CN211605356U - 一种绝缘导热装置及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池的散热技术领域，公开一种绝缘导热装置及电池模组。其中绝缘导热装置包括：陶瓷片，陶瓷片的个数为至少两个；脉动热管，脉动热管的一端与一个陶瓷片热耦合，另一端与另一个陶瓷片热耦合，脉动热管将陶瓷片两两连接。本实用新型公开的绝缘导热装置导热系数更高，与硅胶垫片相比更加耐磨，且不易老化，增设的陶瓷片具有较好的导热性和绝缘性，实际使用时，陶瓷片能够将热量传递给脉动热管，脉动热管通过内部工质液体的振荡流动迅速带走热量，将热量传递到温度较低的陶瓷片上，实现陶瓷片之间的导热，使得该绝缘导热装置具有较好的导热性和绝缘性，进而使其具有较好的均热性和较高的安全性。

Description

一种绝缘导热装置及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池的散热技术领域，尤其涉及一种绝缘导热装置及电池模组。

背景技术

随着新能源行业的大力发展，其核心元器件电池也备受关注。而电池的热相关问题又是决定其使用性能、安全甚至成本的关键因素，因此电池热管理设计尤为重要，其中研发的难点及重点主要集中在导热材料或装置的设计开发上。

在目前的热管理方案中常用的导热材料为金属片(铜片或铝片)和硅胶。金属散热片的导热系数大，可以满足绝大多数电池的散热要求，但金属散热片的用量大，体积较大，为了保证散热性能，需要将金属片与电池的充分接触，存在着短路风险，即存在一定的安全隐患。其次金属(铜或铝)的密度相对较大，在电池包内的用量大，就不可避免的会影响电池包的能量密度。而另一种常见的导热绝缘材料硅胶垫片，同样有其优缺点，硅胶垫片虽然具有良好的绝缘性能，但是其导热系数相对较小，通常情况下难以满足电池的散热要求。此外，硅胶垫片易磨损老化，存在一定的安全风险。

实用新型内容

基于以上所述，本实用新型的一个目的在于提供一种绝缘导热装置，解决了现有技术存在的由于采用金属作为导热材料而存在的安全性差和体积大，以及使用硅胶垫片作为导热材料而存在的导热性差和易磨损老化的问题。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电池模组，既能保证绝缘导热装置具有较大的散热系数又具备充足的绝缘性能。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种绝缘导热装置，包括：陶瓷片，所述陶瓷片的个数为至少两个；脉动热管，所述脉动热管的一端与一个所述陶瓷片热耦合，另一端与另一个所述陶瓷片热耦合，所述脉动热管将所述陶瓷片两两连接。

作为一种绝缘导热装置的优选方案，所述脉动热管的管体为聚四氟乙烯管。

作为一种绝缘导热装置的优选方案，所述陶瓷片的个数为至少三个，至少三个所述陶瓷片并排设置，且相邻两个所述陶瓷片面面相对设置且两者之间设有所述脉动热管。

作为一种绝缘导热装置的优选方案，相邻两个所述陶瓷片之间的所述脉动热管的个数为至少两个，至少两个所述脉动热管并列设置。

作为一种绝缘导热装置的优选方案，所述陶瓷片上设有安装槽，所述脉动热管设于所述安装槽内以使部分所述脉动热管嵌设于所述陶瓷片内。

作为一种绝缘导热装置的优选方案，嵌设于所述陶瓷片内的所述脉动热管的管壁的厚度小于0.2mm。

作为一种绝缘导热装置的优选方案，所述脉动热管为闭环路脉动热管或开环路脉动热管中的一种。

一种电池模组，包括电芯和以上任一方案所述的绝缘导热装置。

作为一种电池模组的优选方案，所述电芯的个数为至少三个，至少三个所述电芯并排设置，每个所述陶瓷片夹设于两个所述电芯之间。

作为一种电池模组的优选方案，所述电池模组还包括冷端件，至少一个所述陶瓷片贴合在所述电芯上，至少一个所述陶瓷片贴合在所述冷端件上。

作为一种电池模组的优选方案，所述冷端件为冷板、壳体或者翅片散热器中的任意一种。

本实用新型的有益效果为：本实用新型公开的绝缘导热装置体积小，与硅胶垫片相比更加耐磨，且不易老化，增设的陶瓷片具有较好的导热性和绝缘性，实际使用时，陶瓷片能够将热量传递给脉动热管，脉动热管通过内部工质液体的振荡流动迅速带走热量，将热量传递到温度较低的陶瓷片上，实现陶瓷片之间的导热，使得该绝缘导热装置具有较好的导热性和绝缘性，进而使其具有较好的均热性和较高的安全性。

本实用新型公开的电池模组，既能保证足够的导热系数又具备充足的绝缘性能，与现有技术采用金属片作为导热材料的电池包相比，绝缘导热装置的体积更小，陶瓷片与电芯有较小的接触面积即可保证与现有技术具有相同的散热效果，所需要的陶瓷片的总体积比现有技术的金属片的总体积更小，由于陶瓷本身的密度低于金属的密度，使得陶瓷片的总重量较小，且本实用新型的电池模组不需要搭配绝缘材料使用，使得电池模组的总重量进一步减少，能量密度有显著提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施例提供的绝缘导热装置的示意图；

图2是本实用新型具体实施例提供的绝缘导热装置除去一个陶瓷片的示意图；

图3是本实用新型具体实施例提供的电池模组的部分结构的示意图。

图中：

1、陶瓷片；2、脉动热管；3、电芯。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供一种绝缘导热装置，如图1至图2所示，包括陶瓷片1和脉动热管2，陶瓷片1的个数为三个，脉动热管2内填充部分工质液体，脉动热管2能够导热，脉动热管2的一端与一个陶瓷片1热耦合，另一端与另一个陶瓷片1热耦合，脉动热管2将陶瓷片1两两连接。

由于陶瓷片1之间是通过脉动热管2连接的，脉动热管2较细且本身柔软可折的特性大大提高了绝缘导热装置的可操作性，一方面可以充分保证陶瓷片1与电池模组的电芯3的充分接触(如图3所示)，从而降低热阻；另一方面可以根据电池包的实际空间结构妥善放置绝缘导热装置，受安装空间的限制较小，不需要如金属片一样需要设置与冷端接触的坐台等，避免出现易受振动等实际工况影响的T型结构，进一步提高电池包的安全性。

需要说明的是，如图2所示，本实施例的脉动热管2为极细的闭环路脉动热管，该闭环路脉动热管内的工质液体为水、甲醇、乙醇及氟利昂中的任何一种。当然，在本实用新型的其他实施例中，该脉动热管2还可为开环路脉动热管，该开环路脉动热管的一端与一个陶瓷片1热耦合，另一端与另一个陶瓷片1热耦合以实现陶瓷片1之间的热量的传递。

具体地，本实施例的陶瓷片1上设有安装槽，脉动热管2粘接于安装槽内以使部分脉动热管2嵌设于陶瓷片1内，从而使脉动热管2与陶瓷片1成为一体。为了增加脉动热管2与陶瓷片1的接触面积以增大脉动热管2与陶瓷片1的换热面积，安装槽的深度较深，如图1和图2所示，安装槽的深度略微小于陶瓷片1的高度。

在传统的电池模组中采用硅胶垫片和金属片相互结合的方式进行有效的热传导，一方面此类设计接触面较多，需要考虑不充分接触的情况，接触热阻提高；另一方面，硅胶垫片的导热系数并不高，现今市场上普遍应用的导热硅胶垫的导热系数均在5W/(m·K)以下。而本实施例的绝缘导热装置，与电池模组或电池包的冷端接触的陶瓷片1的导热系数可保持在25W/(m·K)以上，相对于导热硅胶垫有质的提高，虽然较金属的导热性有所降低，但足够应对绝大多数电池模组的散热要求。此外，与陶瓷片1一体连接的脉动热管2的导热系数能达到金属的数百倍，进一步加大此导热绝缘片的传热性能。本实施例的绝缘导热装置体积较小，与现有技术相比，在具有相同体积的电池模组的前提下，本实施例的电池模组能够放置更多个电芯3，使得该电池模组的能量密度更大。

本实施例提供的绝缘导热装置体积小，与硅胶垫片相比更加耐磨，且不易老化，增设的陶瓷片1具有较好的导热性和绝缘性，而连接两个陶瓷片1的脉动热管2具有较好的导热性，实际使用时，陶瓷片1能够将热量传递给脉动热管2，脉动热管2通过内部的工质液体的振荡流动迅速带走热量，将热量传递到温度较低的陶瓷片1上，实现陶瓷片1之间的热量的传导，使得该绝缘导热装置具有较好的导热性和绝缘性，进而使其具有较好的均热性和较高的安全性。

进一步地，本实施例的脉动热管2的管体为聚四氟乙烯管，由于聚四氟乙烯管的导热性较陶瓷片1差，为了增强该脉动热管2与陶瓷片1的传热，将嵌设于陶瓷片1内的脉动热管2的壁厚控制在0.2mm以下，以减小陶瓷片1和脉动热管2的导热性受脉动热管2本身的制作材料的影响，在单位时间内，使更多的热量在陶瓷片1与脉动热管2之间传递，而不与陶瓷片1接触的脉动热管2的壁厚则不作限定，优选地，嵌设于陶瓷片1内的脉动热管2的壁厚控制在0.1mm以下，以尽可能的减小陶瓷片1和脉动热管2的导热性受脉动热管2本身的制作材料的影响。当然，在本实用新型的其他实施例中，脉动热管2的管体还可为其他材料制成的细管，或者是由其他绝缘且导热的材料制成的绝缘导热管，如硅胶软管等脉动热管2的管体的具体材料根据用户需求进行选定。

具体地，如图1和图2所示，本实施例的，三个陶瓷片1并排设置，相邻两个陶瓷片1面面相对设置且两者之间设有两个脉动热管2，两个陶瓷片1之间的两个脉动热管2并列设置，该脉动热管2为U型脉动热管，该U型脉动热管为闭环路脉动热管。当然，在本实用新型的其他实施例中，陶瓷片1的个数还可以为至少四个，至少四个陶瓷片1并排设置且相邻两个陶瓷片1面面相对设置或者根据实际需要进行排布，相邻两个陶瓷片1之间的脉动热管2的个数为一个或者至少三个。在其他实施例中，脉动热管2的形状也并不限于本实施例的这种情况，还可以为W型脉动热管、L型脉动热管或者其他形状的脉动热管2，具体根据安装空间进行设置。

本实施例的绝缘导热装置具有以下优点：

安全性高：陶瓷片1和脉动热管2均为绝缘材料，杜绝了电池模组因导热装置发生短路的风险；

成本低：陶瓷片1相对于硅胶片成本更低，且更加耐磨，抗破损和抗老化的能力更强；

可折叠：由于脉动热管2的管体为聚四氟乙烯管，使得该绝缘导热装置可以根据电池包实际空间结构妥善放置绝缘导热装置，受安装空间的限制较小；

热传导性能好：陶瓷片1能够与电池模组的电芯3充分接触，降低热阻，使得绝缘导热装置整体导热性能优于硅胶垫片和金属片；

均热性好：与电芯3接触的陶瓷片1通过脉动热管2连接为一体，加强电芯3之间的热交换，提高了电池包整体的温度均一性。

本实施例还提供一种电池模组，如图3所示，包括电芯3和本实施例所述的绝缘导热装置。电芯3的个数为四个，四个电芯3并排设置且相邻两个电芯3面面相对设置且组成电池包，每个陶瓷片1夹设于两个电芯3之间以实现四个电芯3之间的热量的交换，与现有技术不增设绝缘导热装置相比，加强了四个电芯3之间的热交换，从而实现电池包的温度的均一性。当然，在本实用新型的其他实施例中，电芯3的个数并不限于本实施例的四个，还可以为三个或者多于四个，这些电芯3面面相对设置且组成电池包，每个陶瓷片1夹设于两个电芯3之间，以实现电池包的温度的均一性。

现有技术采用金属片时，通常会搭配绝缘材料以尽可能的减小电池模组出现短路的概率，本实施例提供的电池模组与现有技术的金属片相比，既能保证足够的导热系数又具备充足的绝缘性能，且绝缘导热装置体积较小，在具有相同体积的电池模组的前提下，本实施例的电池模组能够放置更多个电芯3，与现有技术采用金属片作为导热材料的电池包相比，绝缘导热装置的体积更小，陶瓷片1与电芯3有较小的接触面积即可保证与现有技术具有相同的散热效果，所需要的陶瓷片1的总体积比现有技术的金属片的总体积更小，由于陶瓷本身的密度低于金属的密度，使得陶瓷片1的总重量较小，且本实用新型的电池模组不需要搭配另外的绝缘材料使用，使得电池模组的总重量进一步减少，能量密度有显著提高，使得该电池模组的能量密度有显著提高。

为了将电芯3产生的热量散发出去，本实施例的电池模组还包括冷端件(图中未示出)，该冷端件可为冷板，至少一个陶瓷片1贴合在电芯3上，一个陶瓷片1贴合在如冷板的制冷端上，贴合在冷板的制冷端上的陶瓷片1与贴合在电芯3上的陶瓷片1直接通过脉动热管2热耦合以将电芯3产生的热量传递至冷端上，进而实现对电芯3的散热。或者是电芯3的个数为多个，多个电芯3并排设置，每相邻两个电芯3之间设有一个陶瓷片1，陶瓷片1的个数为多个，多个陶瓷片1并排设置，每相邻两个陶瓷片1之间通过脉动热管2热耦合，位于该绝缘导热装置端部的陶瓷片1贴合在冷板的制冷端上。

需要说明的是，本实用新型的冷端件是相对于接收热量的陶瓷片1而言的，只要能与陶瓷片1形成温差，即任何温度比陶瓷1的温度低的都可以作为冷端件，可以是温度比较低的散热装置的冷端，也可以是一个本身不是作为专用散热的构件但是能把热量导出来的。例如，在有的实施例中，冷端件为电池模组温度比较低的结构件，或者为水冷板，亦或者为翅片散热器等制冷器，具体根基需要进行选定。

在本实用新型的其他实施例中，电池模组中不包括冷端件而是包括壳体，为了将电芯3产生的热量散发出去，此时可将至少一个陶瓷片1贴合在电芯3上，一个陶瓷片1贴合在壳体，贴合在壳体上的陶瓷片1与贴合在电芯3上的陶瓷片1直接通过脉动热管2热耦合以将电芯3产生的热量通过壳体散发至外界环境中去，进而实现对电芯3的散热。或者是电芯3的个数为多个，多个电芯3并排设置，每相邻两个电芯3之间设有一个陶瓷片1，陶瓷片1的个数为多个，多个陶瓷片1并排设置，每相邻两个陶瓷片1之间通过脉动热管2热耦合，位于该绝缘导热装置端部的陶瓷片1贴合在壳体上。

这里需要额外说明的是，电池模组工作时，各个电芯3的温度存在差异，实际设计时可将与温度较高的电芯3贴合的陶瓷片1的长度和宽度均设置大一些，并在该陶瓷片1上多增设几根脉动热管2，以尽快的均衡各个电芯3之间的温度，实现电池包的温度的均一性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种绝缘导热装置，其特征在于，包括：

陶瓷片(1)，所述陶瓷片(1)的个数为至少两个；

脉动热管(2)，所述脉动热管(2)的一端与一个所述陶瓷片(1)热耦合，另一端与另一个所述陶瓷片(1)热耦合，所述脉动热管(2)将所述陶瓷片(1)两两相连。

2.根据权利要求1所述的绝缘导热装置，其特征在于，所述脉动热管(2)的管体为聚四氟乙烯管。

3.根据权利要求1所述的绝缘导热装置，其特征在于，所述陶瓷片(1)的个数为至少三个，至少三个所述陶瓷片(1)并排设置，且相邻两个所述陶瓷片(1)面面相对设置且两者之间设有所述脉动热管(2)。

4.根据权利要求3所述的绝缘导热装置，其特征在于，相邻两个所述陶瓷片(1)之间的所述脉动热管(2)的个数为至少两个，至少两个所述脉动热管(2)并列设置。

5.根据权利要求1所述的绝缘导热装置，其特征在于，所述陶瓷片(1)上设有安装槽，所述脉动热管(2)设于所述安装槽内以使部分所述脉动热管(2)嵌设于所述陶瓷片(1)内。

6.根据权利要求1所述的绝缘导热装置，其特征在于，嵌设于所述陶瓷片(1)内的所述脉动热管(2)的管壁的厚度小于0.2mm。

7.根据权利要求1所述的绝缘导热装置，其特征在于，所述脉动热管(2)为闭环路脉动热管或开环路脉动热管中的一种。

8.一种电池模组，其特征在于，包括电芯(3)和如权利要求1-7任一项所述的绝缘导热装置。

9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括冷端件，至少一个所述陶瓷片(1)贴合在所述电芯(3)上，至少一个所述陶瓷片(1)贴合在所述冷端件上。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述冷端件为冷板、壳体或者翅片散热器中的任意一种。

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