CN208401003U - 汽车动力电池的高效导热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车动力电池的高效导热装置，包括若干块液态金属导热板（1）及液态金属导热垫（3）；液态金属导热板（1）设置在相邻两块电芯单体（4）之间，若干块液态金属导热板与若干块电芯单体依次间隔设置，形成电池包；液态金属导热垫设置在电池包的底部，若干块液态金属导热板吸收电芯单体的热量并传递到液态金属导热垫上。本实用新型可以将电芯单体内部所产生的热量快速高效的导热至冷却部位，避免了电芯底部存在的过热等现象，极大的减小电池包内的热量不均匀性，延长使用寿命，提高电池包的使用容量、使用效率及热安全性能。

Description

汽车动力电池的高效导热装置

技术领域

本实用新型涉及一种动力电池包热管理装置，尤其涉及一种汽车动力电池的高效导热装置。

背景技术

动力电池在使用过程中无时无刻都伴随着热量的产生，电池热量是电芯内的电化学反应产生的热量，当前对于电芯内部的电化学反应研究未透彻，电芯发热不均匀当前是难以避免的问题，而由多个电芯堆叠而成的电池模组，对其热量的管理更为复杂。传统电芯堆叠时会在电芯两侧贴一层双面胶纸，一方面是将电芯之间隔离开，以免电芯之间热量相互传递，导致热失控。另一方面，将双面胶纸将作为导热垫，将电芯之间的热量传递至电池底部，再由冷却装置将热量带走，从而保证电池模组的热量处于可控状态。但这层双面胶纸的导热性能差，只能起到一个简单的隔离作用，人为的加剧了温度的不均匀度，从而造成电芯局部容易过热，严重影响到电池的使用寿命及安全性能。

电池包内部温度环境对电芯的可靠性、寿命及性能都有很大的影响，因此采用合理的冷却技术是十分必要的。目前常用的有风冷、液冷等技术，而液态技术以其换热效率高、整车布置较灵活等优点得到了广泛的应用。如目前普遍使用的独立式水冷板技术和集成式水冷板技术等，但水冷板放置在电池包底部，传统的导热垫导热效率低，造成了电芯底部温度低，电芯上部温度高的现象，从而加剧了电芯内部温度不均匀的问题，利用液冷技术进行电池包降温时要尽可能减小电池包温度分布不均匀的问题，因此常规的导热装置不足以解决电池包的热管理问题。

液态金属是一类常温下呈现液态的低熔点合金，具有优异的导热、吸热、储能性，是一个性能较好的传热介质，而且性质稳定、常温下不与空气和水反应，不易挥发，安全无毒，使用安全。专利号为ZL201510647136.6的中国实用新型专利公开了一种基于液态金属的工业烟气余热回收装置，其液态金属的组分为：镓58%，铟20%，锡9%，镉5%，钕5%，该液态金属熔点为-9℃，熔点较低，不适用于电芯发热的热传导，因此可通过调整液态金属的组份含量来改变业态金属的特性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种汽车动力电池的高效导热装置，可以将电芯单体内部所产生的热量快速高效的导热至冷却部位，避免了电芯底部存在的过热等现象，极大的减小电池包内的热量不均匀性，延长使用寿命，提高电池包的使用容量、使用效率及热安全性能。

本实用新型是这样实现的：

一种汽车动力电池的高效导热装置，包括若干块液态金属导热板及液态金属导热垫；液态金属导热板设置在相邻两块电芯单体之间，若干块液态金属导热板与若干块电芯单体依次间隔设置，形成电池模组；液态金属导热垫设置在电池包的底部，若干块液态金属导热板吸收电芯单体的热量并传递到液态金属导热垫上。

所述的电池包的外部设有电池包外壳，形成电池包结构，所述的电池包外壳的底部设置在液态金属导热垫上。

所述的液态金属导热垫内冲入相变储能材料。

所述的汽车动力电池的高效导热装置还包括冷却装置，所述的冷却装置与液态金属导热垫连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本实用新型通过液态金属导热板高效快速的将热量传导到液态金属导热垫，电芯单体之间不会造成局部过热，极大的降低了电芯热失控的风险。

2、本实用新型通过液态金属导热板的超高储能特性及快速传热特性，电芯的上下部分温差变小，极大了提高了电芯单体的使用寿命。

3、本实用新型通过液态金属导热垫中相变材料的高温潜热特性，在高效快速的吸收液态金属导热板传导过来的热量后，液态金属导热垫的温度不会过热，再利用液冷系统，实现了热量有序传导，降低了液冷系统对电池温差的影响，提升了冷却效果和电池使用寿命。

本实用新型可以将电芯单体内部所产生的热量快速高效的导热至冷却部位，避免了电芯底部存在的过热等现象，极大的减小电池包内的热量不均匀性，延长使用寿命，提高电池包的使用容量、使用效率及热安全性能。

附图说明

图1是本实用新型汽车动力电池的高效导热装置的分解示意图；

图2是本实用新型汽车动力电池的高效导热装置的电芯单体的结构示意图。

图中，1液态金属导热板，2电池包外壳，3液态金属导热垫，4电芯单体，5冷却装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图1及附图2，一种汽车动力电池的高效导热装置，包括若干块液态金属导热板1及液态金属导热垫3；液态金属导热板1设置在相邻两块电芯单体4之间，若干块液态金属导热板1与若干块电芯单体4依次间隔设置，形成电池模组；液态金属导热垫3设置在电池包的底部，若干块液态金属导热板1吸收电芯单体4的热量并传递到液态金属导热垫3上。

所述的电池包的外部设有电池包外壳2，形成电池包结构，所述的电池包外壳2的底部设置在液态金属导热垫3上。

所述的液态金属导热垫3内设有相变储能材料，相变储能材料的浓度为2-5%，冲入在液态金属内，相变储能材料是一种具有高热导率、高相变潜热的复合材料，例如相变储能材料可包含骨架、相变物质和导热增强剂，骨架与相变物质的质量比例是影响材料柔性、潜热与封装效果的主要因素，导热增强剂主要影响材料的整体热导率，其不仅吸热能力强，同时传热速率快，能够在极短时间内快速降低目标热源的温度。利用液态金属相变储能特性将液态金属导热板1传导过来的电芯发热量吸收到液态金属导热垫3中，可以实现-50-300℃区间内任意温度定制，长时间维持动力电池包在20-40℃的温度范围内工作。

优选的，导热增强剂的质量百分比一般在3％－5％之间，骨架与相变物质的质量比例约为1：4；优选的，骨架的材料可以是聚乙烯醇（PVA）；相变物质为有机材料，如以聚乙二醇(PEG)为主体，还包括石蜡、脂酸类等成分；导热增强剂可以是乙二醇（EG）等。

所述的汽车动力电池的高效导热装置还包括冷却装置5，所述的冷却装置5与液态金属导热垫3连接，热量经过冷却装置5有序散去。

优选的，所述的冷却装置5可采用集成式水冷板或其他冷却结构。

液态金属导热板1可采用制作成超薄固体片状的液态金属制成，用于替代传统的双面胶纸，其组分为：镓70%-80%、铟10%-15%、锡1%-2%、镉1%-2%、钕1%-2%，使其熔点为100-200℃，在电池包不发生热失控的状态下，液态金属导热板1不会发生熔化；液态金属导热板1的导热率为60-80W/(m.K)，热导率是传统硅油基材料的5-10倍，其物化性质稳定，耐高温能力达500℃；液态金属导热板1的电导率则尽可能的低至绝缘的程度，以防电芯单体4漏电。液态金属导热板1在安装过程无需涂抹，操作便捷。

液态金属导热垫3以液态金属颗粒或液滴的形式存在并通过有机法将其包裹在胶囊中，或将液态金属颗粒或液滴均匀分散于水中形成混合溶液并置于PE盒体或金属盒体内。优选的，液态金属颗粒或液滴的粒径分布范围为50-100um，液态金属导热垫3的厚度为1-2mm。

使用时，液态金属导热板1放置在电芯单体4之间，首先，利用液态金属的超高吸热性能，几乎可以做到瞬时将电芯单体4所产生的热量吸入到液态金属中；其次，利用液态金属的超高的导热性能，及时将热量传递至液态金属导热垫3；最后，利用液态金属导热垫3的储能性质，将热量储藏在液态金属导热垫3中，再利用冷却装置5将热量有序散去，保证了电芯单体4内部、电池包底部等位置不会因为散热的过程中造成人为的温度差，减小温差。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车动力电池的高效导热装置，其特征是：包括若干块液态金属导热板（1）及液态金属导热垫（3）；液态金属导热板（1）设置在相邻两块电芯单体（4）之间，若干块液态金属导热板（1）与若干块电芯单体（4）依次间隔设置，形成电池模组；液态金属导热垫（3）设置在电池包的底部，若干块液态金属导热板（1）吸收电芯单体（4）的热量并传递到液态金属导热垫（3）上。

2.根据权利要求1所述的汽车动力电池的高效导热装置，其特征是：所述的电池包的外部设有电池包外壳（2），形成电池包结构，所述的电池包外壳（2）的底部设置在液态金属导热垫（3）上。

3.根据权利要求1所述的汽车动力电池的高效导热装置，其特征是：所述的液态金属导热垫（3）内冲入相变储能材料。

4.根据权利要求1所述的汽车动力电池的高效导热装置，其特征是：所述的汽车动力电池的高效导热装置还包括冷却装置（5），所述的冷却装置（5）与液态金属导热垫（3）连接。