CN217903347U - 一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池 - Google Patents
一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217903347U CN217903347U CN202221593430.5U CN202221593430U CN217903347U CN 217903347 U CN217903347 U CN 217903347U CN 202221593430 U CN202221593430 U CN 202221593430U CN 217903347 U CN217903347 U CN 217903347U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat transfer
- phase
- change heat
- battery
- shell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，包括相变传热壳体和多个电芯，多个电芯紧密并排设于相变传热壳体内，相邻的两个电芯之间设有相变传热叠片，相变传热叠片与相邻的两个电芯之间相互贴合，相变传热叠片与相变传热壳体固接。通过在电芯之间嵌入具有良好传热性能和均温性能的相变传热叠片，相变传热叠片与电芯相互贴合并且具有大面积的热传导，能够将电池内部产生的热量传导至相变传热壳体，有效提升动力电池的核心热导率。采用相变传热壳体，使得电池内部热量能够均热至整体，从电池内部和外部同时进行更加快速的电池热量转移，降低电池的局部高温，能够实现电池在高倍率充放电时的高效散热与均温。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力电池散热技术领域，特别是涉及一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池。
背景技术
随着新能源技术的快速发展，电池电芯的容量大幅提升，电芯材料亦需要能够承受更高的充放电速度。
目前，新能源汽车常采用在电池模组底部放置水冷装置来转移电池热量，但由于现有技术的电池核心热导率较低，在快速充放电时，电池整体呈现大量产热的状态，当电池产生的热量无法及时散热，将对电池的寿命甚至安全造成不利影响，同时，传统的电池采用的铝塑外壳散热性能较弱，在快速充放电时电池产生的大量热量难以及时导出，导致电池容易出现热恶化，难以实现电池在高倍率充放电时的高效散热与均温。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，具有较高的电池的核心热导率，能够从电池内部和外部同时进行快速的电池热量转移，能够实现电池在高倍率充放电时的高效散热与均温。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，包括相变传热壳体和多个电芯，多个电芯紧密并排设于相变传热壳体内，相邻的两个电芯之间设有相变传热叠片，相变传热叠片与相邻的两个电芯之间相互贴合，相变传热叠片与相变传热壳体固接。
进一步，相变传热壳体包括内壳体和外壳体，多个电芯设于内壳体内，外壳体套接于内壳体外且与内壳体密封连接形成真空腔体，真空腔体内设有吸液芯且灌注有相变工质。
进一步，内壳体外侧壁设有蒸汽通道，蒸汽通道与真空腔体连通。
进一步，外壳体底部内侧设有四周贯通的工质池，工质池与蒸汽通道连通。
进一步，外壳体和内壳体的制备材料为铝或铜；内壳体与外壳体顶部边缘通过焊接连接后抽真空并灌注相变工质。
进一步，蒸汽通道为沟槽或阵列点柱，采用冲压、挤压或多面刻蚀加工工艺成型。
进一步，吸液芯为具有超亲水特性的微结构，如丝网或编织袋，厚度可根据电芯产热量和电池整体尺寸等参数确定。
进一步，相变传热叠片贴附有绝缘膜。
进一步，相变传热叠片为具有毛细增强的超薄均热板。
进一步，相变传热叠片的尺寸与电芯相匹配，厚度为0.1～2mm，热导率大于800W/mK。
进一步，当电芯产热较大时，相变传热叠片可以通过焊接、嵌入等方式与相变传热壳体紧密连接，使相变传热叠片将热量直接导出到相变传热壳体。
进一步，电芯为叠层式电芯或卷绕式电芯。
进一步，每个叠层式电芯由多个叠片电芯相叠而成。
进一步，每个卷绕式电芯由电芯软片卷绕而成。
总的说来，本实用新型具有如下优点：
相较于现有技术动力电池只能在电池模组底部放置水冷装置而无法快速转移电池热量，本实用新型通过在电芯之间嵌入具有良好的传热性能和均温性能的相变传热叠片，相变传热叠片与电芯相互贴合并且具有大面积的热传导，能够将电池内部产生的热量传导至相变传热壳体，有效提升动力电池的核心热导率。采用相变传热壳体代替传统的电池铝塑外壳，提升了电池内部高度方向的热导率，使得电池内部热量能够均热至整体，从电池内部和外部同时进行更加快速的电池热量转移，降低电池的局部高温，能够实现电池在高倍率充放电时的高效散热与均温。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的立体结构示意图。
图2为本实用新型实施例1的分解示意图。
图3为本实用新型实施例2的立体结构示意图。
图4为本实用新型实施例2的分解示意图。
图中：
1-相变传热壳体；11-内壳体；12-吸液芯；13-外壳体；21-卷绕式电芯；22-叠层式电芯；3-相变传热叠片。
具体实施方式
为了使电池能承受高倍率的充放电速度，应提高电池的核心热导率，通过相变传热的技术对电池各个区域进行均热管理是解决电池极端热失控的可靠方案。相变传热元件如均热板，是通过真空腔体中液汽相变潜热进行高效的热传递，通过工质的蒸发和冷凝带走热量，并通过毛细吸液芯12实现液体回流，从而使得气液循环得以重复进行，维持传热的持续性。
综上，针对方壳动力锂电池的高倍率充放电应用领域，本实用新型提出了一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，利用相变传热技术将电池电芯的铝塑外壳替换成相变传热壳体1，同时在内部电芯之间嵌入相变传热叠片3，可以使动力电池的核心热导率提升十倍以上，实现电池在高倍率充放电时的高效散热与均温。
下面来对本实用新型做进一步详细的说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，包括卷绕式电芯21、相变传热叠片3和相变传热壳体1。
所述卷绕式电芯21由电芯软片卷绕而成，所述相变传热叠片3为具有毛细强化的相变均热板材料，所述相变传热壳体1包括外壳体13、吸液芯12和内壳体11。卷绕式电芯21之间夹有相变传热叠片3，并整体置于相变传热壳体1中。
在本实施例中，相变传热壳体1的侧壁厚度尺寸为1mm，内壳体11、外壳体13的材料为铝，选用吸液芯12为丝网，厚度为0.2mm。
内壳体11外部的四个侧面上均匀分布蒸汽通道，蒸汽通道在内壳体11外侧底部贯通。外壳体13底部具有四周贯通的空腔，并与内壳体11外侧壁的蒸汽通道相连通，作为工质池为内壳体11外侧壁提供工质传输，由此使相变传热壳体1的侧面和底部形成连续的相变传热结构。
内壳体11蒸汽通道为沟槽结构，采用挤压工艺成型。
内壳体11与外壳体13之间填充有吸液芯12，内壳体11与外壳体13顶部边缘通过焊接连接后抽真空并灌注相变工质。
每两个卷绕式电芯21之间夹有一片相变传热叠片3。相变传热叠片3基材为铜，尺寸与电芯相吻合，其厚度为0.5mm，热导率为1500W/mK。
相变传热叠片3各面贴附有绝缘膜，避免均热板与电芯内部包括电极材料、电解液等接触而造成短路。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：
如图3、图4所示，电芯为叠层式电芯22。所述叠层式电芯22由5片叠片电芯重叠而成，每两个叠层式电芯22之间夹有一片相变传热叠片3。
本实用新型具有如下优点：
1.采用相变传热技术，不同于传统风冷和直接水冷的低效性，相变传热叠片3具有良好的传热性能和均温性能。
2.采用超薄相变传热技术作为支撑，在保证相变传热叠片3基本性能的前提下，有效避免了电池模组体积和重量的大幅度增加，同时材料成本和制造成本也大幅度降低。
3.将相变传热叠片3嵌入电芯之间，有效地将电芯中上部产生的热量传导至底部，并经过相变传热壳体1进行散热，使电池整体高度方向上的热导率得以增强。
4.采用相变传热壳体1代替传统的电池铝塑外壳，使得电池内部热量均热至整体，热量得以更高效地通过外部水冷设备散热，更加高效地降低电池的局部高温。
5.在实际生产加工中，可以直接作为电池的制造过程中的基本容器或模具，实现了电池制造的分步式和可替代性，使电池制造过程更加高效便捷。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：包括相变传热壳体和多个电芯，多个电芯紧密并排设于相变传热壳体内，相邻的两个电芯之间设有相变传热叠片，相变传热叠片与相邻的两个电芯之间相互贴合，相变传热叠片与相变传热壳体固接。
2.按照权利要求1所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：相变传热壳体包括内壳体和外壳体，多个电芯设于内壳体内，外壳体套接于内壳体外且与内壳体密封连接形成真空腔体，真空腔体内设有吸液芯且灌注有相变工质。
3.按照权利要求2所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：内壳体外侧壁设有蒸汽通道，蒸汽通道与真空腔体连通。
4.按照权利要求3所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：外壳体底部内侧设有工质池，工质池与蒸汽通道连通。
5.按照权利要求3所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：蒸汽通道为沟槽或阵列点柱，采用冲压、挤压或多面刻蚀加工工艺成型。
6.按照权利要求1所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：吸液芯为具有超亲水特性的丝网或编织袋。
7.按照权利要求1所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：相变传热叠片贴附有绝缘膜。
8.按照权利要求1所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：相变传热叠片为具有毛细增强的超薄均热板。
9.按照权利要求1所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：相变传热叠片厚度为0.1～2mm，热导率大于800W/mK。
10.按照权利要求1所述的一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池，其特征在于：电芯为叠层式电芯或卷绕式电芯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221593430.5U CN217903347U (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221593430.5U CN217903347U (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217903347U true CN217903347U (zh) | 2022-11-25 |
Family
ID=84131611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221593430.5U Active CN217903347U (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217903347U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115692924A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 广东畅能投资控股有限公司 | 具有新型材料体系的锂离子动力电池结构和叠层式电芯 |
-
2022
- 2022-06-24 CN CN202221593430.5U patent/CN217903347U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115692924A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-02-03 | 广东畅能投资控股有限公司 | 具有新型材料体系的锂离子动力电池结构和叠层式电芯 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101326086B1 (ko) | 콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 그것을 포함하는 중대형 전지팩 | |
| CN102356505B (zh) | 具有优良散热特性的电池模块和中型到大型电池组 | |
| CN111883877B (zh) | 一种集风冷和液冷的电动汽车电池热管理装置 | |
| JP5834975B2 (ja) | 電気デバイスモジュール | |
| CN217903347U (zh) | 一种基于相变传热式电芯与壳体结构的动力电池 | |
| CN218632215U (zh) | 电池包、热管理系统及车辆 | |
| CN107275559A (zh) | 电池组装置 | |
| CN210430029U (zh) | 板式加热冷却导热装置及采用该装置的可控温锂电池组 | |
| CN113224408A (zh) | 一种散热性好的大容量电池 | |
| JP2013038001A (ja) | 電池モジュール | |
| CN110556610A (zh) | 一种基于柔性热管的液冷式电池组热管理系统及工作方法 | |
| CN115528349A (zh) | 一种集成热管理结构的单体电池及电池模组 | |
| CN109509852A (zh) | 电池包 | |
| CN210607542U (zh) | 一种基于柔性热管的液冷式电池组热管理系统 | |
| CN102237548B (zh) | 具有内置液冷结构的组合电池 | |
| CN112687975A (zh) | 电子设备及散热方法 | |
| CN215731906U (zh) | 一种电池模组底板液冷集成系统及电池模组 | |
| CN209804852U (zh) | 一种集中散热的电池组散热装置 | |
| CN115714217A (zh) | 一种基于正极集流体传热的叠片式动力电池热管理系统 | |
| CN210182532U (zh) | 一种电池模组 | |
| JP2007299660A (ja) | 電力貯蔵デバイスおよびその温度調節方法 | |
| CN113206322A (zh) | 一种电池包风冷热管复合散热结构 | |
| CN111180827A (zh) | 一种新型的圆柱形锂电池热管理结构 | |
| CN217933959U (zh) | 一种基于相变传热器件的高性能多组软包壳式锂电池结构 | |
| CN105990619A (zh) | 一种具有强化散热功能的动力电池模块 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |