CN218299922U - 一种均衡散热的动力电池模组及单体电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种均衡散热的动力电池模组及单体电池，包括若干个并排组成模组的单体电池，单体电池包括壳体和裸电芯，壳体内部形成有密封腔室，密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔，裸电芯装配在密封腔室内，且内腔内用于填充冷却介质。在壳体的壳壁分别设有连通内腔的进液口和出液口，并设有若干个输液管分别将模组的若干个进液口和若干个出液口连接。本实用新型利用冷却介质包覆在裸电芯的外侧，全方位对裸电芯进行降温，并利用输液管分别将若干个进液口和出液口相连，使若干个单体电池的壳壁内腔相互连通，从而使单个电芯产生的热量，可通过输液管内的冷却介质迅速导出，并形成热循环，以均衡模组整体的热量，达到提高模组散热的效果。

Description

一种均衡散热的动力电池模组及单体电池

技术领域

本实用新型涉及动力电芯技术领域，具体涉及一种均衡散热的动力电池模组及单体电池。

背景技术

锂离子电池因其优异的性能已经在新能源汽车领域获得大量应用。方形电芯由于结构简单，机械强度高，不易出现漏液等风险，目前方形电芯已占据市场主导地位。在电芯化学体系没有改变的前提下，为进一步提升模组的能量密度，电芯设计成更薄更长的结构，如刀片电芯等。随着电芯越做越长，越做越大，电芯散热问题，会严重影响电芯的使用寿命。

目前，模组散热常规做法是在电芯壳体外侧底部设置冷却液，实现模底部散热，但其只能一定程度解决电芯底部的散热问题，多个电芯成组后，电芯四周侧壁得不到有效散热而膨胀，导致失效。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种均衡散热的动力电池模组及单体电池，以解决现有技术中组成模组的电芯因四周侧壁得不到有效散热而导致电芯膨胀甚至失效的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

本实用新型提供一种均衡散热的动力电池模组，包括若干个并排的单体电池，所述单体电池包括壳体和裸电芯，所述壳体的内部形成有密封腔室，且所述密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔，所述裸电芯装配在所述密封腔室内，所述内腔内用于添加冷却介质，在所述壳体的壳壁上设有连通所述内腔的进液口和连通所述内腔的出液口；

所述动力电池模组还包括第一输液管和第二输液管，若干个所述单体电池上的进液口分别与第一输液管连接，若干个所述单体电池上的出液口分别与第二输液管连接。

进一步地，所述壳体包括壳身和顶盖，所述壳身呈顶部开口的箱体结构，所述壳身的四周及底部的壳壁均具有封闭的所述内腔，且所述壳身四周及底部壳壁的所述内腔呈连通设置，所述进液口和所述出液口设置在所述壳身上，所述顶盖固接在所述壳身的顶开口上并与所述壳身围设形成所述密封腔室。

进一步地，所述壳身的壳壁包括连接在一起的外壳层和内壳层，且所述外壳层和所述内壳层之间形成封闭的内腔。

进一步地，所述进液口开设在所述壳身一侧的外壳层上，所述出液口开设在所述壳身相对所述进液口位置一侧的所述外壳层上。

进一步地，所述进液口设置在所述外壳层靠近所述壳身底部的壳壁上，所述出液口设置在所述外壳层靠近所述壳身顶部开口的壳壁上。

进一步地，所述第一输液管和第二输液管均为两端封闭的管状结构，且所述第一输液管的管体上沿其长度方向开设有若干个用于对接所述进液口的出液接口部，所述第二输液管的管体上沿其长度方向开设有若干个用于对接所述出液口的进液接口部。

进一步地，相邻的两个所述单体电池，其中一个所述单体电池的进液口与另一个所述单体电池的出液口位于同侧，使所述动力电池模组的一侧交错设置若干个所述进液口和若干个所述出液口，在所述动力电池模组的两侧分别设置一根所述第一输液管，且两根所述第一输液管分别连接同侧的若干个所述进液口，在所述动力电池模组的两侧分别设置一根所述第二输液管，且两根所述第二输液管分别连接同侧的若干个所述出液口；

所述动力电池模组还包括第一连通管和第二连通管，所述第一连通管连通所述动力电池模组两侧的所述第一输液管，所述第二连通管连通所述动力电池模组两侧的所述第二输液管。

进一步地，所述动力电池模组还包括冷却压缩泵、出液管以及进液管，所述第一连通管与所述冷却压缩泵的出液端通过所述出液管连接，所述第二连通管与所述冷却压缩泵的进液端通过所述进液管连接。

进一步地，所述内腔内固定有冷却板，所述冷却介质填充在所述冷却板内。

本实用新型还提供一种单体电池，所述单体电池为上述一种均衡散热的动力电池模组中的单体电池。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具备以下有益效果：

本实用新型通过对传统的电芯结构进行改进，设置主要由壳体和裸电芯组成的单体电池，利用密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔，将冷却介质设置在内腔内，使冷却介质能够完全包覆在裸电芯的外侧，且不需要将裸电芯浸泡在冷却液中，从而全方位对裸电芯进行降温，确保裸电芯的散热效率，同时基于若干个该结构的单体电池组成模组，利用若干个输液管分别将若干个单体电池的进液口和出液口相连，使若干个单体电池的壳壁内腔之间都是相互连通的，从而使单个裸电芯产生的热量，可通过输液管内的高导热材料迅速导出，并在所有单体电池之间形成热循环，以均衡模组整体的热量，达到提高模组散热的效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种动力电池模组的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种动力电池模组的单体电池结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种动力电池模组的壳壁内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种动力电池模组的带冷却压缩泵的模组结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种动力电池模组的冷却板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种动力电池模组的无进液口和出液口的单体电池结构示意图。

附图中各标记表示如下：

1、单体电池；11、壳体；111、壳身；112、顶盖；113、进液口；114、出液口；13、外壳层；14、内壳层；2、内腔；3、第一输液管；31、出液接口部；32、第一连通管；4、第二输液管；41、进液接口部；42、第二连通管；5、冷却压缩泵；6、出液管；7、进液管；8、冷却板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

由于传统组成模组的电芯因四周侧壁得不到有效散热而容易导致电芯膨胀甚至失效。本实用新型设置的单体电池，利用密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔，将冷却介质设置在内腔内，使冷却介质能够完全包覆在裸电芯的外侧，从而全方位对裸电芯进行降温，同时基于若干个该结构的单体电池组成模组，利用若干个输液管分别将若干个单体电池的进液口和出液口相连，使若干个单体电池的壳壁内腔之间都是相互连通的，从而使单个裸电芯产生的热量，可通过输液管内的高导热材料迅速导出，并在所有单体电池之间形成热循环，以均衡模组整体的热量，达到提高模组散热的效果。

下面通过实施例对本实用新型的方案进行详细说明。

实施例

如图1和图2所示，本实用新型提供一种均衡散热的动力电池模组，包括若干个并排的单体电池1。单体电池1包括壳体11和裸电芯。壳体11的内部形成有密封腔室，且密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔2(结合图3所示)。裸电芯装配在密封腔室内，且内腔2内用于添加冷却介质。

进一步地，壳体11包括壳身111和顶盖112。壳身111呈顶部开口的箱体结构，其四周及底部的壳壁均具有封闭的内腔2，且壳身111四周及底部壳壁的内腔呈连通设置。顶盖112固接在壳身111的顶开口上并与壳身111围设形成壳体11内的密封腔室。其中，壳身111的壳壁包括连接在一起的外壳层13和内壳层14(结合图3所示)，且外壳层13和内壳层14之间形成封闭的内腔2。

在壳体11的壳壁上设有连通内腔2的进液口113和连通内腔2的出液口114。具体地，进液口113开设在壳身111一侧的外壳层13上，出液口114开设在壳身111相对进液口113位置一侧的外壳层13上。其中，进液口113和出液口114可以布置在外壳层13的任意部位(外壳层13的四个侧面及底面任选一位置布设即可)。优选地，进液口113设置在外壳层13靠近壳身111底部的壳壁上，出液口114设置在外壳层13靠近壳身111顶部开口的壳壁上。

动力电池模组还包括第一输液管3和第二输液管4。若干个单体电池1上的进液口113分别与第一输液管3连接，若干个单体电池1上的出液口114分别与第二输液管4连接。

进一步地，第一输液管3和第二输液管4均为两端封闭的管状结构，且第一输液管3的管体上沿其长度方向开设有若干个用于对接进液口113的出液接口部31，第二输液管4的管体上沿其长度方向开设有若干个用于对接出液口114的进液接口部41。优选的，第一输液管3和第二输液管4可以是整体分叉或者多节小管相连，可以为软管或硬管，材质为PP、PE、PVC等塑胶或者铝金属材质。

通过上述结构的设置，由若干个单体电池1排列组成模组，利用密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔2，使冷却介质能够完全包覆在裸电芯的外侧，以全方位对裸电芯进行降温，并利用若干个输液管分别将若干个单体电池1的进液口113和出液口114相连，使若干个单体电池1的壳壁内腔2之间都是相互连通的，从而使单个裸电芯产生的热量，可通过输液管内的高导热材料迅速导出，并在所有单体电池1之间形成热循环，以均衡模组整体的热量，达到提高模组散热的效果。

进一步地，相邻的两个单体电池1，其中一个单体电池1的进液口113与另一个单体电池1的出液口114位于同侧，使动力电池模组的一侧交错设置若干个进液口113和若干个出液口114。在动力电池模组的两侧分别设置一根第一输液管3，且两根第一输液管3分别连接同侧的若干个进液口113；在动力电池模组的两侧分别设置一根第二输液管4，且两根第二输液管4分别连接同侧的若干个出液口114。其中，动力电池模组还包括第一连通管32和第二连通管42(参考图4)。第一连通管32连通动力电池模组两侧的第一输液管3，第二连通管42连通动力电池模组两侧的第二输液管4。通过该结构的设置，利用相邻两个单体电池1的反向设置，使动力电池模组两侧可以同时进行多个单体电池1的冷却介质循环，从而缩短冷却液达到若干个单体电池1的时间，以提高冷却效率。

其中，冷却介质为高导热材料，可以为导热气体或导热液体。例如：导热气体可选择如氦气、氦气与其它气体的混合气，其导热系数大于0.1W/(mk)；导热液体可选择为如水、聚乙二醇等，其导热系数大于0.5W/(mk)。

一种优选的实施方式为：如图4所示，动力电池模组还包括冷却压缩泵5、出液管6以及进液管7。冷却压缩泵5设置在动力电池模组的一端，第一连通管32与冷却压缩泵5的出液端通过出液管6连接，第二连通管42与冷却压缩泵5的进液端通过进液管7连接。通过该结构的设置，利用冷却压缩泵5，使冷却介质从出液管6流出冷却压缩泵5，从进液管7流入冷却压缩泵5，以便于形成冷却介质的循环，使每个单体电池1的热量均可通过管内的冷却介质吸收，达到温度均衡，有效降低模组热量。

一种优选的实施方式为：结合图5所示，在壳体11的壳壁内腔2内固定有冷却板8，冷却介质填充在冷却板8内。由此组成的动力电池模组，使单个的单体电池1的热量可通过冷却板8快速导出，达到降低模组热量的效果。优选的，冷却板8也可以替换为蛇形管，其原理一样。

一种优选的实施方式为：结合图6所示，单体电池1上无进液口113和出液口114设置，直接在壳体11的壳壁内腔2内充入冷却介质，由此单体电池1组成的动力电池模组，使单个的单体电池1内部的热量直接通过内腔2的冷却介质快速导出，达到降低模组热量的效果。

本实用新型还提供一种单体电池1，该单体电池1为上述实施例所述动力电池模组中的单体电池1。

本实用新型设置主要由壳体11和裸电芯组成的单体电池1，利用密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔2，将冷却介质充入内腔2内，使冷却介质能够完全包覆在裸电芯的外侧，且不需要将裸电芯浸泡在冷却液中，从而全方位对裸电芯进行降温，确保裸电芯的散热效率，同时基于若干个该结构的单体电池1组成模组，利用若干个输液管分别将若干个单体电池1的进液口113和出液口114相连，使若干个单体电池1的壳壁内腔2之间都是相互连通的，从而使单个裸电芯产生的热量，可通过输液管内的高导热材料迅速导出，并在所有单体电池1之间形成热循环，以均衡模组整体的热量，达到提高模组散热的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述动力电池模组包括若干个并排的单体电池，所述单体电池包括壳体和裸电芯，所述壳体的内部形成有密封腔室，且所述密封腔室四周的壳壁具有封闭的内腔，所述裸电芯装配在所述密封腔室内，所述内腔内用于添加冷却介质，在所述壳体的壳壁上设有连通所述内腔的进液口和连通所述内腔的出液口；

所述动力电池模组还包括第一输液管和第二输液管，若干个所述单体电池上的进液口分别与第一输液管连接，若干个所述单体电池上的出液口分别与第二输液管连接。

2.根据权利要求1所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述壳体包括壳身和顶盖，所述壳身呈顶部开口的箱体结构，所述壳身的四周及底部的壳壁均具有封闭的所述内腔，且所述壳身四周及底部壳壁的所述内腔呈连通设置，所述进液口和所述出液口设置在所述壳身上，所述顶盖固接在所述壳身的顶开口上并与所述壳身围设形成所述密封腔室。

3.根据权利要求2所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述壳身的壳壁包括连接在一起的外壳层和内壳层，且所述外壳层和所述内壳层之间形成封闭的内腔。

4.根据权利要求3所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述进液口开设在所述壳身一侧的外壳层上，所述出液口开设在所述壳身相对所述进液口位置一侧的所述外壳层上。

5.根据权利要求4所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述进液口设置在所述外壳层靠近所述壳身底部的壳壁上，所述出液口设置在所述外壳层靠近所述壳身顶部开口的壳壁上。

6.根据权利要求1所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述第一输液管和第二输液管均为两端封闭的管状结构，且所述第一输液管的管体上沿其长度方向开设有若干个用于对接所述进液口的出液接口部，所述第二输液管的管体上沿其长度方向开设有若干个用于对接所述出液口的进液接口部。

7.根据权利要求4所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：相邻的两个所述单体电池，其中一个所述单体电池的进液口与另一个所述单体电池的出液口位于同侧，使所述动力电池模组的一侧交错设置若干个所述进液口和若干个所述出液口，在所述动力电池模组的两侧分别设置一根所述第一输液管，且两根所述第一输液管分别连接同侧的若干个所述进液口，在所述动力电池模组的两侧分别设置一根所述第二输液管，且两根所述第二输液管分别连接同侧的若干个所述出液口；

所述动力电池模组还包括第一连通管和第二连通管，所述第一连通管连通所述动力电池模组两侧的所述第一输液管，所述第二连通管连通所述动力电池模组两侧的所述第二输液管。

8.根据权利要求7所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述动力电池模组还包括冷却压缩泵、出液管以及进液管，所述第一连通管与所述冷却压缩泵的出液端通过所述出液管连接，所述第二连通管与所述冷却压缩泵的进液端通过所述进液管连接。

9.根据权利要求1所述的一种均衡散热的动力电池模组，其特征在于：所述内腔内固定有冷却板，所述冷却介质填充在所述冷却板内。

10.一种单体电池，其特征在于：所述单体电池为权利要求1-9任意一项所述的单体电池。

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