CN212366058U - 一种电池的散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池的散热结构，包括设置在电芯外壳外侧的电池包金属外壳，还包括柔性绝缘导热片和刚性绝缘片，柔性绝缘导热片包覆在电芯外壳的外侧，刚性绝缘片包覆在柔性绝缘导热片的外侧，电池包金属外壳包覆在刚性绝缘片的外侧；刚性绝缘片上设置有导热槽，导热槽内填充有固化后的液态导热胶；柔性绝缘导热片能够紧紧包覆在电芯外壳的外侧，通过刚性绝缘片进行加强和过渡，刚性绝缘片上设置导热槽或导热孔，在导热槽或导热孔处填充液体导热胶，液体导热胶会流动到电池包金属外壳与柔性绝缘导热片、刚性绝缘导热片和电池包金属外壳之间的缝隙，固化后形成紧密的连接，从而大大提高散热效率，满足机器人快速充电电池的高效散热要求。

Description

一种电池的散热结构

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池的散热结构。

背景技术

搬运机器人作为智能工厂和数字化车间中生产物资的流动载体，搬运机器人主要采用锂离子电池作为储能电源进行供电，在对机器人进行充电时，机器人处于闲置状态，未能发挥其效能，增大了用户的投资成本。为实现智能工厂的7*24h运行，提升装备资产的使用效率、缩短投资回收成本年限，通过提升电池的充电倍率，降低机器人充电时间占比，将有效提升用户的资产使用效率。

在高倍率充电过程中，电池的温度会大幅上升，使电池处于较高的温度工作范围，锂电池在长期高温环境中将使电池的使用寿命缩短，甚至将触发电池系统的温度保护，导致系统停机。

由于搬运机器人对电池体积、维护性、可靠性、成本等的限制，无法采用风冷、液冷等散热方式，目前是直接将电池包放置电池箱体内，未做有效的散热措施，电池长期处于较高温度环境中，大大影响电池寿命，或用户放弃对电池充电速度的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在解决针当前对机器人快速充电电池的高效散热问题，本实用新型具有散热效率高、成本低、易加工等优势。

本实用新型是这样实现的：

一种电池的散热结构，包括设置在电芯外壳外侧的电池包金属外壳，还包括柔性绝缘导热片和刚性绝缘片，柔性绝缘导热片包覆在电芯外壳的外侧，刚性绝缘片包覆在柔性绝缘导热片的外侧，电池包金属外壳包覆在刚性绝缘片的外侧；刚性绝缘片上设置有导热槽，导热槽内填充有固化后的液态导热胶。

优选的，柔性绝缘导热片和刚性绝缘片之间的间隙填充液态导热胶，液态导热胶呈固化状态；

刚性绝缘片和电池包金属外壳之间的间隙填充液态导热胶，液态导热胶呈固化状态。

优选的，液态导热胶为液态导热硅胶；

液态导热硅胶采用AB双组份导热硅胶，A、B胶在未混合之前为液态，在将A、B导热硅胶以1：1比例混合后倒入电池包金属外壳的内侧底部上，然后将刚性绝缘片压在电池包金属外壳的内侧底部上，液体导热硅胶在虹吸作用下将会自动填充到导热槽、柔性绝缘导热片和刚性绝缘片之间的间隙以及刚性绝缘片和电池包金属外壳之间的间隙，并在固化时间后，液体导热硅胶发生固化。

A、B胶为深圳市度邦科技有限公司生产的PS06A和PS06B胶水；当然，A、B胶混合模式是胶水领域常见的一种使用模式。

优选的，柔性绝缘导热片为导热硅胶片。

优选的，柔性绝缘导热片的厚度为1mm～2mm；

刚性绝缘片为厚度为2mm±10％的玻纤板。

优选的，玻纤板内嵌有纵横相交的加强筋，导热槽位于加强筋的空隙处。

优选的，柔性绝缘导热片的外侧设置有阵列凹坑，液态导热胶处于液态时填充进阵列凹坑，阵列凹坑的深度小于0.1mm，阵列凹坑的间距为0.2～0.5mm，阵列凹坑的长和宽都小于0.2mm。

优选的，刚性绝缘片的内侧设置有高导热性毛柱，高导热性毛柱的伸出长度为0.11～0.13mm，高导热性毛柱的间距为0.2～0.5mm，高导热性毛柱的直径小于0.1mm；高导热性毛柱嵌入阵列凹坑。

优选的，刚性绝缘片中嵌设有与高导热性毛柱连接的换热纤维柱，刚性绝缘片的另一侧设置有凹孔，凹孔位于换热纤维柱的端部；

液态导热胶处于液态时填充进凹孔。

优选的，液态导热胶中填充有纳米导热颗粒，随时纳米导热颗粒的直径为100～300nm，纳米导热颗粒为氧化铝颗粒。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种电池的散热结构，包括设置在电芯外壳外侧的电池包金属外壳，还包括柔性绝缘导热片和刚性绝缘片，柔性绝缘导热片包覆在电芯外壳的外侧，刚性绝缘片包覆在柔性绝缘导热片的外侧，电池包金属外壳包覆在刚性绝缘片的外侧；刚性绝缘片上设置有导热槽，导热槽内填充有固化后的液态导热胶；柔性绝缘导热片能够紧紧包覆在电芯外壳的外侧，通过刚性绝缘片进行加强和过渡，刚性绝缘片上设置导热槽或导热孔，在导热槽或导热孔处填充液体导热胶，液体导热胶会流动到电池包金属外壳与柔性绝缘导热片、刚性绝缘导热片和电池包金属外壳之间的缝隙，固化后，形成紧密的连接，形成高速率换热通道，从而大大提高散热效率，满足机器人快速充电电池的高效散热要求。本实用新型具有散热效率高、成本低、易加工等优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型一种电池的散热结构的实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型一种电池的散热结构的实施例一的刚性绝缘片的结构示意图；

图3是本实用新型一种电池的散热结构的实施例二的结构示意图；

图4是本实用新型一种电池的散热结构的实施例二的A处的局部放大图；

图中：1-电芯外壳；2-电池包金属外壳；3-柔性绝缘导热片；31-阵列凹坑；4-刚性绝缘片；41-导热槽；42-高导热性毛柱；43-换热纤维柱；44-凹孔；5-液态导热胶。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2、图3和图4所示。

实施例一

一种电池的散热结构，包括设置在电芯外壳1外侧的电池包金属外壳2，还包括柔性绝缘导热片3和刚性绝缘片4，柔性绝缘导热片3包覆在电芯外壳1的外侧，刚性绝缘片4包覆在柔性绝缘导热片3的外侧，电池包金属外壳2包覆在刚性绝缘片4的外侧；刚性绝缘片4上设置有导热槽41，导热槽41内填充有固化后的液态导热胶5。

本实施例中，柔性绝缘导热片3和刚性绝缘片4之间的间隙填充液态导热胶5，液态导热胶5呈固化状态；

刚性绝缘片4和电池包金属外壳2之间的间隙填充液态导热胶5，液态导热胶5呈固化状态。

本实施例中，液态导热胶5为液态导热硅胶；

液态导热硅胶采用AB双组份导热硅胶，A、B胶在未混合之前为液态，在将A、B导热硅胶以1：1比例混合后倒入电池包金属外壳2的内侧底部上，然后将刚性绝缘片4压在电池包金属外壳2的内侧底部上，液体导热硅胶在虹吸作用下将会自动填充到导热槽41、柔性绝缘导热片3和刚性绝缘片4之间的间隙以及刚性绝缘片4和电池包金属外壳2之间的间隙，并在固化时间后，液体导热硅胶发生固化。

本实施例中，柔性绝缘导热片3为导热硅胶片。

本实施例中，柔性绝缘导热片3的厚度为1mm～2mm；

刚性绝缘片4为厚度为2mm±10％的玻纤板。

电池包金属外壳2包覆在刚性绝缘片4的外侧；刚性绝缘片4上设置有导热槽41，导热槽41内填充有固化后的液态导热胶5；柔性绝缘导热片3能够紧紧包覆在电芯外壳1的外侧，通过刚性绝缘片4对柔性绝缘导热片3进行定位、加强和柔性过渡，刚性绝缘片4上设置导热槽41或导热孔，在导热槽41或导热孔处填充液体导热胶5，液体导热胶5初始状态可以流动，液体状态的液体导热胶5会流动到电池包金属外壳1与柔性绝缘导热片3、刚性绝缘导热片和4电池包金属外壳2之间的缝隙，固化后，形成紧密的连接，形成高速率换热通道，从而大大提高散热效率，满足机器人快速充电电池的高效散热要求。

实施例二

一种电池的散热结构，包括设置在电芯外壳1外侧的电池包金属外壳2，还包括柔性绝缘导热片3和刚性绝缘片4，柔性绝缘导热片3包覆在电芯外壳1的外侧，刚性绝缘片4包覆在柔性绝缘导热片3的外侧，电池包金属外壳2包覆在刚性绝缘片4的外侧；刚性绝缘片4上设置有导热槽41，导热槽41内填充有固化后的液态导热胶5。

本实用新型具有散热效率高、成本低、易加工等优势。

本实施例中，柔性绝缘导热片3和刚性绝缘片4之间的间隙填充液态导热胶5，液态导热胶5呈固化状态；

刚性绝缘片4和电池包金属外壳2之间的间隙填充液态导热胶5，液态导热胶5呈固化状态。

本实施例中，液态导热胶5为液态导热硅胶；

液态导热硅胶采用AB双组份导热硅胶，A、B胶在未混合之前为液态，在将A、B导热硅胶以1：1比例混合后倒入电池包金属外壳2的内侧底部上，然后将刚性绝缘片4压在电池包金属外壳2的内侧底部上，液体导热硅胶在虹吸作用下将会自动填充到导热槽41、柔性绝缘导热片3和刚性绝缘片4之间的间隙以及刚性绝缘片4和电池包金属外壳2之间的间隙，并在固化时间后，液体导热硅胶发生固化。

本实施例中，柔性绝缘导热片3为导热硅胶片。

本实施例中，柔性绝缘导热片3的厚度为1mm～2mm；

刚性绝缘片4为厚度为2mm±10％的玻纤板。

本实施例中，玻纤板内嵌有纵横相交的加强筋，导热槽41位于加强筋的空隙处。

本实施例中，柔性绝缘导热片3的外侧设置有阵列凹坑31，液态导热胶5处于液态时填充进阵列凹坑31，阵列凹坑31的深度小于0.1mm，阵列凹坑31的间距为0.2～0.5mm，阵列凹坑31的长和宽都小于0.2mm。

本实施例中，刚性绝缘片4的内侧设置有高导热性毛柱42，高导热性毛柱42的伸出长度为0.11～0.13mm，高导热性毛柱42的间距为0.2～0.5mm，高导热性毛柱42的直径小于0.1mm；高导热性毛柱42嵌入阵列凹坑31。

本实施例中，刚性绝缘片4中嵌设有与高导热性毛柱42连接的换热纤维柱43，刚性绝缘片4的另一侧设置有凹孔44，凹孔44位于换热纤维柱43的端部；

液态导热胶5处于液态时填充进凹孔44。

本实施例中，液态导热胶5中填充有纳米导热颗粒，随时纳米导热颗粒的直径为100～300nm，纳米导热颗粒为氧化铝颗粒。

本实施例中，电池散热系统由电芯外壳1、柔性绝缘导热片3、刚性绝缘垫片4、液体导热胶5、电池包外壳2等五部分构成。

电芯外壳1:电芯单体的最外层壳体，电芯的热量通过此界面向外传递。

柔性绝缘导热片3：柔性绝缘导热片3为导热硅胶片，柔性绝缘导热片3贴在电芯外壳1与刚性绝缘片4之间，使电芯外壳1和刚性绝缘片4之间紧密填充，减小电芯外壳与刚性绝缘片之间的空气间隙，增加导热性能，刚性绝缘片4设置有导热槽41/或导热孔。刚性绝缘片4和导热槽41的设置要求保证电芯能够均匀受力；不要存在一部分电芯无刚性绝缘片4支撑，另一部分电芯全部被刚性绝缘片4包绕。全部被刚性绝缘片4包绕时，由于刚性绝缘片4的导热系数太低，将造成导热效率不高，无刚性绝缘片4支撑的位置全部液体导热胶5，液体导热胶5为导热硅胶，虽然导热效率高，但是导热硅胶比较柔软，无法给电芯提供足够的支撑力，容易造成电芯受力不均，损坏电池结构。

液态导热胶5采用AB双组份导热硅胶，A、B胶在未混合之前为液态，在将A、B导热硅胶以1：1比例混合后倒入电池包外壳2的底部内侧上，然后将刚性绝缘片4压在电池包外壳2底部内侧上，液体导热硅胶5在虹吸作用或表面张力作用下将会自动填充到刚性绝缘片4的导热槽41/孔中，并在固化时间后，导热硅胶发生固化。

刚性绝缘垫片4：刚性绝缘垫片4一般为玻纤板材质，具有防火阻燃特性，耐穿刺性能好，在刚性绝缘垫片上加工具有一定空隙率的导热槽41/孔。理论上孔隙率越大越好，但是要考虑刚性绝缘片4的强度，所以需要根据不同的结构、加工工艺、成本因素、散热效率等因素综合考虑孔隙率大小，导热槽/孔的尺寸和形状可根据电芯的形状尺寸确定保证电芯能够均匀受力，不要存在一部份电芯无刚性绝缘片支撑，一部分电芯全部被刚性绝缘片支持，全部被刚性绝缘片支持的，由于刚性绝缘片的导热系数太低，将造成导热效率不高，无刚性绝缘片支撑的位置全部导热硅胶，虽然导热效率高，但是导热硅胶比较柔软，无法给电芯足够的支撑力，容易造成电芯受力不均，损坏电池结构。由于刚性绝缘材料的导热系数较低，需要在刚性绝缘材料上开具导热槽/孔，导热槽/孔用于填充液态的导热胶。

导热槽/孔为通孔，一般1-2mm为宜，两侧无特殊处理，通过液态导热胶将柔性绝缘导热片的热量传递到电池包外壳上。刚性绝缘片可以保护柔性绝缘导热片不被损伤，有效避免柔性绝缘导热片、液体导热胶破损造成的电芯通过电池外壳短路的发生，便于生产制造。

液体导热胶5：在对电芯外壳1、柔性绝缘导热片3、刚性绝缘片4、电池包外壳2进行装配时，通过在电池包外壳2和柔性绝缘导热片3之间填充液态导热硅胶，使液态导热硅胶充分填充满柔性绝缘导热片和电池外壳之间的间隙以及导热槽/孔的空间；可以理解为液态导热硅胶位于三个位置：①柔性绝缘导热片和刚性绝缘垫片之间的间隙；②刚性绝缘垫片和电池外壳之间的间隙；③导热槽/孔。

一般柔性绝缘导热片1-2mm厚，刚性绝缘垫片为2mm厚玻纤板，槽孔的尺寸和间距根据电芯的尺寸来定，液体导热胶在经过一段时间后自己固化，有效降低电芯外壳到电池包外壳之间的热阻，增加传热效率，降低电池内部的温度。

本发明能够有效降低电池包的运行温度，提升电池包的使用寿命和运行安全性，易于生产制造，整个散热装置无易损件，可靠性高。

通过上述设计得到的装置已基本能满足一种能够对电路板电镀生产中产生的尾气进行收集，从而使用不同规格大小的电镀槽回收需求，提高回收的密封性的电池的散热结构的使用，但本着进一步完善其功能的宗旨，设计者对该装置进行了进一步的改良。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种电池的散热结构，包括设置在电芯外壳(1)外侧的电池包金属外壳(2)，其特征在于，还包括柔性绝缘导热片(3)和刚性绝缘片(4)，所述柔性绝缘导热片(3)包覆在所述电芯外壳(1)的外侧，所述刚性绝缘片(4)包覆在所述柔性绝缘导热片(3)的外侧，所述电池包金属外壳(2)包覆在所述刚性绝缘片(4)的外侧；所述刚性绝缘片(4)上设置有导热槽(41)，所述导热槽(41)内填充有固化后的液态导热胶(5)。

2.如权利要求1所述电池的散热结构，其特征在于，所述柔性绝缘导热片(3)和刚性绝缘片(4)之间的间隙填充液态导热胶(5)，所述液态导热胶(5)呈固化状态；

所述刚性绝缘片(4)和电池包金属外壳(2)之间的间隙填充液态导热胶(5)，所述液态导热胶(5)呈固化状态。

3.如权利要求2所述电池的散热结构，其特征在于，所述柔性绝缘导热片(3)为导热硅胶片。

4.如权利要求3所述电池的散热结构，其特征在于，所述柔性绝缘导热片(3)的厚度为1mm～2mm；

所述刚性绝缘片(4)为厚度为2mm±10％的玻纤板。

5.如权利要求4所述电池的散热结构，其特征在于，所述玻纤板内嵌有纵横相交的加强筋，所述导热槽(41)位于加强筋的空隙处。

6.如权利要求5所述电池的散热结构，其特征在于，所述柔性绝缘导热片(3)的外侧设置有阵列凹坑(31)，所述液态导热胶(5)处于液态时填充进所述阵列凹坑(31)，所述阵列凹坑(31)的深度小于0.1mm，所述阵列凹坑(31)的间距为0.2～0.5mm，所述阵列凹坑(31)的长和宽都小于0.2mm。

7.如权利要求6所述电池的散热结构，其特征在于，所述刚性绝缘片(4)的内侧设置有高导热性毛柱(42)，所述高导热性毛柱(42)的伸出长度为0.11～0.13mm，所述高导热性毛柱(42)的间距为0.2～0.5mm，所述高导热性毛柱(42)的直径小于0.1mm；所述高导热性毛柱(42)嵌入所述阵列凹坑(31)。

8.如权利要求7所述电池的散热结构，其特征在于，所述刚性绝缘片(4)中嵌设有与所述高导热性毛柱(42)连接的换热纤维柱(43)，所述刚性绝缘片(4)的另一侧设置有凹孔(44)，所述凹孔(44)位于所述换热纤维柱(43)的端部；

所述液态导热胶(5)处于液态时填充进所述凹孔(44)。

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