CN207993922U - 散热封装结构及电池组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热封装结构，包括散热壳体、第一散热管、第二散热管、风扇组件及循环泵组，电池收容固定于散热壳体的收容腔内，收容腔内还分别设有用于装承冷却介质的第一容置腔及第二容置腔；第一散热管沿电池的中心孔轴向延伸，第一散热管的进口端与第一容置腔连通，第一散热管的出口端与第二容置腔连通；第二散热管位于风扇组件形成的气流的流动路径上，第二散热管的出口端与第二容置腔连通，第二散热管的进口端与第二容置腔连通。如此，冷却介质在电池的中心孔中换热升温，风扇旋转产生冷风气流吹向第二散热管，冷却介质在第二散热管内与冷风气流换热降温。如此循环形成一水冷‑风冷不断换热的散热路径，散热效果好。还提供一种电池组件。

Description

散热封装结构及电池组件

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种应用于大尺寸单体锂电池的散热封装结构及电池组件。

背景技术

随着世界经济的发展，国际石油价格近几年波动剧烈，加之未来石油资源的预期减少，石油已经成为世界经济发展的瓶颈，因此，新能源成为发展经济的新方向。随着全球性的矿物能源日渐短缺，以及日益加剧的环境污染问题，人们对清洁可再生能源的需求越来越迫切。

其中，锂离子电池作为一种高效的可再生能源载体已被广泛应用于通讯、电子行业，特别是手机、PDA等个人通讯工具上。但随着科学技术的发展，对锂离子电池的容量、体积、重量、电化学性能以及安全性能提出了更高的要求。

一般地，小尺寸的锂离子电池单体的容量非常有限，因此小尺寸的锂离子电池单体产生的热量能够在自然的条件下进行热交换，从而保证热量散出。而对于大容量、大功率的领域，例如，电动车、通讯设备、航天领域等应用领域，随着电池的容量增大、尺寸增大，充放电倍率越来越高，其产生的热量也会越来越多，散热性能尤为重要。而现有设计中，大尺寸的锂离子电池单体的散热效果不佳，存在安全隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有设计中的大尺寸锂离子电池单体的散热效果不佳，存在安全隐患的问题，提供一种提高大尺寸锂离子电池单体的散热效果的散热封装结构及电池组件。

散热封装结构，用于封装电池，所述电池具有贯穿其相对两端的中心孔，所述散热封装结构包括：

散热壳体，具有一端开口的收容腔，所述电池收容固定于所述收容腔内，所述收容腔内还分别设有用于装承冷却介质的第一容置腔及第二容置腔；

第一散热管，耦合于所述电池，且沿所述电池的中心孔轴向延伸，所述第一散热管的进口端与所述第一容置腔连通，所述第一散热管的出口端与所述第二容置腔连通；

风扇组件，可拆卸地连接于所述散热壳体的开口端；

第二散热管，耦合于所述风扇组件，且位于所述风扇组件形成的气流的流动路径上，所述第二散热管的出口端与所述第一容置腔连通，所述第二散热管的进口端与所述第二容置腔连通；

循环泵组，包括第一循环泵及第二循环泵，所述第一循环泵设置于所述第一容置腔内，所述第二循环泵设置于所述第二容置腔内，使冷却介质沿所述第一容置腔、第一散热管、第二容置腔及所述第二散热管循环流动。

上述散热封装结构，冷却介质沿所述第一容置腔、第一散热管、第二容置腔及所述第二散热管循环流动，并在电池的中心孔中换热而升温，风扇旋转产生冷风气流吹向第二散热管，冷却介质在第二散热管内与冷风气流换热而降温。如此循环形成一水冷-风冷不断换热的散热路径，使电池内部产生的热量排出，电池外壳的热量热传递至散热壳体排出，散热效果好，满足大尺寸、大容量的单体锂电池的散热要求。

在其中一实施例中，所述第一散热管沿所述电池的中心孔轴向呈螺旋状地延伸。

在其中一实施例中，所述第一容置腔及所述第二容置腔位于所述收容腔靠近其开口端的位置，以形成用于支撑所述电池的台阶部。

在其中一实施例中，所述第一散热管包括连接于其进口端及出口端之间的延伸部，所述延伸部包括上升段及下降段；

所述上升段在所述电池中心孔内，沿轴向呈螺旋状地上升至所述电池顶部；所述下降段在呈螺旋状的上升段形成的通道内，沿轴向折返下降至所述电池底部。

在其中一实施例中，所述第一容置腔及所述第二容置腔位于所述散热壳体的中轴线的两侧。

在其中一实施例中，所述第二散热管绕一轴线呈涡旋状延伸，形成一耦合于所述风扇组件的盘状结构。

在其中一实施例中，所述风扇组件包括可拆卸地连接于所述散热壳体的开口端的风扇支架及装设于所述风扇支架的风扇本体，所述第二散热管涡旋延伸形成的盘装结构耦合于所述风扇支架，且位于所述散热壳体与所述风扇本体之间。

在其中一实施例中，所述散热封装结构还包括安装壳体及多个呈放射状延伸的散热翅片，所述安装壳体设置于所述散热壳体，多个所述散热翅片呈环状地连续排列在所述安装壳体的外侧面。

在其中一实施例中，所述散热壳体与所述安装壳体之间设有导热介质层。

电池组件，包括电池及上述实施例中的散热封装结构，所述电池收容固定于所述散热壳体的所述收容腔，且具有贯穿其相对两端的中心孔。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中的散热封装结构的结构示意图；

图2为图1所示的散热封装结构除去第二散热管及风扇组件的结构示意图；

图3为图1所示的散热封装结构的剖视图；

图4为图1所示的散热封装结构的爆炸图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为便于更佳地理解本申请中的散热封装结构的技术方案，在详细说明之前，首先对现有技术中的电池及散热结构进行介绍。目前，现有的圆柱锂电池通常为18650锂电池及26650锂电池，在18650锂电池中，18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池；对应地，在26650锂电池中，26表示直径为26mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池。

两种圆柱锂电池单体结构小，单体产生的热量能够在自然条件下进行热交换，从而保证热量的散出。但两种圆柱锂电池无法满足工业发展的大容量、高倍率的需求，当圆柱锂电池的容量增大、尺寸增大，其充放电倍率越来越高，产生的热量也会越来越多。现有技术中没有针对大尺寸单体锂电池的散热封装结构。

因此，需要提供一种散热效果佳的散热封装结构，尤其适用于大尺寸单体锂电池的散热封装结构。

如图1～图3所示，本实用新型一实施例中的散热封装结构10，用于封装电池30(见图4)，该散热封装结构10包括散热壳体12、风扇组件14、第一散热管16、第二散热管18及循环泵组(图未示)。

该电池30具有贯穿其相对两端的中心孔，具体地，该电池30呈圆柱状，该中心孔贯穿其上下两端。具体到实施方式中，该电池30的直径为350毫米，长度大于300毫米。

散热壳体12具有一端开口的收容腔122，电池30收容固定于收容腔122内，收容腔122内还分别设有用于装承冷却介质的第一容置腔11及第二容置腔13。具体地，请参阅图3和图4，该散热壳体12包括两端开口的本体124及可拆卸地连接于本体124顶端开口的盖板126，收容腔122设于本体124，且与本体124的两端开口连通。该散热壳体12的收容腔122的形状与电池30的形状相匹配，亦为圆柱状，便于电池30产生的热量部分通过电池30外壳与散热壳体12的热传递散出。电池30从本体124的顶端开口置于收容腔122内，盖板126可拆卸地连接于本体124顶端开口，从而将电池30固定于散热壳体12。

具体到实施方式中，该散热壳体12采用具有良好的散热性的铝材制成，且铝材质轻，便于运输和管理。当然，在其他一些实施方式中，该散热壳体12亦可采取其他具有良好散热性的材质制成，在此不作限定。

可以理解，具体到一实施方式中，该冷却介质为水，在其他一些实施方式中，该冷却介质亦可为其他液体状的冷却介质，在此不作限定。

可以理解，该电池30与散热壳体12的装配形式可为其他形式，例如，电池30从本体124的底端置于收容腔122内，通过锁紧件固定，能实现将电池30固定于散热壳体12的收容腔122内，且达到较佳的热传递效果的目的即可。

在一实施例中，请参阅图1，该散热封装结构10还包括安装壳体15及多个呈放射状延伸的散热翅片17，安装壳体15套设于散热壳体12，多个散热翅片17呈环状地连续排列在安装壳体15的外侧面。具体地，该散热壳体12的本体124呈圆柱状，对应地，该安装壳体15呈圆柱状，散热翅片17自安装壳体15的外侧面呈放射状的延伸，且沿安装壳体15的周向呈环状连续排列。如此，提高了散热面积，便于散热壳体12与电池30热传递的热量排出。

进一步地，该散热壳体12与安装壳体15之间设有导热介质层(图未示)。具体地，该导热介质为导热硅脂。导热硅脂是一种高导热绝缘有机硅材料，不易固化，可在-50℃至230℃的温度下长期保持脂膏状态，便于施工且起到一定的缓冲作用。同时，导热硅脂具有低游离度(趋向于零)，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化，使用寿命长。如此，能够及时将电池30产生的热量排出，进一步地提高了散热效果。

在一实施例中，该第一容置腔11及第二容置腔13位于收容腔122靠近其开口端的位置，以形成用于支撑电池30的台阶部。具体地，该第一容置腔11及第二容置腔13设置于本体124靠近其底端开口的位置，电池30从本体124的顶端开口置于收容腔122内，并支撑限位于第一容置腔11与第二容置腔13形成的台阶部。如此，便于电池30的固定，使用便利。

进一步地，该第一容置腔11及第二容置腔13位于散热壳体12的中轴线的两侧。具体地，第一容置腔11及第二容置腔13以散热壳体12的中轴线为基准，对称设置。如此，一方面，可对电池30起到均匀的支撑，保证电池30不会因受力不均而损坏或晃动。另一方面，可便于电池30产生的热量从第一容置腔11与第二容置腔13之间的间隙流出，进一步地提高了散热效果。

风扇组件14可拆卸地连接于散热壳体12的开口端。具体地，该风扇组件14包括可拆卸地连接于散热壳体12的开口端的风扇支架142及装设于风扇支架142的风扇本体144，风扇本体144可转动地设置于风扇支架142内，以旋转产生气流。风扇支架142顶端形成有固定法兰19，散热壳体12的本体124的底端开口处对应形成有与固定法兰19相配的配合法兰20，固定法兰19与配合法兰20通过锁紧件锁紧。

第一散热管16耦合于电池30，且沿电池30的中心孔轴向延伸，第一散热管16的进口端与第一容置腔11连通，第一散热管16的出口端与第二容置腔13连通。如此，电池30产生的部分热量可通过位于其中心孔轴向延伸的第一散热管16进行散热。进一步地，该第一散热管16沿电池30的中心孔轴向呈螺旋状地延伸，增大了散热面积的同时，还延长了冷却介质在电池30的中心孔区域内流动的时间，从而提高了散热效果。具体地，该第一容置腔11及第二容置腔13位于收容腔122靠近其开口端的位置，该第一散热管16在电池30中心孔内，沿轴向呈螺旋状地上升，并沿轴向折返下降。

具体到实施方式中，第一散热管16包括连接于其进口端及出口端之间的延伸部，延伸部包括上升段及下降段。上升段在电池30中心孔内，沿轴向呈螺旋状地上升至电池30顶部；下降段在呈螺旋状的上升段形成的通道内，沿轴向折返下降至电池30底部。如此，在具有较大的散热面积的同时，还使第一散热管16的换热范围覆盖了整个电池30，从而提高了散热效果。

可以理解，该第一散热管16可采用导热系数较佳的金属制成，具体到实施方式中，该第一散热管16为铜管。当然，在其他一些实施方式中，第一散热管16亦可采用其他金属材料或非金属材料，能达到较佳的散热效果即可。

可以理解，在其他一些实施方式中，该第一散热管16的排布形式可为其他，在此不作限定，但应亦应当考虑第一容置腔11与第二容置腔13的排布位置，以及第一散热管16在电池30的中心孔的排布密度，从而达到一个较佳的散热效果。第二散热管18耦合于风扇组件14，且位于风扇组件14形成的气流的流动路径上，第二散热管18的出口端与第一容置腔11连通，第二散热管18的进口端与第二容置腔13连通。循环泵组包括第一循环泵及第二循环泵，第一循环泵设置于第一容置腔11内，第二循环泵设置于第二容置腔13内，使冷却介质沿第一容置腔11、第一散热管16、第二容置腔13及第二散热管18循环流动。

如此，使第一容置腔11、第一散热管16、第二容置腔13及所述第二散热管18形成一循环回路，冷却介质循环流动，提高了散热效果。且在第一散热管16内的冷却介质与电池30产生的部分热量换热后流入第二容置腔13内，再通过第二散热管18流入第一容置腔11内时，风扇组件14产生的气流可与第二散热管18内的冷却介质换热，从而使进入第一容置腔11内的冷却介质保持一个较低的温度，进一步地提高了第一散热管16的散热效果。

进一步地，第二散热管18耦合于风扇支架142，且位于散热壳体12与风扇本体144之间。如此，便于第二散热管18与电池30从底部散出的热量进行热交换，从而进一步地提高电池30的散热效果。

在一实施例中，该第二散热管18绕一轴线呈涡旋状延伸，形成一耦合于风扇组件14的盘状结构。具体地，第二散热管18形成的盘装结构耦合于风扇支架142靠近散热壳体12的本体124的一端，且位于散热壳体12的本体124与风扇本体144之间。如此，增加了第二散热管18的布置密度，延长了冷却介质从第二容置腔13流入第一容置腔11的时间，使冷却介质在到达第一容置腔11前，与冷风进行了良好的换热，从而保证了第一容置腔11内的冷却介质的温度较低，进而提高了散热效果。且盘状结构在一定程度上提高了第二散热管18的机械强度，便于固定，提高了散热封装结构10的使用寿命。

为便于理解本申请的散热封装结构10的技术方案，下面将以具体实施例进行说明；

当电池30在使用过程中产生热量，第二循环泵促使冷却介质从第一容置腔11内沿第一散热管16流入第二容置腔13，冷却介质在电池30的中心孔中换热而升温。风扇旋转产生冷风气流吹向第二散热管18形成的盘装结构，第一循环泵促使第二容置腔13内升温的冷却介质通过第二散热管18流入第一容置腔11。冷却介质在第二散热管18内与冷风气流换热而降温。如此循环形成一水冷-风冷不断换热的散热路径，使电池30产生的部分热量排出。

与此同时，电池30产生的部分热量经过热传递至散热壳体12，并通过散热硅脂、安装壳体15及散热翅片17最终排出。

基于上述的散热封装结构10，本申请还提供一种电池组件，该电池组件包括电池30及如上述的散热封装结构10，该电池30收容固定于散热壳体12的收容腔122，且具有贯穿其相对两端的中心孔。

上述的散热封装结构10及电池组件，与现有技术相比，具有以下优点：

1)通过对电池30的外壳及内部的双重散热，使其工作过程中产生的大量热量可排出，满足大尺寸、大容量的单体锂电池30的散热要求；

2)具有水冷-风冷不断换热的散热路径，散热效果好，减小了安全隐患，提高了电池30的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.散热封装结构，用于封装电池，所述电池具有贯穿其相对两端的中心孔，其特征在于，所述散热封装结构包括：

散热壳体，具有一端开口的收容腔，所述电池收容固定于所述收容腔内，所述收容腔内还分别设有用于装承冷却介质的第一容置腔及第二容置腔；

第一散热管，耦合于所述电池，且沿所述电池的中心孔轴向延伸，所述第一散热管的进口端与所述第一容置腔连通，所述第一散热管的出口端与所述第二容置腔连通；

风扇组件，可拆卸地连接于所述散热壳体的开口端；

第二散热管，耦合于所述风扇组件，且位于所述风扇组件形成的气流的流动路径上，所述第二散热管的出口端与所述第一容置腔连通，所述第二散热管的进口端与所述第二容置腔连通；

循环泵组，包括第一循环泵及第二循环泵，所述第一循环泵设置于所述第一容置腔内，所述第二循环泵设置于所述第二容置腔内，使冷却介质沿所述第一容置腔、第一散热管、第二容置腔及所述第二散热管循环流动。

2.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述第一散热管沿所述电池的中心孔轴向呈螺旋状地延伸。

3.根据权利要求2所述的散热封装结构，其特征在于，所述第一容置腔及所述第二容置腔位于所述收容腔靠近其开口端的位置，以形成用于支撑所述电池的台阶部。

4.根据权利要求3所述的散热封装结构，其特征在于，所述第一散热管包括连接于其进口端及出口端之间的延伸部，所述延伸部包括上升段及下降段；

所述上升段在所述电池中心孔内，沿轴向呈螺旋状地上升至所述电池顶部；所述下降段在呈螺旋状的上升段形成的通道内，沿轴向折返下降至所述电池底部。

5.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述第一容置腔及所述第二容置腔位于所述散热壳体的中轴线的两侧。

6.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述第二散热管绕一轴线呈涡旋状延伸，形成一耦合于所述风扇组件的盘状结构。

7.根据权利要求6所述的散热封装结构，其特征在于，所述风扇组件包括可拆卸地连接于所述散热壳体的开口端的风扇支架及装设于所述风扇支架的风扇本体，所述第二散热管涡旋延伸形成的盘装结构耦合于所述风扇支架，且位于所述散热壳体与所述风扇本体之间。

8.根据权利要求1所述的散热封装结构，其特征在于，所述散热封装结构还包括安装壳体及多个呈放射状延伸的散热翅片，所述安装壳体设置于所述散热壳体，多个所述散热翅片呈环状地连续排列在所述安装壳体的外侧面。

9.根据权利要求8所述的散热封装结构，其特征在于，所述散热壳体与所述安装壳体之间设有导热介质层。

10.电池组件，其特征在于，包括电池及如权利要求1～9任一项所述的散热封装结构，所述电池收容固定于所述散热壳体的所述收容腔，且具有贯穿其相对两端的中心孔。