CN210668615U - 电芯温度均衡结构及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式提供一种电芯温度均衡结构及电池模组，属于动力电池技术领域。电芯温度均衡结构应用于储能装置，储能装置包括多个电芯，各个电芯的正极及负极通过汇流排连接，并依据电路原理串联/并联形成通路，其特征在于，温度均衡结构包括多个导热片，各个电芯之间通过导热片进行温度传导。本实用新型上述技术方案通过在各电芯之间设置与各电芯固定连接的导热片，使得各电芯之间的温差通过导热片得到均衡，从而解决了各电芯之间温度不均衡的问题，同时，本实用新型结构简单，成本低，能有效的延长电芯的使用寿命。

Description

电芯温度均衡结构及电池模组

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地涉及一种电芯温度均衡结构及一种电池模组。

背景技术

在锂离子电池的应用中，电池工作温度和电池之间的温差对电池循环寿命的影响非常巨大，在同一个电池模组内部的多支电芯之间，由于所处的位置和散热环境不同，每只电芯的温度也不相同。电芯的温度不均衡问题，将会引起电芯内阻不同，容量不同，进而引起电芯容量衰减不同，最终影响电池系统寿命。

目前现有的技术多为采用导热胶、导热垫等方式，从电池模组外部将热量导出，无法解决电芯之间的温差不均衡的问题。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的是提供一种电芯温度均衡结构及电池模组，以解决现有的电池模组散热无法解决各电芯之间温度不均衡的问题。

为了实现上述目的，在本实用新型第一方面，提供一种电芯温度均衡结构，应用于储能装置，所述储能装置包括多个电芯，各个电芯的正极及负极通过汇流排连接，并依据电路原理串联/并联形成通路，所述温度均衡结构包括多个导热片，各个电芯之间通过所述导热片进行温度传导。

可选地，所述导热片为氮化铝陶瓷材料。

可选地，多个所述导热片分别组成第一导热片组及第二导热片组；

电芯与电芯的正极之间通过所述第一导热片组进行温度传导；

电芯与电芯的负极之间通过所述第二导热片组进行温度传导。

可选地，多个所述导热片分别组成第三导热片组、第四导热片组及第五导热片组；

电芯与电芯的正极之间通过所述第三导热片组进行温度传导；

电芯与电芯的负极之间通过所述第四导热片组进行温度传导；

电芯的正极与负极之间通过所述第五导热片组进行温度传导。

可选地，所述导热片与汇流排固定连接，且所述导热片的表面与汇流排的表面接触。

可选地，所述导热片与汇流排远离/靠近电芯的一侧固定连接。

可选地，汇流排远离电芯的一侧及汇流排靠近电芯的一侧分别固定连接有所述导热片。

可选地，所述导热片沿汇流排连接方向均匀设置。

可选地，所述导热片焊接在汇流排上。

在本实用新型第二方面，提供一种电池模组，包括储能装置及上述的电芯温度均衡结构，所述储能装置包括锂电池组。

本实用新型上述技术方案通过在各电芯之间设置与各电芯固定连接的导热片，使得各电芯之间的温差通过导热片得到均衡，从而解决了各电芯之间温度不均衡的问题，同时，本实用新型结构简单，成本低，能有效的延长电芯的使用寿命。

本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1是本实用新型一种实施方式提供的电芯结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式提供的电芯连接示意图；

图3是本实用新型一种实施方式提供的电芯温度均衡结构安装示意图；

图4是本实用新型一种实施方式提供的安装电芯温度均衡结构后的电池模组温度仿真图；

图5是本实用新型一种实施方式提供的未安装电芯温度均衡结构的电池模组温度仿真图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型实施方式中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型第一方面，提供一种电芯温度均衡结构，应用于储能装置，储能装置包括多个电芯，各个电芯的正极及负极通过汇流排连接，并依据电路原理串联/并联形成通路，温度均衡结构包括多个导热片，各个电芯之间通过导热片进行温度传导。

如此，本实施方式的温度均衡结构通过将导热片与各电芯的正极/负极固定连接，从而当储能装置中各电芯由于充放电导致各电芯之间存在较大温度差或电芯的正负极之间的温度差较大时，各电芯之间或电芯的正负极之间通过导热片进行温度传导，通过热传递实现各电芯之间的温度均衡，从而解决了各电芯之间温度不均衡的问题，同时，本实用新型结构简单，成本低，能有效的延长电芯的使用寿命，提高电池系统的稳定性和可靠性。

具体的，如图1所示，本实施方式中，储能装置为动力电池模组，具体为采用方型电芯的锂电池模组。锂电池模组的内部结构为，各个电芯排列固定在模组结构件中，电芯的正负极按照串联或并联的要求，焊接在铜或铝质的汇流排上，通过汇流排实现对电芯的串联或并联。由于锂电池模组在结构上处于一个相对封闭的环境，而工作时电流大，产生的热量也大，这样就直接会导致锂电池温度升高，现有的散热方式包括风冷和液冷两种，其中，风冷散热往往采用在电池模组一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯的缝隙间加速流动，带走电芯工作时产生的高热量；液冷散热往往采用导热硅胶片将各电芯包裹在硅胶片中，电芯的热量通过导热硅胶片传递至液冷管，由冷却液热胀冷缩自由循环流动将热量带走。但是，无论是风冷散热还是液冷散热，都存在当电池进行充放电时，电芯的各个极耳和汇流排之间存在较大温差，无法均衡，电池长期工作在此状态下，会导致电芯容量衰减不同，从而影响电池系统的使用寿命。本实施方式的电芯温度均衡结构包括多个导热片，多个导热片分别与各电芯的正极极耳和/或负极极耳固定连接，以使得各电芯之间通过多个导热片相互连接，从而通过热传递实现各个电芯之间的温度均衡。

本实施方式中，导热片为氮化铝陶瓷材料，氮化铝陶瓷属于二元共价化合物，具有以AlN4为结构单元的六方晶体结构，是类属金刚石的氮化物，具有优良的力学、热学、电学性能；其导热系数高，可达170W/(m*k)，是普通导热硅胶的几十倍，耐热冲击好，具有极好的耐侵蚀性，无毒、环保，同时，电性能优良，具有较高的绝缘电阻和较低的介质损耗，具备优良的绝缘性能。

氮化铝陶瓷硬度高，但抗弯强度较差，因此，如图2及图3所示，本实施方式中，将导热片与汇流排固定连接，且导热片的表面与汇流排的表面接触，进一步的，导热片焊接在汇流排上，具体的，将导热片焊接在金属汇流排的表面，有效的改善了氮化铝陶瓷抗弯强度较差的特性，同时，导热片与汇流排焊接，保证了氮化铝陶瓷导热片与汇流排具有较大的接触面积，通过导热片将连接各电芯的正极极耳和/或负极极耳的汇流排连接起来，利用氮化铝陶瓷的高导热性，能有效的实现各电芯之间的热传递，从而使得各电芯的温度快速均衡。

在本实用新型提供的一种可选实施方式中，多个导热片分别组成第一导热片组及第二导热片组；

电芯与电芯的正极之间通过第一导热片组进行温度传导；

电芯与电芯的负极之间通过第二导热片组进行温度传导。

具体的，第一导热片组及第二导热片组分别由多个导热片构成，分别将第一导热片组中的多个导热片焊接在连接各个电芯的正极极耳的汇流排上，以使得连接各个电芯的正极极耳的汇流排通过导热片连接，从而可通过导热片使得各个电芯的正极极耳之间通过导热片及汇流排实现温度的热传递，实现各电芯正极间的温度均衡；同理，分别将第二导热片组中的多个导热片焊接在连接各个电芯的负极极耳的汇流排上，以使得连接各个电芯的负极极耳的汇流排通过导热片连接，从而可通过导热片使得各个电芯的负极极耳之间通过导热片及汇流排实现温度的热传递，实现各电芯负极间的温度均衡。

在本实用新型提供的另一种可选实施方式中，多个导热片分别组成第三导热片组、第四导热片组及第五导热片组；

电芯与电芯的正极之间通过第三导热片组进行温度传导；

电芯与电芯的负极之间通过第四导热片组进行温度传导；

电芯的正极与负极之间通过第五导热片组进行温度传导。

具体的，第三导热片组、第四导热片组级第五导热片组分别由多个导热片构成，分别将第三导热片组中的多个导热片焊接在连接各个电芯的正极极耳的汇流排上，以使得连接各个电芯的正极极耳的汇流排通过导热片连接，从而可通过导热片使得各个电芯的正极极耳之间通过导热片及汇流排实现温度的热传递，实现各电芯正极间的温度均衡；分别将第四导热片组中的多个导热片焊接在连接各个电芯的负极极耳的汇流排上，以使得连接各个电芯的负极极耳的汇流排通过导热片连接，从而可通过导热片使得各个电芯的负极极耳之间通过导热片及汇流排实现温度的热传递，实现各电芯负极间的温度均衡；将第五导热片组中的导热片焊接在连接电芯的正极极耳的汇流排及连接电芯的负极极耳的汇流排上，使得连接各个电芯的正极极耳的汇流排及连接各个电芯的负极极耳的汇流排通过第五导热片组中的导热片连接，从而使得连接各个电芯的正极极耳的汇流排及连接各个电芯的负极极耳的汇流排之间能通过第五导热片组中的导热片进行温度的热传递，从而实现各个电芯的正极及负极之间的温度均衡，从而进一步降低各个电芯之间的温度差，提高各电芯之间温度均衡度。第五导热片组中的导热片数量可根据需要确定，使得连接电芯的正极极耳的汇流排及连接电芯的负极极耳的汇流排之间至少通过一个导热片连接。

本实用新型提供的一种可选实施方式中，导热片与汇流排远离/靠近电芯的一侧固定连接，导热片焊接在汇流排远离/靠近电芯的一侧，从而使得各汇流排通过导热片连接，实现各汇流排之间的热传递。

本实用新型提供的另一种可选实施方式中，汇流排远离电芯的一侧及汇流排靠近电芯的一侧分别固定连接有导热片，在汇流排的每个连接点上，分别在汇流排远离电芯的一侧及靠近电芯的一侧焊接导热片，使得每个连接点均通过汇流排两侧的导热片连接，有效的增加了导热片与汇流排的接触面积，进一步提高了热传递的速率。

本实施方式中，导热片沿汇流排连接方向均匀设置，将导热片沿着汇流排的连接方向焊接在汇流排上，同时，每个连接点的导热片尺寸、数量一致，使得导热片沿着汇流排的连接方向均匀设置，能使得各电芯之间的热传递速率更均衡，有利于保护电芯。

将采用本实施方式的氮化铝陶瓷导热片的电芯与传统电芯，同时静置于25℃的环境温度下，对二者进行1C放电测试，如图4所示，放电试验过程中采用了氮化铝陶瓷导热片的锂电池模组的汇流排最大温差为4.7℃；如图5所示，传统的锂电池模组电极最大温差为8℃。

在本实用新型第二方面，提供一种电池模组，包括储能装置及上述的电芯温度均衡结构，储能装置包括锂电池组。

综上所述，本实施方式的上述技术方案通过在各电芯之间设置与各电芯固定焊接的导热片，使得各电芯之间的温差通过导热片得到均衡，从而解决了各电芯之间温度不均衡的问题，同时，本实用新型结构简单，成本低，能有效的延长电芯的使用寿命。

以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种电芯温度均衡结构，应用于储能装置，所述储能装置包括多个电芯，各个电芯的正极及负极通过汇流排连接并依据电路原理串联/并联形成通路，其特征在于，所述温度均衡结构包括多个导热片，各个电芯之间通过所述导热片进行温度传导；所述导热片与汇流排固定连接，且所述导热片的表面与汇流排的表面接触。

2.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，所述导热片为氮化铝陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，多个所述导热片分别组成第一导热片组及第二导热片组；

电芯与电芯的正极之间通过所述第一导热片组进行温度传导；

电芯与电芯的负极之间通过所述第二导热片组进行温度传导。

4.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，多个所述导热片分别组成第三导热片组、第四导热片组及第五导热片组；

电芯与电芯的正极之间通过所述第三导热片组进行温度传导；

电芯与电芯的负极之间通过所述第四导热片组进行温度传导；

电芯的正极与负极之间通过所述第五导热片组进行温度传导。

5.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，所述导热片与汇流排远离/靠近电芯的一侧固定连接。

6.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，汇流排远离电芯的一侧及汇流排靠近电芯的一侧分别固定连接有所述导热片。

7.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，所述导热片沿汇流排连接方向均匀设置。

8.根据权利要求1所述的电芯温度均衡结构，其特征在于，所述导热片焊接在汇流排上。

9.一种电池模组，其特征在于，包括储能装置及权利要求1～8中任意一项权利要求所述的电芯温度均衡结构，所述储能装置包括锂电池组。

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