CN212033074U - 电池模组及动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，提供一种电池模组及动力电池，上述电池模组包括包括多个电芯单元、多个均温板以及多个纳米相变片；以相邻两电芯单元和夹设于相邻两电芯单元之间均温板为一散热单元组，各散热单元组由下至上依次层叠设置，各纳米相变片至少部分包覆于一电芯单元的表面，纳米相变片和均温板接触，上述电池模组在纳米相变片与均温板的共同传热作用下，有效降低电池模组的内部热阻，即使在电流激增工况下，各电芯单元突然增加的热量也能够迅速被纳米相变片吸收并存储起来，待电流激增工况缓解后，通过均温板将热量向外散发，有效避免各电芯单元在热冲击下产生较大温升，从而有效延长电池模组的使用寿命。

Description

电池模组及动力电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其提供一种电池模组及动力电池。

背景技术

随着新能源产业发展，电动汽车或混合动力汽车逐渐得到普及，电池模组作为电动汽车或混合动力汽车的核心部件，其散热性能好坏直接影响电动汽车或混合动力汽车的使用寿命，如何提高电池模组的散热性能成为各大汽车厂家的重点研究课题。

传统的电池模组在工作过程中会经常出现电流激增突变的情况，当工作电流激增时，电池模组中的电芯发热量也随之增加，由于传统的电池模组的内部热阻较大，导致突然增加的热量不能迅速向外散发，从而引起电池模组的工作温度剧增，长期以往会降低电池模组的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池模组及动力电池，旨在解决现有的电池模组内部热阻大而导致使用寿命短的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：一种电池模组，包括多个电芯单元，电池模组还包括多个均温板以及多个纳米相变片，以相邻两电芯单元和夹设于相邻两电芯单元之间均温板为一散热单元组，各散热单元组由下至上依次层叠设置，各纳米相变片至少部分包覆于一电芯单元的表面，纳米相变片和均温板接触。

本实用新型实施例提供的电池模组至少具有以下有益效果：纳米相变片至少部分包覆于一电芯单元的表面，在工作时，各电芯单元的发热量会被纳米相变片靠近对应的电芯单元的侧部迅速吸收，纳米相变片吸热后产生相变效应，以将热量存储起来，随后热量经纳米相变片背离对应的电芯单元的侧部传递到对应的均温板上，各均温板吸热后将热量向外传递，实现对各电芯单元散热，如此，在纳米相变片与均温板的共同传热作用下，有效降低电池模组的内部热阻，即使在电流激增工况下，各电芯单元突然增加的热量也能够迅速被纳米相变片吸收并存储起来，待电流激增工况缓解后，通过均温板将热量向外散发，有效避免各电芯单元在热冲击下产生较大温升，从而有效延长电池模组的使用寿命。

在其中一实施例中，纳米相变片包括纳米片，纳米片中空形成用于容置第一相变介质的容置腔。

通过采用上述技术方案，当纳米片靠近对应的电芯单元的侧部吸收该电芯单元所产生的的热量后，热量被传递到纳米片的容置腔中的第一相变介质上，第一相变介质的物理形态由固态转变为液态或由液态转变为汽态，以将热量存储起来，随后，相变后的第一相变介质将热量传递到纳米片背离对应的电芯单元的侧部上，再由该侧部传递到对应的均温板上，最后由该均温板将热量向外传递，如此循环，实现对各电芯单元散热。

在其中一实施例中，纳米片为石墨烯片，第一相变介质为石蜡。

通过采用上述技术方案，可进一步降低纳米相变片的热阻，提高纳米相变片的导热储热性能。

在其中一实施例中，纳米相变片对折形成包覆间隙，各电芯单元分别置于各包覆间隙内。

通过采用上述技术方案，纳米相变片弯折后将电芯单元夹持，使纳米相变片与电芯单元大致形成夹心结构，有效简化生产工序，提高生产效率。

在其中一实施例中，各均温板包括贴设于电芯单元的导热部以及由导热部伸出至电芯单元外部的散热部。

通过采用上述技术方案，导热部吸收纳米相变片的热量后，向外伸出的散热部可通过自然对流方式将热量向外散发，也可与外部散热设备连接，以通过强制对流方式将热量向外散发，从而保证格均温板所吸收的热量能够有效地向外散发，进一步提高散热效果。

在其中一实施例中，各均温板中空形成多个并排设置的散热管道，各散热管道内容置有第二相变介质。

通过采用上述技术方案，当均温板吸热后，热量被传递到散热管道中的第二相变介质上，第二相变介质的物理形态由固态转变为液态或由液态转变为汽态，以将热量存储起来，随后第二相变介质携带热量向外传递，第二相变介质向外放热后重回原有物理形态，如此循环，从而实现对各电芯单元散热。

在其中一实施例中，电池模组还包括夹紧机构，夹紧机构包括第一端板和第二端板，第一端板与第二端板连接，以将各散热单元组夹紧。

通过采用上述技术方案，第一端板与第二端板连接后将散热单元组夹紧，使电芯单元、纳米相变片和均温板相互紧密贴合，避免接触间隙产生，有效减少空气热阻，进一步提高散热速率。

在其中一实施例中，夹紧机构还包括紧固组件，第一端板通过紧固组件与第二端板连接。

通过采用上述技术方案，通过紧固组件将第一端板与第二端板连接，有效简化结构，降低生产成本，同时可简化生产工序，提高生产效率。

在其中一实施例中，紧固组件包括螺杆和螺母，第一端板开设有第一连接孔，第二端板开设有第二连接孔，螺杆依次穿过第一连接孔和第二连接孔后与螺母相配合。

通过采用上述技术方案，在安装时，将螺杆依次穿过第一连接孔和第二连接孔后与螺母相配合，然后将螺母拧紧，即可通过第一端板和第二端板将各散热单元组夹紧，装配工序简单快捷，其中，第一端板和第二端板共同作用与各散热单元组的夹紧力可通过拧动螺母进行调节，使用灵活性更好。

为实现上述目的，本实用新型实施例还提供一种动力电池，包括上述电池模组。

由于上述动力电池采用了上述电池模组的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电池模组的结构示意图；

图2为图1所示电池模组的爆炸图；

图3为图1所示电池模组中的纳米相变片包覆电芯单元的结构示意图；

图4为图1所示纳米相变片的剖视图；

图5为图1所示均温板的剖视图。

其中，图中各附图标记：

10、散热单元组，11、电芯单元，12、均温板，121、散热管道，122、第二相变介质，123、散热部，124、导热部，13、纳米相变片，131、纳米片，1311、容置腔，132、第一相变介质，20、夹紧机构，21、第一端板，211、第一连接孔，22、第二端板，221、第二连接孔，23、紧固组件，231、螺杆，232、螺母。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请结合图1至图3所示，一种电池模组，包括多个电芯单元11、多个均温板12以及多个纳米相变片13；以相邻两电芯单元11和夹设于相邻两电芯单元11之间均温板12为一散热单元组10，各散热单元组10由下至上依次层叠设置，各纳米相变片13至少部分包覆于一电芯单元11的表面，纳米相变片13和均温板12接触。纳米相变片13可以是包覆于电芯单元的至少一个表面，或完全包覆在电芯单元11的表面。

纳米相变片13至少部分包覆于一电芯单元11的表面，电池模组在工作时，各电芯单元11的发热量会被纳米相变片13靠近对应的电芯单元11的侧部迅速吸收，纳米相变片13吸热后产生相变效应，以将热量存储起来，随后热量经纳米相变片13背离对应的电芯单元11的侧部传递到对应的均温板12上，各均温板12吸热后将热量向外传递，实现对各电芯单元11散热，如此，在纳米相变片13与均温板12的共同传热作用下，有效降低电池模组的内部热阻，即使在电流激增工况下，各电芯单元11突然增加的热量也能够迅速被纳米相变片13吸收并存储起来，待电流激增工况缓解后，通过均温板12将热量向外散发，有效避免各电芯单元11在热冲击下产生较大温升，从而有效延长电池模组的使用寿命。

具体地，请结合图1至图4所示，纳米相变片13包括纳米片131，纳米片131中空形成用于容置第一相变介质132的容置腔1311。当纳米片131靠近对应的电芯单元11的侧部吸收该电芯单元11所产生的的热量后，热量被传递到纳米片131的容置腔1311中的第一相变介质132上，第一相变介质132的物理形态由固态转变为液态或由液态转变为汽态，以将热量存储起来，随后，相变后的第一相变介质132将热量传递到纳米片131背离对应的电芯单元11的侧部上，再由该侧部传递到对应的均温板12上，最后由该均温板12将热量向外传递，如此循环，实现对各电芯单元11散热。

具体地，石墨烯材料具有高导热系数特性，而石蜡材料的相变潜热高、几乎没有过冷现象、熔化时蒸气压力低、不易发生化学反应且化学稳定性较好、在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小，采用石墨烯片作为纳米片131，并采用石蜡作为第一相变介质132，可进一步降低纳米相变片13的热阻，提高纳米相变片13的导热储热性能。

经测定，上述纳米相变片13导热系数高达120W/m.k，法向导热系数为6W/m.k，相变潜热为120J/cc，击穿电压高达为3500V，密度为1.35g/m³，可见，上述纳米相变片13具备高导热和高储热特性，可有效缓解电芯单元11在电流激增工况下的温升，同时有效提高电池模组的散热速率；另外，上述纳米相变片13还具备强绝缘和低密度特性，有效增强了电池模组的绝缘性能，满足电池模组的轻量化要求。

当然，纳米片131的种类有多种，如碳纳米管片、硅晶体片等，第一相变介质132的种类也有多种，如水、醋酸等，在此不作具体限定。

在本实施例中，请结合图1至图3所示，纳米相变片13对折形成包覆间隙，各电芯单元11分别置于各包覆间隙内。纳米相变片13弯折后将电芯单元11夹持，使纳米相变片13与电芯单元11大致形成夹心结构，有效简化生产工序，提高生产效率。

当然，为了进一步增加电芯单元11的导热面积，也可使各纳米相变片13将各电芯单元11完全包裹，在此不作具体限定。

在本实施例中，请结合图1和图2所示，各均温板12包括贴设于电芯单元11的导热部124以及由导热部124伸出至电芯单元11外部的散热部123。导热部124吸收纳米相变片的热量后，向外伸出的散热部123可通过自然对流方式将热量向外散发，也可与外部散热设备连接，以通过强制对流方式将热量向外散发，从而保证格均温板12所吸收的热量能够有效地向外散发，进一步提高散热效果。

在本实施例中，请结合图1、图2和图5所示，各均温板12中空形成多个并排设置的散热管道121，各散热管道121内容置有第二相变介质122。当均温板12吸热后，热量被传递到散热管道121中的第二相变介质122上，第二相变介质122的物理形态由固态转变为液态或由液态转变为汽态，以将热量存储起来，随后第二相变介质122携带热量向外传递，第二相变介质122向外放热后重回原有物理形态，如此循环，从而实现对各电芯单元11散热。

具体地，第二相变介质122的种类有多种，如石蜡、水、醋酸等，在此不作具体限定。

在本实施例中，请结合图1和图2所示，电池模组还包括夹紧机构20，夹紧机构20包括第一端板21和第二端板22，第一端板21与第二端板22连接，以将各散热单元组10夹紧。通过第一端板21与第二端板22连接后将各散热单元组10夹紧，使电芯单元11、纳米相变片13和均温板12相互紧密贴合，避免接触间隙产生，有效减少空气热阻，进一步提高散热速率。

具体地，请结合图1和图2所示，夹紧机构20还包括紧固组件23，第一端板21通过紧固组件23与第二端板22连接。通过紧固组件23将第一端板21与第二端板22连接，有效简化结构，降低生产成本，同时可简化生产工序，提高生产效率。

具体地，请结合图1和图2所示，紧固组件23包括螺杆231和螺母232，第一端板21开设有第一连接孔211，第二端板22开设有第二连接孔221，至少螺杆231的两端带有螺纹，螺杆231依次穿过第一连接孔211和第二连接孔221后与螺母232相配合。在安装时，将螺杆231依次穿过第一连接孔211和第二连接孔221后与螺母232相配合，然后将螺母232拧紧，即可通过第一端板21和第二端板22将各散热单元组10夹紧，装配工序简单快捷，其中，第一端板21和第二端板22共同作用与各散热单元组10的夹紧力可通过拧动螺母232进行调节，使用灵活性更好。优选的，螺母232可容纳在第一连接孔211和/或第二连接孔221中，进一步优选，螺母232不凸出于第一端板21和/或第二端板22的表面。整体结构无凸起，在安装和使用过程中不占有多余空间，不影响安装，在搬运和运输过程中不存在因凸起引起的碰撞、摩擦带来损耗。

具体地，请结合图1和图2所示，第一连接孔211、第二连接孔221均设置多个，相应地，螺杆231和螺母232均有多个，多个第一连接孔211分别设于第一端板21的四角位置，多个第二连接孔221分别设于第二端板22的四角位置，各螺杆231依次穿过各第一连接孔211和各第二连接孔221后与各螺母232相配合，可保证第一端板21和第二端板22共同作用于各散热单元组10的夹紧力的均匀度，避免散热单元组10局部产生空气间隙，更有效地减少电池模组的热阻，提高电池模组的散热速率。

为实现上述目的，本实用新型实施例还提供一种动力电池，包括上述电池模组。

由于上述动力电池采用了上述电池模组的所有实施例，因而至少具有上述实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模组，包括多个电芯单元，其特征在于：所述电池模组还包括多个均温板以及多个纳米相变片；以相邻两所述电芯单元和夹设于相邻两所述电芯单元之间所述均温板为一散热单元组，各所述散热单元组由下至上依次层叠设置，各所述纳米相变片至少部分包覆于一所述电芯单元的表面，所述纳米相变片和均温板接触。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述纳米相变片包括纳米片，所述纳米片中空形成用于容置第一相变介质的容置腔。

3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于：所述纳米片为石墨烯片，所述第一相变介质为石蜡。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：所述纳米相变片对折形成包覆间隙，各所述电芯单元分别置于对应的所述包覆间隙内。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于：各所述均温板包括贴设于所述电芯单元的导热部以及由所述导热部伸出至所述电芯单元外部的散热部。

6.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于：各所述均温板中空形成多个并排设置的散热管道，各所述散热管道分别容置有第二相变介质。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电池模组，其特征在于：所述电池模组还包括夹紧机构，所述夹紧机构包括第一端板和第二端板，所述第一端板与所述第二端板连接，以将各所述散热单元组夹紧。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于：所述夹紧机构还包括紧固组件，所述第一端板通过所述紧固组件与所述第二端板连接。

9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于：所述紧固组件包括螺杆和螺母，所述第一端板开设有第一连接孔，所述第二端板开设有第二连接孔，所述螺杆依次穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔后与所述螺母相配合。

10.一种动力电池，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的电池模组。

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