图5和图6，图3示意了图2中B区域的局部放大结构，图4示意了包覆绝缘膜300的电池200的立体结构，图5示意了图4中电池200沿X向观察的结构，图6示意了图4中电池沿Z向观察的结构，其中图5和图6未示出绝缘膜300，并在电池200的相应外壁210上示意性的示出了开口区域400的形状。在本申请实施例中，绝缘膜300设有与电池200的外壁210相对的开口区域400，开口区域400用于使至少部分外壁210露出绝缘膜300，也就是说，在绝缘膜300上设有一个或者多个开口区域400，开口区域400设置在绝缘膜300与电池200的任一外壁210相对的部分(即绝缘膜300贴设于该外壁210的部分)上，通过该开口区域400能够使该外壁210的对应部分露出绝缘膜300。并且，电池包还设有散热部500，散热部500的至少部分对应设置于开口区域400中，且设置于外壁210和内壁140之间。
需要说明的是，在一些实施例中，绝缘膜300上可以仅设置一个开口区域400，该开口区域400可以对应于电池200的某个外壁210设置，以使该外壁210的相应部分露出；在一些实施例中，绝缘膜300上可以设置多个开口区域400，每一个开口区域400对应电池200的一个外壁210，并使各自相对的外壁210中对应的部分露出绝缘膜300；在一些实施例中，绝缘膜300上可以设置多个开口区域400，多个开口区域400与电池200的多个外壁210相对应，且一个外壁210对应设置一个或者多个开口区域400，开口区域400使外壁210中对应的部分露出绝缘膜300；在一些实施例中，绝缘膜300上可以设置多个开口区域400，每一个开口区域400对应电池200的一个外壁210，相邻两外壁210各自对应的开口区域400相连通。相应的，散热部500与开口区域400对应的设置，每个开口区域400中均设有散热部500。
在本申请实施例的电池包中，散热部500的导热系数为K1 W/m*k，散热部500在与开口区域400相对应的外壁210上的投影面积为S1 mm2，散热部500的厚度为H1 mm，绝缘膜300的导热系数为K2 W/m*k，绝缘膜300的厚度为Hmm，与开口区域400相对应的外壁210被绝缘膜300包覆的面积为S2 mm2，电池200包满足以下关系：
0<(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1。
通过在绝缘膜300上形成开口区域400露出电池200的外壁210，能够降低绝缘膜300对于电池200散热的阻挡效果，开口区域400为电池200提供了向外散热的空间，使得电池200产生的热量能够自外壁210相对的开口区域400向外发散。通过设置散热部500、绝缘膜300之间满足上述关系，使得散热部500的导热能力能够满足电池200散热的需求，提升电池200散热的效率，保证了电池包的安全性。并且，通过散热部500将电池200自外壁210向开口区域400发散的热量导出，有效降低电池200的热失控风险；与此同时，散热部500间隔电池200的外壁210与框架100的内壁140，也能够有效的避免因设置开口区域400而导致的绝缘失效。
需要说明的是，在本申请实施例中，(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)的数值在0～1范围内，例如该数值可以为3×10-7、6×10-5、0.0005、0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1中任意数值或者任意两数值之间的范围值。当(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)的数值越小，则散热部500相对于绝缘膜300的导热能力越大，越有利于电池200的散热。当(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)的数值越大，则相对于绝缘膜300而言，散热部500的导热能力越小，相对而言散热效果会有所降低，当(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)＞1时，散热部500的导热能力小于绝缘膜300，会影响电池200的散热，很显然，此时开口区域400和散热部500对电池200的散热性能未产生正面影响，因此在本申请实施例中，控制(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1。进一步的，优选6×10-5≤(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤0.2，以保障足够的导热能力，保障电池包的安全性。
还需要说明的是，上述关系式中，散热部500的导热系数K1、绝缘膜300的导热系数K2可以通过国标GB/T 22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》来测试。作为优选，散热部500的导热系数K1满足1≤K1≤300，单位为W/m*k，绝缘膜300的导热系数K2满足0＜K2≤3，单位为W/m*k。
其中，对于绝缘膜300的厚度H，可以通过游标卡尺、千分尺等测量工具进行测量；优选绝缘膜300的厚度满足：0.06≤H≤0.12，单位为mm。
其中，开口区域400相对应的外壁210被绝缘膜300包覆的面积为S2可以通过该外壁210的面积减去开口区域400的面积S获得，电池外壁210的形状一般为规则形状，采用通常的面积测量方式进行测量计算即可。开口区域400的面积S是指与任一外壁210相对应的一个或者多个开口区域400的总面积，也即电池200的一个外壁210对应的所有开口区域400的总面积S。开口区域400的面积S可通过常规的面积测量方式进行测量计算，例如，对于开口区域400为规则形状(例如方形、圆形、椭圆形、环形等)，可以采用对应形状的面积测量方式测量计算；对于开口区域400为不规则形状的，可以利用覆膜法进行测量计算，也就是说，将质量均匀的覆膜贴附于与开口区域400相对应的外壁210中对应的部分，取下贴附于对应部分的覆膜，并确定覆膜的质量，将所取下的覆膜质量与已预先确定的覆膜单位面积的质量的商值，确定为被测量开口区域400的面积S。作为优选，开口区域400的面积满足：1000≤S≤500000，单位为mm2。
其中，当散热部500在对应外壁210上的正投影面积小于等于开口区域400在对应外壁210上的正投影面积时，散热部500在与开口区域400相对应的外壁210上的投影面积为S1 mm2即为：散热部500沿着垂直于该外壁210的方向在外壁210上的正投影的面积，S1可通过常规的面积测量方式进行测量计算，例如，对于正投影为规则形状(例如方形、圆形、椭圆形、环形等)，可以采用对应形状的面积测量方式测量计算；对于正投影为不规则形状的，可以利用覆膜法进行测量计算，也就是说，将质量均匀的覆膜贴附于外壁210被正投影覆盖的区域，取下贴附于对应部分的覆膜，并确定覆膜的质量，将所取下的覆膜质量与已预先确定的覆膜单位面积的质量的商值，确定为被测量正投影的面积S1，即为散热部500在与开口区域400相对应的外壁210上的投影面积。作为优选，0.5≤S1/S≤1.5，在该范围内当该比值越大，散热部500的导热能力越大，当该比值大于1.5，散热部500对于散热的提升效果增长不再明显，并且会占用更多的电池包空间；当该比值小于0.5，电池200的外壁210露出部分面积较大，提升绝缘失效的风险。
需要说明的是，请参阅图8，在一些实施例中，当散热部500为导热胶，且在涂布过程中，导热胶可能会从开口区域400溢出，此时散热部500的涂布面积可能会大于开口区域400的面积，甚至可能会大于对应外壁210的面积(参见图8)，在此种情况下，散热部500在与开口区域400相对应的外壁210上的投影面积为S1以散热部500在外壁210上的正投影为准，溢出外壁210的部分由于无法在外壁210上形成正投影，不予计算面积。再者，对于散热部500溢出开口区域400时，散热部500的厚度大于绝缘膜300的厚度，散热部500的厚度取正投影在开口区域400内的部分的厚度。
其中，散热部500的厚度H1可以通过游标卡尺或者千分尺等测量工具测量获得，进一步的，请参阅图7，图7示意了本申请实施例中散热部500的立体结构；在一些实施例中，电池包满足以下关系：H1/H≥1。使得散热部500与绝缘膜300平齐或者凸出于绝缘膜300外部，进而与框架100的内壁140相接触，能够直接将电池200发出的热量传导给框架100，通过框架100带走电池200发出的热量。可以理解的是，在本实施例中，散热部500的厚度根据绝缘膜300的厚度确定，H1≥H。
进一步的，散热部500的导热能力可以通过散热部500的导热速率表征，散热部500的导热速率为所述电池(200)包满足以下关系：
具体而言，其中dt为散热部500厚度方向的温度差。
进一步的，在一些实施例中，散热部500与内壁140相接触，散热部500的体积为V1mm3，电池包满足以下关系：
V1/(S×H)≥1。
也就是说，在本实施例中，V1随S×H的变化而变化，V1与S×H的关系是V1≥(S×H)，从而，散热部500的体积大于或者等于对应的开口区域400的体积，使得散热部500与绝缘膜300平齐或者凸出于绝缘膜300外部，进而与框架100的内壁140相接触，能够直接将电池200发出的热量传导给框架100，通过框架100带走电池200发出的热量。
其中，散热部500的体积可以根据散热部500的实际结构具体的进行测量，例如，当散热部500为圆柱形、长方体形等规则形状，可以测量散热部500的几何尺寸，然后计算出散热部500的体积V1 mm3；当散热部500为非规则形状，例如散热部500采用导热胶凝固形成，可以采用加热方式使之熔融后，再放入规则的容器内重新凝固后进行测量；又或者对于非规则形状且无法熔融的散热部500，可以通过排水法或者其他已知测量方法进行测量，本领域技术人员可根据实际情况选择测量的方式。优选的，30≤V1≤60000。
请再次一并参阅图4、图5和图6，在一些实施例中，电池200为方形电池，电池200的外壁210呈矩形，具体的，电池200的外壁210可以为长方形或者正方形。外壁210的长度为Lmm，外壁210的宽度为M mm，开口区域400在相对的外壁210的长度方向的最大尺寸为L1 mm，开口区域400在相对的外壁210的宽度方向的最大尺寸为M1 mm，电池包满足以下关系：
0.01≤L1/L＜1；和/或，0.01≤M1/M＜1。
也就是说，L1/L可以为大于等于0.01小于1范围中的任意数值，例如，L1/L可以为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95、0.98中的任意数值或者任意两数值之间的范围值；在该范围内，L1/L越小则开口区域400在对应外壁210在长度方向上的尺寸占比越小，散热的空间相对就会越小，同时绝缘失效的风险也会相应减小，L1/L越大则开口区域400在对应外壁210在长度方向上的尺寸占比越大，散热的空间相对就会越大。为了避免散热空间过小，L1/L应当大于0.01，另外由于外壁210尺寸的限制且外壁210完全开口不利于绝缘，L1/L＜1。作为优选，L1/L≥0.5，可以保障足够的散热空间。
相应的，M1/M可以为大于等于0.01小于1范围中的任意数值，例如，M1/M可以为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.98中的任意数值或者任意两数值之间的范围值；在该范围内，M1/M越小则开口区域400在对应外壁210在宽度方向上的尺寸占比越小，散热的空间相对就会越小，同时绝缘失效的风险也会相应减小，M1/M越大则开口区域400在对应外壁210在宽度方向上的尺寸占比越大，散热的空间相对就会越大。为了避免散热空间过小，M1/M应当大于0.01，另外由于外壁210尺寸的限制，且外壁210完全开口不利于绝缘，M1/M＜1。作为优选，M1/M≥0.5，可以保障足够的散热空间。
需要说明的是，在本申请的描述中，通常而言，电池200的外壁210中尺寸较大的侧边为外壁210的长，尺寸较小的侧边为外壁210的宽。在一些实施例中，对于侧边尺寸相等的外壁210而言，可以取任意侧边为长，则垂直于该侧边的即为宽。
具体而言，请参阅图5，对于电池200的侧壁211而言，其在Z方向上的长度为L mm，侧壁211的长度方向即为Z方向，也就是说，在Z方向上，与侧壁211相对应的开口区域400的最大尺寸为L1 mm；侧壁211在Y方向上的宽度为M，侧壁211的宽度方向即为Y方向，也就是说在Y方向上，与侧壁211相对应的开口区域400的最大尺寸为M1 mm。请参阅图6，对于电池200的底壁212而言，其在X方向上的长度为L mm，底壁212的长度方向即为X方向，也就是说，在X方向上，与底壁212相对应的开口区域400的最大尺寸为L1 mm；底壁212在Y方向上的宽度为M，底壁212的宽度方向即为Y方向，也就是说，在Y方向上，与底壁212相对应的开口区域400的最大尺寸为M1mm。其中，L、L1、M1和M均可以通过游标卡尺或者千分尺等测量工具测量获得。
作为优选，外壁210为长方形，其长度满足：100≤L≤1000，单位mm；外壁210的宽度满足：10≤M≤500，单位mm。
请再次参阅图4、图5和图6，在本申请实施例中，电池200的多个外壁210包括顶壁、底壁212以及连接于顶壁和底壁212之间的多个侧壁211，绝缘膜300包覆于底壁212和/或侧壁211的部分设有开口区域400。其中，顶壁即为电池200设置极柱的外壁，顶壁可以与侧壁211一体成型，也可以是分体式的，盖合在由底壁212、侧壁211连接形成的电池壳体上。在本申请实施例中，开口区域400可以开设于绝缘膜300与电池200底壁212相对的部分，也可以开设于绝缘膜300与电池200侧壁211相对的部分。当绝缘膜300设有多个开口区域400时，在绝缘膜300与底壁212和侧壁211所对应的部分上可以均设置开口区域400，或者仅在多个侧壁211的对应部分设置开口区域400。可以理解的是，本申请的描述中，多个侧壁211包括方形电池的两个大面(为方形电芯的最大的面)和两个侧面(与大面相连的面)。
在一些实施例中，电池的多个侧壁211包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；绝缘膜300包覆于第一侧壁和第二侧壁的部分均设有开口区域400。并且电池200的底壁212也设置开口区域400，通过在三个外壁210设置开口区域400，进一步提升电池200散热的效率，保障电池包的安全性。
进一步的，在一些实施例中，绝缘膜300设有多个开口区域400，多个开口区域400包括设置于绝缘膜300包覆于底壁212的部分上的第一开口区域和第二开口区域，和/或，多个开口区域400包括设置于绝缘膜300包覆于侧壁211的部分上的第三开口区域和第四开口区域。也就是说，可以在绝缘膜300覆盖于底壁212上的部分上开设至少两个开口区域400，分别为第一开口区域和第二开口区域，第一开口区域和第二开口区域的形状可以相同也可以不同；也可以在绝缘膜300覆盖任意一侧壁211上的部分上开设至少两个开口区域400，分别为第三开口区域和第四开口区域，第三开口区域和第四开口区域的形状可以相同也可以不同；或者根据需要在绝缘膜300覆盖底壁212的部分设置第一开口区域和第二开口区域，在绝缘膜300覆盖侧壁211的部分设置第三开口区域和第四开口区域，第一开口区域、第二开口区域、第三开口区域和第四开口区域的形状可以相同也可以不同；以上可以根据实际需要具体进行选择。
进一步的，请再次参阅图1、图2和图3，框架100包括与底壁212和/或侧壁211相对设置的液冷板110，多个内壁140包括液冷板110朝向电池200设置的液冷面111，散热部500连接于外壁210和液冷面111之间。从而通过开口区域400中对应设置的散热部500将电池200产生的热量导入至液冷面111，被液冷板110带走，从而提升冷却效率，进一步保障电池包的安全性。
在一些实施例中，散热部500的形状包括方形、圆形、环形中的至少一种；和/或，散热部500的材料包括相变材料、导热胶、导热石墨片中的至少一种。也就是说，散热部500的形状可以为方形、圆形、环形中的一种，或者当设置多个开口区域400时，不同开口区域400设置的散热部500的形状可以为方形、圆形、环形中多种的组合。
在一些实施例中，散热部500可以为相变材料层、导热胶层、导热石墨层中一种或者多种的组合，其中相变材料可以为封装的相变材料。
也就是说，散热部500的材料可以为相变材料、导热胶、导热石墨片中一种或者多种的组合。进一步的，当散热部500的材料为相变材料或者导热石墨片时，散热部500在开口区域400对应的外壁210上的投影形状为方形、圆形、环形中一种或多种。
接下来，还提供本申请电池包的具体实施例，通过具体实施例对本申请做更具体的描述，通过下述实施例可知，在实际实施中，当电池包满足本申请的关系式时，电池包的散热效果处于优选状态。
实施例1：在电池包的框架100包括沿Y方向相对设置的两个端板130、沿X方向相对设置的两个侧板120、以及在电池200的底部设置的液冷板110，端板130、侧板120以及液冷板110之间围成容纳空间，多个电池200沿Y方向以大面相对的方式排布设置于该容纳空间。其中，电池200为方形磷酸铁锂电池(在其他实施方式中也可以采用三元电池、钠离子电池，固态或者半固态电池类型)，各电池200的外壁210上包覆绝缘膜300，绝缘膜300采用聚丙烯材质绝缘膜(在其他实施方式中也可以采用聚对苯二甲酸乙二醇酯材质)，并在绝缘膜300上与电池200的任一外壁210相对的部分开设开口区域400，开口区域400为方形，其中设置有方形的散热部500，散热部500采用导热石墨片(在其他实施方式中也可以采用氮化硼、陶瓷片)，直接贴在开口区域400之中。实施例1的电池包中(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)＝0.002。
在冷却工况下测得本实施例的电池包的最高温度为50.1℃，具体地，最高温度的获取可以采用如下方法，将电量在80％-100％的电池包驱动电机转动3小时，电池包的BMS系统实时记录这3小时内电池包内的温度并反馈至显示设备上并形成温度曲线，显示设备会识别显示3小时内电池包的最高温度。
实施例2～实施例13：试验条件与实施例1大致相同，所不同的是，对散热部500的导热系数K1 W/m*k、散热部500在与开口区域400相对应的外壁210上的投影面积S1 mm2、散热部500的厚度H1 mm、绝缘膜300的导热系数K2W/m*k、绝缘膜300的厚度H mm、与开口区域400相对应的外壁210被绝缘膜300包覆的面积S2 mm2等参数分别做出调整，试验数据见下表。
对比例1试验条件与实施例1大致相同，所不同的是对比例1中(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)＝2，在冷却工况下测得对比例1的电池包的最高温度为66.2℃。
实施例1～实施例11、对比例1如下表：
其中，绝缘测试为采用绝缘耐压测试仪对封装后的待测电池包试件进行测量，当显示的绝缘电阻不低于10兆欧姆时记录绝缘性能通过，通过即表示绝缘性能稳定，当显示的绝缘电阻低于10兆欧姆时记录绝缘性能失效，失效即表示绝缘风险较高。
由上述实施例和对比例可知，在当0<(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1条件下，电池包的温度均能得到很好的控制，而当(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)>1时，电池包的温度控制效果明显变差。
进一步的，由上表可知，当V1/(S×H)≥1时，电池包的最高温度相对控制的更好，也即散热效果更好。
相应的，本申请实施例提供的一种用电设备，该用电设备可以是新能源汽车、计算机、储能供电装置等各种类型的设备，可以理解的是，该用电设备可以包括上述电池包的所有技术特征和有益效果，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的电池包及用电设备进行了详细介绍，并应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种电池包，其特征在于，包括：
框架(100)，具有多个内壁(140)，所述多个内壁(140)围成容纳空间；
电池(200)，设置于所述容纳空间内，所述电池(200)具有多个外壁(210)；
绝缘膜(300)，包覆所述多个外壁(210)，所述绝缘膜(300)设有与所述外壁(210)相对的开口区域(400)，所述开口区域(400)用于使至少部分所述外壁(210)露出所述绝缘膜(300)；
散热部(500)，至少部分所述散热部(500)设于所述开口区域(400)，且设于所述外壁(210)和所述内壁(140)之间；
其中，所述散热部(500)的导热系数为K1 W/m*k，所述散热部(500)在与所述开口区域(400)相对应的所述外壁(210)上的投影面积为S1 mm2，所述散热部(500)的厚度为H1 mm，所述绝缘膜(300)的导热系数为K2 W/m*k，所述绝缘膜(300)的厚度为H mm，与所述开口区域(400)相对应的所述外壁(210)被所述绝缘膜(300)包覆的面积为S2 mm2，所述电池(200)包满足以下关系：
0＜(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤1。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包满足以下关系：
6×10-5≤(K2×H1×S2)/(K1×H×S1)≤0.2。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包满足以下关系：
1≤K1≤300，和/或，0＜K2≤3。
4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述散热部(500)的导热速率为φ1W，所述电池(200)包满足以下关系：
0.01≤φ1≤100。
5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述散热部(500)与所述内壁(140)相接触，所述散热部(500)的体积为V1 mm3，所述开口区域(400)的面积为S mm2，所述电池包满足以下关系：
V1/(S×H)≥1。
6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述外壁(210)呈矩形，所述外壁(210)的长度为L mm，所述外壁(210)的宽度为M mm，所述开口区域(400)在相对的所述外壁(210)的长度方向的最大尺寸为L1 mm，所述开口区域(400)在相对的所述外壁(210)的宽度方向的最大尺寸为M1 mm，所述电池包满足以下关系：
0.01≤L1/L＜1；和/或，0.01≤M1/M＜1。
7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述电池包满足以下关系：
L1/L≥0.5；和/或，M1/M≥0.5。
8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包满足以下关系：
H1/H≥1。
9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述多个外壁(210)包括顶壁、底壁(212)以及连接于顶壁和底壁(212)之间的多个侧壁(211)；
所述绝缘膜(300)包覆于所述底壁(212)的部分设有所述开口区域(400)，和/或，所述绝缘膜(300)包覆于所述侧壁(211)的部分设有所述开口区域(400)。
10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述绝缘膜(300)设有多个所述开口区域(400)；
多个所述开口区域(400)包括设置于所述绝缘膜(300)包覆于所述底壁(212)的部分上的第一开口区域和第二开口区域，所述第一开口区域和所述第二开口区域均用于使部分所述底壁(212)露出所述绝缘膜(300)；所述散热部(500)包括第一散热部和第二散热部，所述第一散热部设于所述第一开口区域，所述第二散热部设于所述第二开口区域，所述第一散热部和所述第二散热部设于所述底壁(212)与所述内壁(140)之间；
和/或，多个所述开口区域(400)包括设置于所述绝缘膜(300)包覆于所述侧壁(211)的部分上的第三开口区域和第四开口区域，所述第三开口区域和所述第四开口区域均用于使部分所述侧壁(211)露出所述绝缘膜(300)；所述散热部(500)包括第三散热部和第四散热部，所述第三散热部设于所述第三开口区域，所述第四散热部设于所述第四开口区域，所述第三散热部和所述第四散热部设于所述侧壁(211)与所述内壁(140)之间。
11.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述框架(100)包括与所述底壁(212)和/或所述侧壁(211)相对设置的液冷板(110)，所述多个内壁(140)包括所述液冷板(110)朝向所述电池(200)设置的液冷面(111)，所述散热部(500)连接于所述外壁(210)和所述液冷面(111)之间。
12.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，所述多个侧壁(211)包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁；
所述绝缘膜(300)包覆于所述第一侧壁和所述第二侧壁的部分均设有所述开口区域(400)。
13.根据权利要求1～12任一项所述的电池包，其特征在于，所述散热部(500)为相变材料层、导热胶层、导热石墨层中的一种或多种。
14.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1～13任一项所述的电池包。
CN202310765220.2A 2023-06-26 2023-06-26 电池包及用电设备 Pending CN116742192A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310765220.2A CN116742192A (zh) 2023-06-26 2023-06-26 电池包及用电设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310765220.2A CN116742192A (zh) 2023-06-26 2023-06-26 电池包及用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116742192A true CN116742192A (zh) 2023-09-12

Family

ID=87914902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310765220.2A Pending CN116742192A (zh) 2023-06-26 2023-06-26 电池包及用电设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116742192A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112310525A (zh) * 2019-08-14 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱
CN216958200U (zh) * 2021-12-28 2022-07-12 格力钛新能源股份有限公司 电池及具有其的电池包
CN114765288A (zh) * 2021-01-12 2022-07-19 奥迪股份公司 具有导热的电绝缘的绝缘层的电池单体布置结构、机动车和提供电池单体布置结构的方法
CN217035868U (zh) * 2021-12-22 2022-07-22 北京车和家汽车科技有限公司 电池模组、电池包及车辆

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112310525A (zh) * 2019-08-14 2021-02-02 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱
CN114765288A (zh) * 2021-01-12 2022-07-19 奥迪股份公司 具有导热的电绝缘的绝缘层的电池单体布置结构、机动车和提供电池单体布置结构的方法
CN217035868U (zh) * 2021-12-22 2022-07-22 北京车和家汽车科技有限公司 电池模组、电池包及车辆
CN216958200U (zh) * 2021-12-28 2022-07-12 格力钛新能源股份有限公司 电池及具有其的电池包

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林程: "《电动汽车工程手册 第1卷 纯电动汽车整车设计》", 31 January 2020, 机械工业出版社, pages: 290 *
胡隆伟，叶文君主编；郑雁军，杨兵主审: "《紧固件材料手册》", 31 December 2014, 中国宇航出版社, pages: 494 *
钱知勉: "《塑料性能应用手册 修订版》", 31 March 1987, 上海科学技术文献出版社, pages: 270 *
陈继良: "《从零开始学散热》", 31 October 2020, 机械工业出版社, pages: 76 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8785026B2 (en) Protection structure forthermal dissipation and preventing thermal runaway diffusion in battery system
JP7235221B2 (ja) 絶縁及び放熱性能に優れたバスバー及びそれを備えたバッテリーモジュール
US8349481B2 (en) Power storage apparatus
US20240128542A1 (en) Battery pack
KR20130064704A (ko) 배터리 셀의 방열판
EP4175048A1 (en) Cell lead-out piece, battery, and electric vehicle
US11990592B2 (en) Battery, apparatus using battery, and manufacturing method and manufacturing device of battery
CN210403868U (zh) 一种电池模组和电池
KR20200065192A (ko) 방열 부재를 구비한 전지팩
JP2000090988A (ja) 冷却機能付き電池
WO2024139314A1 (zh) 电池包及用电设备
JP7266935B2 (ja) 電池モジュールおよびそれを含む電池パック
Chen et al. A thermal management design using phase change material in embedded finned shells for lithium-ion batteries
CN108183281A (zh) 一种内设散热结构的锂离子电池
CN116742192A (zh) 电池包及用电设备
JP3955226B2 (ja) 電池パック
CN116666823A (zh) 电池包及用电设备
CN206022458U (zh) 一种整体点焊的多功能锂离子电池组包结构
CN208400904U (zh) 一种电池箱、能源组件、以及电池组
CN113410540A (zh) 一种动力电池模组散热系统
CN212810389U (zh) 电池、电池模组、电池包及电动汽车
Wang et al. Experimental exploration of finned cooling structure for the thermal management of lithium batteries with different discharge rate and materials
CN220796856U (zh) 一种具有自支撑导热插格结构的电池
CN108899445A (zh) 一种电池箱、能源组件、以及电池组
JP2001210286A (ja) パック電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination