CN203398226U - 一种具有高效散热功能的电池 - Google Patents

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李艳
和祥运
于洪涛
陈中军
刘风磊
陈沥强
邓亚明
葛祥
梁荣嵘
曹建航
赵豪星
王慧景
张海林
陈慧珺
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Abstract

本实用新型公开了一种具有高效散热功能的电池，包括电池单体；贴敷于电池单体两侧的散热片材；以及包覆在最外层的电池壳体。本实用新型通过在电池单体表面增设相变散热片材，可及时吸收电池在大电流密度下工作时放出的热量，维持电池在一定的温度范围内工作，有效的提高电池的安全性能和循环寿命。

Description

一种具有高效散热功能的电池
技术领域
本实用新型属于电池生产技术领域，尤其涉及一种具有高效散热功能的电池。
背景技术
锂离了电池具有比能量高、循环寿命长、自放电率低、工作温度范围宽、低温效应好等优点，受到越来越多的关注，也因此成为EV和HEV目前首选的动力蓄电池。散热问题是锂离了电池应用于电动车的一个关键问题。散热问题的解决不但可以提高锂电池的安全性，同时对电池组寿命也会有大幅提升。
目前，主要采用的散热方式有：空气强制对流冷却、液体冷却、相变材料冷却等冷却方式。强制空气冷却是通过运动产生的风将电池产生的热量经排风风扇带走，此方法成本较低，但在系统设计时需考虑散热片和散热槽的布局及安装，较为复杂。液体冷却是通过液体与外界空气进行热交换以实现热量的导出，但是液体管道的密封不良会导致液体泄漏，对电池系统造成较大损伤。相变材料冷却由于其成本低廉、质量轻、无额外能量消耗、冷却效果好，是未来电池热管理的重要研究方向。
基于采用相变材料发明的《锂电池恒温运行的方法与装置》，将锂电池放入该装置后与相变储能材料接触，或与封装后的相变材料接触，依靠相变储能材料的固液相变化时的潜热来维持锂电池的最佳工作温度，减少外界环境温度对锂电池的影响，延长锂电池的使用寿命。此种装置可在一定程度上控制整体电池的工作温度，但若要均衡到每一个电池单体的温度，操作繁杂，并且会造成电池系统的体积大幅增加，降低了电池系统的能量密度，对电池系统综合性能的提升有较大限制。因此，需要设计一种新电池，克服了现有技术中难以均匀降温等缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提出一种具有高效散热功能的电池，以保证电池的寿命。
本实用新型提出一种具有高效散热功能的电池，简单的预处理工艺，将相变材料制作成柔软的散热片材，贴敷于电池单体的表面，以实现电池的高效散热功能。
本实用新型提出一种具有高效散热功能的电池，包括：电池单体、贴敷于所述电池单体的两侧的散热片材、以及包覆在最外层的电池壳体。
其中，所述电池单体的形状为方形。
其中，所述电池单体的电芯呈叠片式或卷绕式设置。
其中，所述电池单体的长度为300-345mm、宽度为100-120mm。
其中，所述散热片材的长度为300-335mm、宽度为100-110mm。
其中，所述散热片材厚度为1-2.5mm。
本实用新型提出一种具有高效散热功能的电池，通过将不同相变温度点的相变材料进行筛选，将目标相变材料进行加工制成与电池表面尺寸相适合的片材，贴敷于电池单体的表面，当电池在大电流密度下工作时，电池单体的温度会迅速上升，贴敷于电池单体表面的相变材料片材会迅速吸收电池单体释放的热量，控制电池单体的温升在一定的范围内，从而有效的提高电池的安全性能和循环寿命。
附图说明
图1为本实用新型具有高效散热功能的电池的结构示意图。
图2为本实用新型具有高效散热功能的电池与普通电池的4C放电温度对比示意图。
图3为贴敷有相变材料片材的两并模块与普通两并模块3C放电时中心区域温度对比示意图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本实用新型作进一步详细说明。实施本实用新型的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本实用新型没有特别限制内容。
图1中，1-电池单体，2-散热片材，3-电池壳体。
如图1所示，本实用新型一种具有高效散热功能的电池，包括电池单体1；贴敷于电池单体1两侧的散热片材2；以及包覆在最外层的电池壳体3。具中，电池单体1的形状为方形，长度为300-345mm、宽度为100-120mm，本实施例中采用长度为342mm、宽度为118mm的电池单体1。电池单体1的电芯可以是叠片式，也可以是卷绕式，还可以是其他类似形态。电池单体1的两侧贴敷有散热片材2，本实施例中散热片材2使用相变材料，根据电池在大电流密度下的放热测量、相变材料的相变温度、相变潜热、单体电池表面尺寸，计算所需相变材料片材的厚度，一般相变材料长度为300-335mm、宽度为100-110mm、厚度为1-2.5mm，本实施例中采用长度为320mm、宽度为105mm、厚度为1.5mm的相变材料，所制备的相变材料片材厚度较薄，对电池整体体积无较大的改变。散热片材2是将一种相变材料或多种相变材料按一定比例混合，加热融化，混合均匀，脱泡处理后注入模具内室温冷却成型的。将得到的散热片材2贴敷于电池单体1的两侧，然后用金属壳体将贴敷有散热片材2的电池单体1或电池模块进行封装，即制得具有高效散热功能的电池。
当电池在大电流密度下工作时，由于电池内部发生各种化学反应，电池单体1的温度会急剧上升，通过在电池单体1两侧的散热片材2，其中含有的相变材料使其能够在电池单体1温度高于相变材料的相变温度时吸收环境中的热量，发生固液相转变，直至全部相变材料由固态转变为液态。而当电池温度重新低于相变材料的相变温度时，放出吸收的热量，发生液固相转变，这种吸热和放热功能可使电池温度在一定时间范围内保持相对恒定，可将电池的温度控制在一个较窄的适于电池工作的温度区间内从而有效地提高电池的安全性能和循环寿命。具体地，适于电池工作的温度区间通常是以环境温度为温度下限，以相变温度作为温度上限。其中，相变温度取决于具体选用的材料。相变材料可以是正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十二烷、48#石蜡、50#石蜡；也可以是两种或多种石蜡的混合物。
如图2所示，单体电池4C放电：无相变材料的电池单体1放电时最高温度为42℃，而贴敷有相变材料片材的电池单体14C放电最高温度仅为36.5℃。相变材料片材的设置，可很大程度的降低电池在大电流密度下工作时的温度。
如图3所示，两并模块3C放电：不含相变材料的两并模块3C放电时内部中心区域最高温度为43.04℃，而贴敷有相变材料片材的两并模块3C放电时内部中心区域的最高温度仅为38.01℃，实验表明，相变材料片材的设置，对模块内部散热有显著改善。
本实用新型的保护内容不局限于以上实施例。在不背离实用新型构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点部被包括在本实用新型中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (6)

1.一种具有高效散热功能的电池，其特征在于，包括：电池单体（1）；贴敷于所述电池单体（1）两侧的散热片材（2）；以及包覆在最外层的电池壳体（3），所述散热片材（2）设置在所述电池单体（1）与所述电池壳体（3）之间。 
2.如权利要求1所述的具有高效散热功能的电池，其特征在于，所述电池单体（1）外部形状为方形。 
3.如权利要求1所述的具有高效散热功能的电池，其特征在于，所述电池单体（1）的电芯呈叠片式或卷绕式设置。 
4.如权利要求1所述的具有高效散热功能的电池，其特征在于，所述电池单体（1）的长度为300-345mm、宽度为100-120mm。 
5.如权利要求1所述的具有高效散热功能的电池，其特征在于，所述散热片材（2）的长度为300-335mm、宽度为100-110mm。 
6.如权利要求1所述的具有高效散热功能的电池，其特征在于，所述散热片材（2）厚度为1-2.5mm。 
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