CN117954729A

CN117954729A - 电池组件

Info

Publication number: CN117954729A
Application number: CN202311341533.1A
Authority: CN
Inventors: 中西浩二
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2023-10-17
Publication date: 2024-04-30
Also published as: JP2024064633A; US20240145814A1

Abstract

提供一种兼顾热性能和可修复性，并且有效地确保电池单元和冷却器的绝缘性的电池组件。本公开的电池组件以彼此接触的方式依次具备电池单元(11)、散热片(41)、固化型散热构件(31)和冷却器(21)，电池单元(11)与散热片(41)以界面能够剥离的方式接触，并且固化型散热构件(31)与散热片(41)和冷却器(21)粘接。

Description

电池组件

技术领域

本公开涉及一种电池组件，其具备电池单元和冷却该电池单元的冷却器。

背景技术

专利文献1公开了具备多个电池单元、冷却器和导热材料的电池组件。多个电池单元沿预定的层叠方向排列。冷却器具有与电池单元热交换的制冷剂流过的制冷剂流路。导热材料为凝胶状，设在电池单元与冷却器之间，与冷却器的冷却面及电池单元的散热面紧密接合。

专利文献2公开了具备多个散热构件和连结多个散热构件的连结构件的散热结构体。散热构件具备多个缓冲构件和覆盖缓冲构件的外侧面的导热片。连结构件具备绝缘膜和一对粘接带。绝缘膜在将多个散热构件沿着与其长度方向正交的方向排列的状态下，配置在热源与散热构件之间。一对粘接带分别覆盖绝缘膜的厚度方向的两面。

专利文献3中，公开了具有第1平面部、第2平面部和连接部的导热片。该导热片以第1平面部与第2平面部相比向电路基板P侧突出的方式变形。第1平面部的电路基板P侧的面与金属壳体接合。另外，第2平面部的电路基板P相反侧的面与框体的内表面接合。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2020-53148号公报

专利文献2：日本特开2022-12195号公报

专利文献3：日本特开2016-042582号公报

发明内容

电池单元利用使用了制冷剂的冷却器进行冷却，但如果使电池单元与冷却器直接接触，则有时会产生间隙而使热阻增加。因此，一般是将柔软的散热构件夹在电池单元与冷却器之间进行热传递。

作为电池组件的散热构件，在使用非粘接的散热片的情况下，是将散热片压缩后使用的，所以散热片有时会变形而产生弹力衰减(蠕变现象)。另外，由于散热片对金属没有粘接性，因此，如果散热片因弹力衰减而失去反作用力，则在散热片与电池单元的界面、或散热片与冷却器的界面产生间隙，由此导致热性能降低。

在作为电池组件的散热构件使用粘接性的固化型散热构件的情况下，虽然容易确保热性能，但用于修复等的部件难以分解。即，该情况下，在电池组件分解时，有时会发生电池单元表面的膜破损、电池单元壳体表面的涂装剥落等，因此无法容易地更换部件，可修复性差。

本公开是鉴于这样的问题而完成的，提供一种兼顾热性能和可修复性，并且有效地确保电池单元与冷却器之间的绝缘性的电池组件。

<方式1>

一种电池组件，以彼此接触的方式依次具备电池单元、散热片、固化型散热构件和冷却器，并且

所述电池单元与所述散热片以界面能够剥离的方式接触，并且

所述固化型散热构件与所述散热片和所述冷却器粘接。

<方式2>

根据方式1记载的电池组件，所述散热片部分地嵌入所述固化型散热构件中，由此，所述散热片的侧面的至少一部分被所述固化型散热构件约束。

<方式3>

根据方式1或2记载的电池组件，所述冷却器的表面上，在所述固化型散热构件的部分或全部外周具备壁部。

<方式4>

根据方式1或2记载的电池组件，所述散热片的导热率为0.8W/m·K以上，并且所述散热片的ASKER-C硬度为0以上。

根据本公开，可以得到一种电池组件，其能够兼顾热性能和可修复性，而且能够有效地确保电池单元与冷却器之间的绝缘性。

附图说明

图1是本公开实施方式的电池组件的示意性立体图。

图2是本公开实施方式的电池组件的示意性侧截面图。

图3是本公开另一实施方式的电池组件的示意性侧截面图。

图4是说明本公开实施方式的电池组件的组装方法的示意性侧截面图。

附图标记说明

11电池单元

21冷却器

22壁部

31硬化型散热构件

41散热片

具体实施方式

本公开实施方式的电池组件可以是混合动力车、电动车等车辆所搭载的电池组件。

图1是本公开实施方式的电池组件的示意性立体截面图。图2是本公开实施方式的电池组件的示意性侧截面图。以下，对该图1和图2所示的本公开实施方式的电池组件具体说明，但本公开的电池组件不限定于该实施方式。

本实施方式的电池组件以彼此接触的方式依次具备电池单元11、散热片41、固化型散热构件31和冷却器21。电池单元11也可以是1个或多个。

根据本实施方式的电池组件，电池单元11在充放电时发出的热从与散热片41紧密接合的电池单元11的底面经由散热片41、进而经由固化型散热构件31向冷却器21传导。传导到冷却器21的热被在冷却器21内流动的冷却溶剂吸收。其结果，能够冷却电池单元11。

一般而言，电池单元发热时，电池单元膨胀，膨胀了的电池单元冷却(自然冷却)时，电池单元收缩。因此，当在电池单元与散热构件之间仅使用散热片情况下，随着电池单元的膨胀，与电池单元接触的散热片沿横向延伸，在保持变形的状态下劣化而发生弹力衰减，在电池单元收缩时，在散热片与电池单元的底面之间形成间隙，热性能降低。

与此相对，根据本实施方式，散热片41粘接在固化型散热构件31上，被固化型散热构件31约束，所以散热片41不易发生弹力衰减，因此可防止热性能降低。

(电池单元)

电池单元与散热片能够界面剥离地接触。本公开的电池组件可以具有1个或多个电池单元11。当存在多个电池单元11的情况下，多个电池单元11可以构成电池模块。电池模块的两端的电池单元也可以由一对端板夹持。

电池单元11也可以是在长方体壳体中收纳负极电极层、正极电极层、隔膜等而构成的二次电池。作为二次电池，例如可以举出锂离子电池。在电池单元11的上部设有正极和负极的端子，当存在多个电池单元11的情况下，多个电池单元可以通过汇流条电连接。

(散热片)

在电池单元11与固化型散热构件31之间，散热片41配置成一个面与电池单元接触，另一个面与固化型散热构件31接触。散热片与电池单元能够界面剥离地接触。另外，通过固化型散热构件粘接在散热片上，散热片被固化型散热构件约束。

散热片41的表面具有粘接性，能够贴附在电池单元11的底面上。另外，散热片41也可以具有弹性，能够通过压缩载荷而自由变形。

散热片41的材料没有特别限定。作为散热片41的材料，例如可以举出加热固化型、常温固化型、湿气固化型、紫外线固化型的热固化性树脂。作为散热片41的材料，也可以使用一液型或二液混合型的热固性树脂。作为这样的热固性树脂，可以举出有机硅树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂。

为了提高导热性，散热片41可以含有填料。作为填料，可以使用绝缘性的无机化合物。作为绝缘性的无机化合物，可以举出熔融二氧化硅等硅化合物、氧化铝或氧化镁等金属氧化物、氮化硼或氮化铝等氮化合物等。

散热片41不需要是单一结构。也可以在散热片41的表面的一面或两面形成具有导热性的粘接层。在粘接层仅形成在散热片41的一面的情况下，优选使形成有粘接层的面粘接在电池单元11的底面上。

散热片41也可以部分地嵌入固化型散热构件31中。通过散热片41嵌入固化型散热构件31中，散热片的侧面的至少一部分被固化型散热构件31约束。其结果，散热片41更不易发生弹力衰减，防止热性能的降低。

散热片41具有为了将电池单元11的热经由固化型散热构件31高效地向冷却器21散热所需的导热性。散热片41的导热率在用热盘法测定时，优选为0.8W/m·K以上。

散热片41的硬度优选由硬度计(ASKER-C型)测定出的ASKER-C硬度为0以上。

散热片41的下表面(与固化型散热构件31接触的面)优选被粗糙化。通过使下表面粗糙化，容易确保热性能。

本实施方式中，作为散热片41，也可以使用市售品。例如，可以举出散热硅橡胶片(信越化学工业：TC-00CAT-20)或クールプロバイド(注册商标)(北川工业：CPVP)等。

由于散热片41与电池单元11能够界面剥离地接触，所以在分解电池组件时，能够容易地与电池单元11剥离。因此，本实施方式的可修复性、部件再循环性优异。

(固化型散热构件)

固化型散热构件31配置在散热片41与冷却器21之间，与散热片41和冷却器21粘接。固化型散热构件31由如下材料构成：在制作本实施方式的电池组件时，在与冷却器21和散热片41接触时为液态或糊状，但在与冷却器21和散热片41接触后固化而成为固体状。

固化型散热构件31也可以是加热固化型、常温固化型、湿气固化型、紫外线固化型等中的任一种。固化型散热构件31通过具有固化性树脂，可以具有固化性的性质。能够作为固化型散热构件31的材料使用的固化性树脂可以从加热固化型、常温固化型、湿气固化型或紫外线固化型的固化性树脂中，特别是可以从加热固化型、常温固化型、湿气固化型或紫外线固化型的有机硅树脂、环氧树脂，聚氨酯树脂等中选择。

固化型散热构件31的材料也可以与上述散热片41的材料相同。如果固化型散热构件31的材料和散热片41的材料相同，则在固化型散热构件31和散热片41的界面处的粘接性提高，有利于确保热性能。

为了提高导热性，除了固化性树脂以外，固化型散热构件31还可以含有绝缘性的无机化合物等的填料。作为绝缘性的无机化合物，可举出熔融二氧化硅等硅化合物、氧化铝或氧化镁等金属氧化物、氮化硼或氮化铝等氮化合物等。

固化型散热构件31的导热率在用热盘法测定时，优选为0.8W/m·K以上。另外，固化型散热构件31由具有柔软性、通过压缩而自由变形的材料构成。固化型散热构件31的硬度优选由硬度计(ASKER-C型)测定出的ASKER-C硬度为0以上。固化型散热构件31在与冷却器21和散热片41接触而固化之前的阶段，优选具有500Pa·s以下的粘度。

本实施方式中，作为固化型散热构件31，也可以使用市售品。例如，可以举出间隙填料(Dupont：BETATECH2029)或灌封材料(信越化学工业：KE-1895-A/B)等。

(冷却器)

冷却器21用于冷却电池单元11。冷却器21可以是块状，也可以由铝等金属构成。在冷却器21的内部，形成有与电池单元11进行热交换的冷却溶剂流动的制冷剂通路，能够使冷却到预定温度的冷却溶剂在制冷剂通路中流动。冷却制冷剂例如是车载用空调的冷却溶剂。

如图3所示，冷却器21的表面也可以在固化型散热构件31的外周的一部分或全部上具备壁部(突起)22。通过在冷却器21的表面具有壁部22，在后述的电池组件的组装时，能够防止固化前的液态固化型散热构件31流出。

《电池组件的组装方法》

接着，使用附图对本实施方式的电池组件的组装方法进行说明。首先，准备电池单元11、散热片41、固化型散热构件31、冷却器21。

接着，使用喷嘴，在冷却器上涂布固化型散热构件31(图4(a))。固化型散热构件31在涂布时为液态或糊状。也可以在冷却器21上设置用于防止固化前的液态或糊状的固化型散热构件31流出的壁部。固化型散热构件31以比散热片的投影面积更大的方式涂布。涂布的厚度可以根据电池组件的结构选择。例如，也可以为2～10mm左右。

接着，将散热片41贴附在固化型散热构件上(图4(b))，在其上组装电池单元11(图4(c))。接着，对电池单元11加压，或者利用电池单元11的自重，使散热片41陷入固化型散热构件31(图4(d))。由此，在固化型散热构件31固化后，散热片41被固化型散热构件31约束。接着，采用与加热固化型、常温固化型、湿气固化型、紫外线固化型等的种类对应的预定方法使固化型散热构件31固化。

通过以上组装方法，能够制造电池单元11、散热片41、固化型散热构件31、冷却器21紧密接合了的本实施方式的电池组件。也可以使用螺栓和螺母使1个或多个电池单元11和冷却器21紧固。

在本实施方式的电池单元中，电池单元与散热片以界面能够剥离的方式接触。因此，可修复性、部件再循环性提高。另外，由于散热片41与固化型散热构件31粘接，所以能够确保热性能的长期可靠性。即，热性能提高。进而，由于固化型散热构件31约束散热片41，所以散热片的反作用力没有降低。因此，不需要用于防止散热片的反作用力降低的固定框和按压件，能够削减部件数量和工序。

以上，对本公开一实施方式进行了详细说明，但本公开不限定于上述实施方式，在不脱离本公开精神的范围可以进行各种设计变更。

Claims

1.一种电池组件，以彼此接触的方式依次具备电池单元、散热片、固化型散热构件和冷却器，

所述固化型散热构件与所述散热片和所述冷却器粘接。

2.根据权利要求1所述的电池组件，

所述散热片部分地嵌入所述固化型散热构件中，由此，所述散热片的侧面的至少一部分被所述固化型散热构件约束。

3.根据权利要求1或2所述的电池组件，

所述冷却器的表面上，在所述固化型散热构件的部分或全部外周具备壁部。

4.根据权利要求1或2所述的电池组件，

所述散热片的导热率为0.8W/m·K以上，并且

所述散热片的ASKER-C硬度为0以上。