CN205406680U - 动力锂电池模块 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力锂电池模块，包括相变装置、动力锂电池单体、模组外壳以及导热装置，所述相变装置设置在所述模组外壳的一侧，所述导热装置设置在所述模组外壳内，且延伸至所述相变装置，所述动力锂电池单体设置在所述模组外壳内，且与所述导热装置贴合，所述相变装置包括主体以及固液相变材料，所述主体上设置有若干吸附孔，所述固液相变材料填充在所述吸附孔内，所述吸附孔能够吸附处于液态的所述固液相变材料。本申请所提供的动力锂电池模块能够尽量减少相变装置的分布区域并限制固液相变材料在液体状态下的流动，因此能够显著降低固液相变材料腐蚀电池模块内的其它部件的概率。

Description

动力锂电池模块

【技术领域】

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力锂电池模块。

【背景技术】

动力锂电池在高温工作时存在温升过高导致热失控等安全隐患；动力锂电池在低温工作时存在析锂和能量不能完全发挥等风险；动力锂电池模块在工作时还存在温度分布不均，导致电池模块使用寿命降低的风险。现有技术通常通过液冷方式及空气冷却方式进行控温。液冷控温通常是在动力锂电池模块中加入液冷装置，采用类似于换热器控温方式，控制动力锂电池模块的温度。其需要额外加入液体流道、水泵等部件。气体控温通常是在动力锂电池模块中加入气流流道，采用类似于换热器控温方式，控制动力锂电池模块的温度。且亦需要额外加入气流流道、空气压缩机和膨胀阀的部件。所以无论是液冷方式还是空气冷却方式，都需要额外增加动力传输装置和流体流通装置等零部件；而这些部件一旦失灵，则该冷却系统不再具有控温作用。这些部件的失效风险进而增加了电动车的安全风险。

现有新的控温方式为相变控温，相变控温无需增加额外的动力装置，而是在动力电池模块中加入固液相转变的相变物质，可控制动力电池模块的温度。然而相变物质相变前后会发生固液相转变，动力电池模块需要密封防止相变物质流动；这对动力电池模块的制作工艺提出极大的挑战。此外，液化后的相变物质存在对动力电池模块的腐蚀风险。

【实用新型内容】

本申请的目的在于提供一种动力电池模块，能够有效防止相变物质在模块内任意流动造成模块的腐蚀。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

本申请提供了一种动力锂电池模块，包括相变装置、动力锂电池单体、模组外壳以及导热装置，

所述相变装置设置在所述模组外壳的一侧，所述导热装置设置在所述模组外壳内，且延伸至所述相变装置，所述动力锂电池单体设置在所述模组外壳内，且与所述导热装置贴合，

所述相变装置包括主体以及固液相变材料，所述主体上设置有若干吸附孔，所述固液相变材料填充在所述吸附孔内，所述吸附孔能够吸附处于液态的所述固液相变材料。

优选地，所述模组外壳由两块端板以及两块侧板共同围成上下敞口结构，所述相变装置设置在所述模组外壳的底部。

优选地，所述模组外壳包括若干单体盛放腔，相邻两个所述单体盛放腔之间均通过所述导热装置分隔，每块所述动力锂电池单体分别嵌入一个所述单体盛放腔内。

优选地，所述导热装置包括导热层以及阻隔相邻两个所述单体盛放腔之间热量传递的隔热层，所述导热层设置在所述隔热层的两侧，并与所述相变装置相连。

优选地，所述导热装置的底部延伸至所述相变装置的内部。

优选地，所述主体为多孔蜂窝骨架结构或网状结构。

优选地，所述吸附孔的孔径为1nm～1000nm。

优选地，还包括导热件，所述导热件与所述主体贴合。

优选地，所述主体与所述导热件间隔排布。

优选地，还包括加强件，所述加强件覆盖所述相变装置的表面。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本申请所提供的动力锂电池模块将相变装置设置在模组外壳的一侧，并通过导热装置将电池模组内的热量传递至相变装置上，能够尽量减少相变装置的分布区域，同时利用相变装置自身的吸附孔吸附固液相变材料，使其在液体状态下也不会在模组外壳内随意流动，因此能够显著降低固液相变材料腐蚀电池模块内的其它部件的概率。

【附图说明】

图1为本申请实施例所提供的动力锂电池模块的整体结构示意图。

图2为本申请实施例所提供的相变装置的内部结构示意图。

图3为本申请实施例所提供的主体为多孔蜂窝骨架结构的结构示意图。

图4为本申请实施例所提供的主体为网状结构的结构示意图。

图5为本申请实施例所提供的动力锂电池模块的内部结构示意图。

附图标记：

10-相变装置；

100-主体；

100a-吸附孔；

102-固液相变材料；

104-导热件；

106-加强件；

20-动力锂电池单体；

30-模组外壳；

300-端板；

302-侧板；

40-导热装置。

【具体实施方式】

本实施例提供了一种动力锂电池模块，如图1所示，包括相变装置10、动力锂电池单体20、模组外壳30以及导热装置40。其中，相变装置10可以设置在模组外壳30的任意一侧，以缩小相变装置10的占用区域。一般情况下，模组外壳30由两块端板300以及两块侧板302共同围成一个上下敞口的结构，此时最好将相变装置设置在模组外壳30的底部，这样即使发生漏液情况也不会直接流到电池模组30的内部。由于相变装置10设置在电池模组30的一侧，因此仅依靠自身无法及时的与电池模组30内的其它位置进行热交换，因此本实施例将导热装置40设置在模组外壳30的内部，且延伸至相变装置10，动力锂电池单体20设置在模组外壳30内并与导热装置40贴合，以便能够使动力锂电池单体20产生的热量及时传递至相变装置10之上。

如图2至4所示，相变装置10包括主体100以及固液相变材料102，还包括导热件104以及加强件106。在主体100上设置有若干吸附孔100a，固液相变材料102填充在这些吸附孔100a内。在本实施例中，吸附孔100a除了用于容纳固液相变材料之外，还要具有一个重要作用，那就是能够吸附处于液态的固液相变材料102。

处于液体状态的固液相变材料102自身具有表面张力，当吸附孔100a的材质、形状以及孔径满足条件时，液体状态的固液相变材料102的表面张力作用便能够克服重力作用，从而使液体状态的固液相变材料102仍然能够稳定地存在于吸附孔100a内，而不会流出吸附孔100a。利用这一特性，便可采用适合条件的吸附孔100a配合适当的固液相变材料102，当固液相变材料102为固态时，其处于吸附孔100a内，而当固液相变材料102吸热变为液态后，也不会随意流出吸附孔100a。

因此，采用这种相变装置的动力锂电池模块便无需担心液化后的相变物质存在对动力电池模块内的其它部件进行腐蚀的风险。

固液相变材料102可以采用单一材料，如石蜡，也可以采用两种或多种材料进行混合，例如将石蜡与具有导热作用、阻燃作用、增强材料塑性或者弹性作用的添加剂进行复合。

对于主体的结构，一般可以采用多孔蜂窝骨架结构(参见图3)，例如多孔石墨材料，或者也可以采用网状结构(参见图4)，例如具有网状的有机橡胶材料。这两种材料均具有极大的比表面积和吸附力，能够填充大量的固液相变材料102。吸附孔100a的孔径一般在纳米级和微米级，如1nm～1000nm范围内。如果孔径过大则容易造成吸附能力减弱，孔径过小又难于成型。

由于主体100的选材主要考虑比表面积和吸附力，因此主体100的传热系数可能就比较低。传热系数过低会使热量的传递时间延长，可能靠近产热源的固液相变材料102早已液化，而距离较远的固液相变材料102仍然保持固态。这种情况在应对短时间内集中爆发性的产热时将更为不利，可能造成严重的后果。在本实施例中，导热件104的设置便可将热量快速地从产热源传递至主体100的各个位置，尤其是与产热源距离较远的位置。导热件104一般采用导热系数较好的材料，例如金属等制成，因此能够大幅缩短热量的传递时间，使主体100上与产热源距离较远的位置也能够很快接受热量并通过固液相变材料102的液化降温。为了使热量传递的更加均匀广泛，主体100与导热件104最好采用间隔排布的方式进行设置。

在本实施例中，加强件106的作用是提高相变装置10的整体结构强度，使其能够承受更强的冲击以及载荷。加强件106可以采用诸如框架式结构或局部加强等方式，但较为优选的方案是全部覆盖相变装置10的表面，将其它诸如主体100、固液相变材料102以及导热件104等全部包裹在内部。这样一方面能够使相变装置10得到全方位的强化，第二方面能够将固液相变材料102完全包裹，进一步防止其流到相变装置10的外部，此外，还能够省去主体100与导热件104的连接步骤，简化制造工艺。加强件106可以采用金属材质，例如金属铝材料，也可以采用非金属材质，例如碳纤维材料。

如图1所示，在本实施例中的模组外壳30内还可直接分隔成若干单体盛放腔(图中未标号)，相邻两个单体盛放腔之间均通过导热装置40进行分隔，每块动力锂电池单体20分别嵌入一个单体盛放腔内，便可使每块动力锂电池单体20的两侧均能够通过导热装置40将热量传递至相变装置10，因此能够大幅提高冷却效果。并且，导热装置40可以还可以被设置为在不同方向具备不同导热系数的结构。具体地，可以使导热装置40在由一个单体盛放腔指向另一个单体盛放腔的方向(以下称法向)上具备较低的导热系数，例如在0.2W/(mK)以下，从而使热量基本无法通过导热装置40在相邻两个单体盛放腔之间进行传递。与此同时，使导热装置40在垂直于法向的延展方向(以下称径向)上具备较高的导热系数，例如在100W/(mK)以上，从而使导热装置40能够将热量快速地沿着径向传递至相变装置10上。

实现导热装置40上述效果的方案很多，例如导热装置40包括高导热系数的导热层以及低导热系数的隔热层，将隔热层阻隔相邻两个单体盛放腔，而导热层则设置在隔热层的两侧，并与相变装置相连。

在相变装置10具有加强件106，尤其是具有导热性能相对较差的非金属材料制成的加强件106时，为了提高传热效率，导热装置40可以考虑直接将底部延伸至相变装置10的内部，通过这种方式既可以提高传热效率，同时也能够使导热装置40与相变装置10之间的连接更为紧密。如图5所示，在相变装置10自身未设置导热件104的情况下，导热装置40的底部可以采用T字形或其它形状的分叉结构来提高导热装置40的覆盖区域。而在相变装置10自身已经设置了导热件104的情况下，导热装置40可以直接与导热件104进行连接。

相对于现有的液冷方式及空气冷却方式，本实用新型不需额外的动力消耗装置，如风冷的压缩机，液冷的泵等。同时本实施例所提供的动力锂电池模块能够尽量减少相变装置10的分布区域并限制固液相变材料102在液体状态下的流动，因此能够显著降低固液相变材料102腐蚀电池模块内的其它部件的概率。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，不应以此限制本实用新型的范围，即凡是依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种动力锂电池模块，其特征在于，包括相变装置、动力锂电池单体、模组外壳以及导热装置，

所述相变装置设置在所述模组外壳的一侧，所述导热装置设置在所述模组外壳内，且延伸至所述相变装置，所述动力锂电池单体设置在所述模组外壳内，且与所述导热装置贴合，

所述相变装置包括主体以及固液相变材料，所述主体上设置有若干吸附孔，所述固液相变材料填充在所述吸附孔内，所述吸附孔能够吸附处于液态的所述固液相变材料。

2.如权利要求1所述的动力锂电池模块，其特征在于，所述模组外壳由两块端板以及两块侧板共同围成上下敞口结构，所述相变装置设置在所述模组外壳的底部。

3.如权利要求2所述的动力锂电池模块，其特征在于，所述模组外壳包括若干单体盛放腔，相邻两个所述单体盛放腔之间均通过所述导热装置分隔，每块所述动力锂电池单体分别嵌入一个所述单体盛放腔内。

4.如权利要求3所述的动力锂电池模块，其特征在于，所述导热装置包括导热层以及阻隔相邻两个所述单体盛放腔之间热量传递的隔热层，所述导热层设置在所述隔热层的两侧，并与所述相变装置相连。

5.如权利要求1至4任一项所述的动力锂电池模块，其特征在于，所述导热装置的底部延伸至所述相变装置的内部。

6.如权利要求1所述的动力锂电池模块，其特征在于，所述主体为多孔蜂窝骨架结构或网状结构。

7.如权利要求1所述的动力锂电池模块，其特征在于，所述吸附孔的孔径为1nm～1000nm。

8.如权利要求1所述的相变装置，其特征在于，还包括导热件，所述导热件与所述主体贴合。

9.如权利要求8所述的相变装置，其特征在于，所述主体与所述导热件间隔排布。

10.如权利要求6至9任一项所述的相变装置，其特征在于，还包括加强件，所述加强件覆盖所述相变装置的表面。