CN214043779U - 一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及浸泡式液冷电池模组技术领域，特别是涉及一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，电池芯体散热效果差，一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，包括电池模组本体，电池模组本体包括模组底板、模组外壳、模组内壳、电池和模组盖板，模组外壳内壁贴附第一石墨片，模组内壳与模组盖板、模组外壳与模组底板之间构成浸泡液体通道，模组盖板上设有浸泡液体加注孔和堵头，模组底板包括冷却液通道、循环液进液口和循环液出液口，模组外壳上设置膨胀机构，电池包括多个单体电池，各单体电池外贴附第二石墨片，各单体电池之间贴附隔热毡，使电池芯体快速散热，在浸泡式液冷电池模组技术领域具有良好的发展前景。

Description

一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组

技术领域

本实用新型涉及浸泡式液冷电池模组技术领域，特别是涉及一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组。

背景技术

随着新能源汽车的推广，使得锂离子电池产业得到了快速的发展。但同时基于用户侧对快速充电和电池长循环寿命的需求，对各电池单体的温度场均匀性提出更高的要求；同时新能源汽车对长续航里程的需求，电池能量密度越来越高，对电池热管理的要求也越来越高；电池要满足恶劣环境的适应性要求，对抑制电池发生热失控的需求越来越高。

提升电池表面温度场均匀度，提升电池模组内电池单体的温度一致性，提升电池单体表面传热效率，使电池所有单体处于适宜工作温区，是解决高能量密度电池热管理问题的关键；防止电池电极氧化是解决电池在恶劣工况长期工作、大倍率充放电出现局部高温问题的关键；在电池单体热失控发生时对发生热失控区域进行物理隔离，即使单体出现热失控，也能吸收电池单体释放的热量阻止热失控扩散，即使电池单体鼓包开裂也能阻止燃烧是解决这些问题的关键。

目前对于电池模组散热方式主要是自然冷却、风冷、液冷、冷媒直接冷却等。自然冷却和风冷受环境限制比较大，不适用于高温和低温环境。液冷和冷媒直接冷却环境适应性好，但目前液冷均是液体通过液体管路接触电池底部或侧边，通过绝缘导热橡胶和电池间接接触进行热交换，电池芯体温度一致性差，对电池芯体热失控发生及扩散的抑制效果较差。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，解决电池芯体散热效果差、热失控抑制效果差的问题。

其技术方案是，一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，包括电池模组本体，所述电池模组本体包括模组底板和液冷电池模组，所述液冷电池模组包括密封固定于模组底板上的模组外壳、套设安装于模组外壳内的模组内壳、套设安装于模组内壳内的电池和封装于模组外壳上部的模组盖板，所述模组外壳内壁贴附第一石墨片，石墨片通过自身高导热特性拉平浸泡液体温差，所述模组内壳与模组盖板、模组外壳与模组底板之间构成环绕在电池外部的浸泡液体通道，所述模组盖板上设有浸泡液体加注孔并通过设置堵头进行封堵，通过浸泡液体加注孔将浸泡液体加注至浸泡液体通道内，实现与电池的热交换，所述浸泡液体使用在-60-200℃温度条件范围内流动性好、绝缘性好、阻燃性好、抗氧化的可直接浸泡电池的液体，所述模组底板包括内部的冷却液通道、循环液进液口和循环液出液口，冷却液流通于冷却液通道中与浸泡液体通道内的浸泡液体进行换热，所述模组外壳上设置膨胀机构，膨胀机构为带变形结构的金属片焊接固定于模组外壳上，根据腔内液体在不同温度下体积发生变化时进行吸收，所述电池包括多个单体电池，各所述单体电池外贴附第二石墨片，电池单体间贴附高性能隔热材料，有效提升电池单体温度均匀性，有效抑制电池单体热失控扩散，各所述单体电池之间贴附用于隔热的隔热毡。

更进一步，包括第一石墨片和第二石墨片在内的石墨片均为高韧性人工合成石墨片，石墨片具有高导热系数、高韧性、耐浸泡液体的特征，通过自身高导热特性建立与模组底板温度一致的温度场，驱动浸泡液体发生水平方向自然对流，使得模组底板在加热和冷却均具有高传热效率。

更进一步，所述膨胀机构由模组外壳在端部或侧边或顶部开孔焊接冲压0.15mm-0.5mm厚的薄金属板形成。

更进一步，所述模组内壳包括在长度方向上延伸的侧板、在宽度方向上延伸的立板和底部的电池支撑板，所述电池设置于模组内壳内部且安装于底部电池支撑板上，所述侧板和电池支撑板上均布满通孔，用于实现浸泡液体与电池之间充分接触进行换热，所述立板上分别设置在竖直方向上延伸的长螺钉安装孔，所述模组底板上与长螺钉安装孔相对应的位置分别设有电池固定螺纹盲孔，所述长螺钉安装孔与电池固定螺纹盲孔处设置长螺钉连接固定电池至模组外壳内。

更进一步，所述电池支撑板为表面带有凸起结构的支撑板。

更进一步，所述电池外部设有外壳且外壳的外表面设有绝缘层形成的绝缘外壳，所述第二石墨片位于绝缘外壳外。

更进一步，所述模组底板的两端分别设置模组安装孔，模组安装孔处通过设置外部螺钉实现电池模组与设备安装，固定模组至电池包内。

更进一步，所述电池模组本体两端分别设有模组正负极接插件和信号接插件，所述电池端部设置正负极紧固螺钉与正负极接插件配合，所述模组内壳上设置正负极紧固螺母与信号接插件配合，所述信号接插件用于传递电池内部温度、压力等信号。

更进一步，所述冷却液通道为带有多个连通孔状结构的多孔通道。

本实用新型的技术效果是，浸泡液体与模组内电池单体直接浸泡接触，电池表面换热系数高、接触面积大、有效接触分布均匀可靠，散热效率高、散热性能稳定可靠，可有效降低电池大倍率充放电情况下表面温度，以及降低电池局部温度高引起电池寿命衰减问题和热失控问题发生概率；模组底部集成冷却液通道底板，通过冷却液通道内冷却液与浸泡液体进行热交换，完成对模组内浸泡液体的冷却或加热过程，结构简单成本低；浸泡液体可有效抑制电池电极长期工作在恶劣工况下发生氧化局部高温引起热失控；同时浸泡液体在发生热失控的时候可有效抑制燃烧、爆炸以及热失控的传递扩散；有效解决电池模组快速冷却或加热，使得电池温度均匀且保持在适宜工作温区，抑制电池电极氧化，抑制电池芯体热失控发生及在热失控发生时抑制热失控扩散，抑制电池芯体燃烧爆炸。

附图说明

图1是本实用新型组装结构左视示意图。

图2是本实用新型组装结构右视结构示意图。

图3是本实用新型整体结构示意图。

图4是本实用新型模组内壳整体结构示意图。

图5是本实用新型模组内壳侧面结构示意图。

图6是本实用新型膨胀结构放大示意图。

图7是本实用新型模组外壳内第一石墨片结构示意图。

图8是本实用新型电池组装结构示意图。

图9是本实用新型冷却液通道截面结构示意图。

图中：1-模组盖板，2-正负极接插件，3-信号接插件，4-循环液进液口，5-循环液出液口，6-模组外壳，7-模组底板，8-模组内壳，9-正负极紧固螺母，10-电池，11-正负极紧固螺钉，12-长螺钉，13-模组安装孔，14-电池固定螺纹盲孔，15-膨胀结构，16-堵头，17-立板，18-通孔，19-长螺钉安装孔，20-侧板，21-电池支撑板，22-第一石墨片，23-第二石墨片，24-隔热毡，25-信息采集导电复合板，26-冷却液通道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：由图1至图9给出，一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，包括电池模组本体，所述电池模组本体包括模组底板7和液冷电池模组，所述液冷电池模组包括密封固定于模组底板7上的模组外壳6、套设安装于模组外壳6内的模组内壳8、套设安装于模组内壳8内的电池10和封装于模组外壳6上部的模组盖板1，所述模组外壳6内壁贴附第一石墨片22，石墨片通过自身高导热特性拉平浸泡液体温差，所述模组内壳8与模组盖板1、模组外壳6与模组底板7之间构成环绕在电池10外部的浸泡液体通道，所述模组盖板1上设有浸泡液体加注孔并通过设置堵头16进行封堵，通过浸泡液体加注孔将浸泡液体加注至浸泡液体通道内，实现与电池的热交换，所述浸泡液体使用在-60-200℃温度条件范围内流动性好、绝缘性好、阻燃性好、抗氧化的可直接浸泡电池的液体，所述模组底板7包括内部的冷却液通道26、循环液进液口4和循环液出液口5，所述冷却液通道26为带有多个连通孔状结构的多孔通道，冷却液流通于冷却液通道中与浸泡液体通道内的浸泡液体进行换热，所述模组外壳6上设置膨胀机构15，膨胀机构15为带变形结构的金属片焊接固定于模组外壳6上，根据腔内液体在不同温度下体积发生变化时进行吸收，所述电池10包括多个单体电池，各所述单体电池外贴附第二石墨片23，电池单体间贴附高性能隔热材料，有效提升电池单体温度均匀性，有效抑制电池单体热失控扩散，各所述单体电池之间贴附用于隔热的隔热毡24，包括第一石墨片和第二石墨片在内的石墨片均为高韧性人工合成石墨片，石墨片具有高导热系数、高韧性、耐浸泡液体的特征，通过自身高导热特性建立与模组底板温度一致的温度场，驱动浸泡液体发生水平方向自然对流，使得模组底板在加热和冷却均具有高传热效率，所述膨胀机构15由模组外壳6在端部或侧边或顶部开孔焊接冲压0.15mm-0.5mm厚的薄金属板形成。

实施例二：在实施例一的基础上，所述模组内壳8包括在长度方向上延伸的侧板20、在宽度方向上延伸的立板17和底部的电池支撑板21，所述电池10设置于模组内壳8内部且安装于底部电池支撑板21上，所述侧板20和电池支撑板21上均布满通孔18，用于实现浸泡液体与电池10之间充分接触进行换热，所述立板17上分别设置在竖直方向上延伸的长螺钉安装孔19，所述模组底板7上与长螺钉安装孔19相对应的位置分别设有电池固定螺纹盲孔14，所述长螺钉安装孔19与电池固定螺纹盲孔14处设置长螺钉12连接固定电池10至模组外壳6内，所述电池支撑板21为表面带有凸起结构的支撑板。

在上述实施例中，所述电池10外部设有外壳且外壳的外表面设有绝缘层形成的绝缘外壳。

在上述实施例中，所述模组底板7的两端分别设置模组安装孔13，模组安装孔13处通过设置外部螺钉实现电池模组与设备安装，固定模组至电池包内。

在上述实施例中，所述电池模组本体两端分别设有模组正负极接插件2和信号接插件3，所述电池10端部设置正负极紧固螺钉11与正负极接插件2配合，所述模组内壳8上设置正负极紧固螺母9与信号接插件3配合，所述信号接插件3用于传递电池内部温度、压力等信号。

本实用新型的技术效果是，浸泡液体与模组内电池单体直接浸泡接触，电池表面换热系数高、接触面积大、有效接触分布均匀可靠，散热效率高、散热性能稳定可靠，可有效降低电池大倍率充放电情况下表面温度，以及降低电池局部温度高引起电池寿命衰减问题和热失控问题发生概率；模组底部集成冷却液通道底板，通过冷却液通道内冷却液与浸泡液体进行热交换，完成对模组内浸泡液体的冷却或加热过程，结构简单成本低；浸泡液体可有效抑制电池电极长期工作在恶劣工况下发生氧化局部高温引起热失控；同时浸泡液体在发生热失控的时候可有效抑制燃烧、爆炸以及热失控的传递扩散；有效解决电池模组快速冷却或加热，使得电池温度均匀且保持在适宜工作温区，抑制电池电极氧化，抑制电池芯体热失控发生及在热失控发生时抑制热失控扩散，抑制电池芯体燃烧爆炸。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，包括电池模组本体，其特征在于，所述电池模组本体包括模组底板（7）和液冷电池模组，所述液冷电池模组包括密封固定于模组底板（7）上的模组外壳（6）、套设安装于模组外壳（6）内的模组内壳（8）、套设安装于模组内壳（8）内的电池（10）和封装于模组外壳（6）上部的模组盖板（1），所述模组外壳（6）内壁贴附第一石墨片（22），所述模组内壳（8）与模组盖板（1）、模组外壳（6）与模组底板（7）之间为环绕在电池（10）外部的浸泡液体通道，所述模组盖板（1）上设有浸泡液体加注孔并通过设置堵头（16）进行封堵，所述模组底板（7）包括内部的冷却液通道（26）、循环液进液口（4）和循环液出液口（5），所述模组外壳（6）上设置膨胀机构（15），所述电池（10）包括多个单体电池，各所述单体电池外贴附第二石墨片（23），各所述单体电池之间贴附隔热毡（24）。

2.根据权利要求1所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述膨胀机构（15）由模组外壳（6）在端部或侧边或顶部开孔焊接带有变形结构的冲压薄板形成，所述冲压薄板的厚度在0.15mm-0.5mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述模组内壳（8）包括在长度方向上延伸的侧板（20）、在宽度方向上延伸的立板（17）和底部的电池支撑板（21），所述电池（10）设置于模组内壳（8）内部且安装于底部电池支撑板（21）上，所述侧板（20）和电池支撑板（21）上均布满通孔（18），所述立板（17）上分别设置在竖直方向上延伸的长螺钉安装孔（19），所述模组底板（7）上与长螺钉安装孔（19）相对应的位置分别设有电池固定螺纹盲孔（14），所述长螺钉安装孔（19）与电池固定螺纹盲孔（14）处设置长螺钉（12）连接固定电池（10）至模组外壳（6）内。

4.根据权利要求3所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述电池支撑板（21）为表面带有凸起结构的支撑板。

5.根据权利要求1所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述电池（10）外部设有外壳且外壳的外表面设有绝缘层形成的绝缘外壳。

6.根据权利要求1所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述模组底板（7）的两端分别设置模组安装孔（13）。

7.根据权利要求1所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述电池模组本体两端分别设有模组正负极接插件（2）和信号接插件（3），所述电池（10）端部设置正负极紧固螺钉（11）与正负极接插件（2）配合，所述模组内壳（8）上设置正负极紧固螺母（9）与信号接插件（3）配合，所述电池（10）上方设置信息采集导电复合板（25）。

8.根据权利要求1所述的一种带有集成液冷板和石墨片的浸泡式液冷电池模组，其特征在于，所述冷却液通道（26）为带有多个连通孔状结构的多孔通道。

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