CN220172241U - 一种隔热导热结构、电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种隔热导热结构、电池包和车辆。该隔热导热结构包括换热结构和隔热层，所述隔热层形成相背设置的两个表面，所述换热结构布设于所述隔热层的至少其中一个所述表面，所述换热结构用于与电芯单体进行热交换。

Description

一种隔热导热结构、电池包及车辆

技术领域

本申请涉及电池技术领域，更具体地，本申请涉及一种隔热导热结构、电池包及车辆。

背景技术

电动汽车为了提供充足的动力和理想的续航能力，通常需要搭载高电压高容量的锂离子动力电池。然而，动力电池包里的大量电芯单体在工作过程中会不可避免地发热，尤其是在高倍率充、放电的过程中，如果没有做好对电芯单体的散热，该电芯单体持续升温则会造成热失控甚至是燃烧。另外电芯单体的温度升高会导致其体积膨胀，电芯单体的体积膨胀后容易破裂，而且会形成挤压从而影响到电池包中其他电芯单体，电芯单体的破裂使车辆存在巨大的安全风险。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本申请的一个目的是提供一种隔热导热结构的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种隔热导热结构。该隔热导热结构包括换热结构和隔热层，所述隔热层形成相背设置的两个表面，所述换热结构布设于所述隔热层的至少其中一个所述表面，所述换热结构用于与电芯单体进行热交换。

可选地，所述隔热层的材质为气凝胶。

可选地，所述隔热层为通过静电纺丝工艺制备而成的纳米纤维气凝胶层。

可选地，所述换热结构包括多个换热管，所述隔热层上布设有多个所述换热管，多个所述换热管呈U形结构。

可选地，多个所述换热管并联布设在所述隔热层的其中一个所述表面。

可选地，多个所述换热管位于所述隔热层的同一个表面，多个所述换热管的进口和出口朝向所述表面的同一条边，多个所述换热管相对于所述边的中部由内向外依次布置。

可选地，所述换热管为扁平结构的毛细铜管，所述换热管的厚度小于所述隔热层的厚度。

根据本申请的第二方面，提供了一种电池包。该电池包包括多个电芯单体，在相邻所述电芯单体之间设置有如上所述的隔热导热结构。

可选地，所述隔热层的布设有所述换热管的表面的面积大于所述电芯单体的面积，多个所述隔热导热结构的安装方向一致。

根据本申请的第三方面，提供了一种车辆。该车辆包括如上所述的电池包。

在本申请实施例中，该隔热导热结构通过隔热层实现阻隔相邻电芯单体之间的热传递的，并且通过设置在隔热层至少一个表面的换热结构能对靠近换热结构的电芯单体进行热交换，以满足电芯单体的工作需要。

此外，隔热层和换热结构设置在一起，能够节省空间。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据本申请实施例的隔热导热结构的示意图。

图2是根据本申请实施例的隔热导热结构的换热管布置图。

图3是根据本申请实施例的隔热导热结构的俯视图。

图4是图3的局部放大示意图。

图5是根据本申请实施例的隔热导热结构的隔热层两个表面布设换热管的俯视图。

图6是图5的局部放大示意图。

图7是根据本申请实施例的电池包的俯视图。

附图标记说明：

1、换热管；11、进口；12、出口；2、隔热层；21、第一表面；22、第二表面；3、电芯单体；4、电池包；5、冷却液。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本申请的一个实施例，提供了一种隔热导热结构。如图1、图3和图4所示，包括换热结构和隔热层2，所述隔热层2形成相背设置的两个表面，所述换热结构布设于所述隔热层2的至少其中一个所述表面，所述换热结构用于与电芯单体3进行热交换。

如图1所示，该隔热导热结构包括换热结构和隔热层2。换热结构用于散热。隔热层2用于阻隔热量传递。隔热层2形成的相背设置的两个表面为第一表面21和第二表面22。换热结构可以设置在隔热层2的第一表面21或者第二表面22。也可以在隔热层2的两个表面分别设置换热结构。

如图1、图3和图4所示，当换热结构设置在隔热层2的其中一个表面，即，第一表面或第二表面。例如，换热结构设置在隔热层2的第一表面21。隔热层2的第一表面21与导出电芯单体3的热量，或者向电芯单体3导入热量。隔热层2的第二表面22用于阻隔相邻电芯单体3之间的热量传递，避免单个的电芯单体3热失控时影响相邻电芯单体3温度。

当然，在本申请实施例中换热结构与隔热层2并不限于上述结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，如图5和图6所示，在隔热层2的两个表面分别设置换热结构。隔热层2两个表面上的换热结构完全错开进行布设。隔热导热结构可对相邻的两个电芯单体3进行热交换。而且错开设置两个表面的换热结构，可以阻隔相邻两个电芯单体3之间的热传递。

另外，换热结构不仅可以导出电芯单体3的热量，还可以向电芯单体3导入热量。例如，在冬季时，电芯单体3温度较低。通过向换热结构内注入高温液体使电芯单体3表面升温。

在本申请实施例中，该隔热导热结构通过隔热层2实现阻隔相邻电芯单体3之间的热传递的，并且通过设置在隔热层2至少一个表面的换热结构能对靠近换热结构的电芯单体3进行热交换，以满足电芯单体3的工作需要。

此外，隔热层2和换热结构设置在一起，能够节省空间。

在一个例子中，所述隔热层2的材质为气凝胶。

气凝胶具有凝胶的性质。通过气凝胶使相邻的电芯单体3实现连接，并且使换热管1粘接在隔热层2上与电芯单体紧密贴合。气凝胶不仅能够实现粘接，还能阻隔相邻电芯单体3之间的热传递，起到隔热的作用。

此外，气凝胶密度小，重量轻，通过将气凝胶设置在相邻的电芯单体3之间，使隔热导热结构整体轻量化。

当然，在本申请实施例中隔热层2并不限于上述材质，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一个例子中，所述隔热层2为通过静电纺丝工艺制备而成的纳米纤维气凝胶层。

通过静电纺丝工艺制备而成的纳米纤维气凝胶层呈微透明的状态，且具有一定弹性。纳米纤维气凝胶层不仅可以防止热扩散，还可以为相邻的电芯单体3之间提供缓冲。例如，当单个电芯单体3温度升高甚至热失控时例如，温度升高速度≥1℃/s，此电芯单体3的体积会膨胀，此电芯单体3体积膨胀会对相邻的电芯单体3造成挤压。此时，弹性气凝胶层设置于相邻电芯单体3之间，则可以为体积膨胀的电芯单体3提供缓冲，避免电芯单体3之间过度挤压形成破损，造成安全风险。

当然，在本申请实施例中纳米纤维气凝胶层并不限于上述作用，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，纳米纤维气凝胶层易于剥离。在剥离纳米纤维气凝胶层时，能减少电芯单体3上的残留，从而延长电芯单体3的使用寿命。

当然，在本申请实施例中隔热层2并不限于上述结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，隔热层2还可以是气凝胶保温隔热复合板等。

在一个例子中，所述换热结构包括多个换热管1，所述隔热层2上布设有多个所述换热管1，多个所述换热管1呈U形结构。

如图1和图2所示，换热结构用于传送换热媒介，以将电芯本体3的热量导出。换热结构被配置为换热管1。多个换热管1布设在隔热层2上，可以为隔热层2提供一定的机械强度。多个换热管1呈U形分布于隔热层2上，可以使换热管1与相邻电芯单体3表面的接触面积加大，提高热交换效率。

当然，在本申请实施例中换热结构并不限于上述结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，换热结构还可以为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、板式换热器或管壳式换热器等。

当然，在本申请实施例中纳米纤维气凝胶层并不限于上述作用，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，多个所述换热管1还可以呈n形或C形等结构。

在一个例子中，多个所述换热管1并联布设在所述隔热层2的其中一个所述表面。

如图1和图2所示，每个换热管1的走向都呈U形结构。多个换热管1呈堆叠状布设在隔热层2的第一表面21。当电芯单体3温度过高或快速升温时，通过向换热管1内注入冷却液5，冷却液5通过流入换热管1，多个换热管1内同时注入冷却液5，以使冷却液5通过换热管1带走来自电芯单体3的热量。

需要说明的是，每个换热管1都具有进口11和出口12。上述的并联布设为：每个换热管1的进口12均连接同一根进液管，并且，每个换热管1的出口12均连接同一根出液管。也就是说，同一根进液管同时向多个换热管1供液，每个换热管1内输出的液体流向同一根出液管。多个换热管1之间并无串联关系。

当然，在本申请实施例中换热管1并不限于上述作用，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，通过换热管1还可以向电芯单体3提供热量。

在一个例子中，多个所述换热管1位于所述隔热层2的同一个表面，多个所述换热管1的进口11和出口12朝向所述表面的同一条边，多个所述换热管1相对于所述边的中部由内向外依次布置。

如图1和图2所示，多个换热管1的长度不同。多个换热管1呈U形堆叠布设在隔热层2的其中一个表面。在该表面上，多个换热管1的进口11与出口12的朝向方向相同，均朝向该表面的同一条边。以该边垂直所述表面的垂线为中心，换热管1呈对称状套设与该表面。例如，以该边在该表面的中垂线为中心，换热管1对称分布于该表面，并且多个换热管1套设分布于该表面。换热管1的长度由内向外依次增加，也就是说，换热管1的进口11和出口12距离中垂线越远，换热管1越长。冷却液5通过进口11流入换热管1。多个换热管1内同时注入冷却液5，以使冷却液5充分带走来自电芯单体3的热量。

在一个例子中，所述换热管1为扁平结构的毛细铜管，所述换热管1的厚度小于所述隔热层2的厚度。

如图3至图6所示，换热管1呈扁平状。扁平结构的换热管1与电芯单体3表面的接触面积大，有利于加快热交换速度。换热管1为毛细铜管。毛细铜管厚度小，有利于提高热交换效率。

如图3至图6所示，换热管1为扁平结构，换热管1的较小端的直径为0.4mm-2mm。隔热层2厚度为3mm。换热管1设置在隔热层2的其中一个表面。

也就是说，如图3至图4所示，当换热管1布设于隔热层2的第一表面21时，位于隔热层2一侧且与换热管1相贴的电芯单体3为第一电芯单体3，位于隔热层2另一侧且与远离换热管1的电芯单体3为第二电芯单体3。当第一电芯单体3温度升高时，通过向换热管1内注入冷却液5对第一电芯单体3进行散热降温。同时隔热层2对第一电芯单体3的热量进行阻隔，防止第一电芯单体3的温度扩散至第二电芯单体3，以避免第一电芯单体3发生更严重的热失控问题，进而影响到第二电芯单体3。

在一个例子中，所述换热管1至少部分嵌入所述隔热层2的一个表面。

如图3至图6所示，换热管1为扁平结构。换热管1布设于隔热层2表面，换热管1的其中一个表面呈裸露状，换热管1裸露的表面可以直接与电芯单体3进行紧密贴合。换热管1表面与电芯单体3表面直接接触，可有效提高热交换效率。

当然，在本申请实施例中换热管1与隔热层2的连接并不限于上述结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，换热管1可以凸出于隔热层2的第一表面21或第二表面22。当然，如果隔热层2的两个表面均布设有换热管1，隔热层2的两个表面上的换热管1均可凸出于所在隔热层2的表面。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种电池包4。该电池包4包括多个电芯单体3，在相邻所述电芯单体3之间设置有如上所述的隔热导热结构。

如图7所示，该隔热导热结构适用于电池包4。该隔热导热结构设置在相邻的电芯单体3之间。

具体的说，隔热导热结构为带有换热管1的气凝胶层。电芯单体3一侧与隔热导热结构的第一表面21紧密贴合，即，电芯单体3一侧与隔热层2带有换热管1的一面紧密贴合，以对电芯单体3进行热交换。电芯单体3另一侧与另一隔热导热结构的第二表面22紧密贴合，即，电芯单体3另一侧与另一隔热层2未设置有换热管1的一面紧密贴合，以防止电芯单体3的热量扩散而影响相邻的电芯单体3。

在一个例子中，所述隔热层2的布设有所述换热管1的表面的面积大于所述电芯单体3的面积，所述电池包4包括多个所述隔热导热结构，多个所述隔热导热结构的安装方向一致。

如图1和图7所示，隔热层2呈矩形。隔热层2设置于相邻的电芯单体3之间。隔热层2的作用是阻隔相邻的电芯单体3之间的热传递。当隔热层2与电芯单体3相接触的表面的面积过小则不能有效阻挡热量的扩散。在本实施例中，隔热层2与电芯单体3相接触的表面超出电芯单体3与隔热层2相接触的表面的四周2mm，换热管1的长度尺寸与电芯单体3的长度相同，也就是说，换热管1的长度尺寸为沿隔热层2的长度方向的尺寸。隔热层2面积大于电芯单体3的面积，不仅可以有效阻止热量扩散，还利于增大换热管1的布设面积，换热管1布设的面积大则有效提高热交换效率。

具体地说，如图1至图7所示，例如，电池包4包括第一电芯单体、第一隔热导热结构、第二电芯单体、第二隔热导热结构和第三电芯单体。所述第一电芯单体、所述第一隔热导热结构、所述第二电芯单体、所述第二隔热导热结构和所述第三电芯单体依次紧密贴合。其中，所述第一隔热导热结构和所述第二隔热导热结构均为单面布设换热管1。

也就是说，第一电芯单体一侧与第一隔热导热结构的有换热管1的表面紧密贴合。第二电芯单体的一侧与第一隔热导热结构的无换热管1的表面紧密贴合。第二电芯单体的另一侧与第二隔热导热结构的有换热管1的表面紧密贴合。第三电芯单体的一侧与第二隔热导热结构的无换热管1的表面紧密贴合。其中，第一隔热导热结构对第一电芯单体进行散热，防止第二电芯单体的热量扩散至第一电芯单体。第二隔热导热结构对第二电芯单体进行散热，防止第三电芯单体的热量扩散至第二电芯单体。即，每个电芯单体一侧紧密贴合有换热管1进行散热，且每个电芯单体的另一面贴合另一隔热层2阻止热量消散。

每个电芯单体3一侧在通过隔热导热结构的换热管1进行散热的时，该电芯单体3的另一侧通过另一隔热导热结构的隔热层2就那些隔热，避免该电芯单体3发生热失控时影响周围的电芯单体3。而且通过隔热导热结构还能缓解电芯单体3在充/放电过程中发生的体积膨胀，以确保电池包4整体的安全性和结构强度。

此外，通过静电纺丝法制备的纳米纤维气凝胶层密度小，保证了电芯单体3之间的轻量化设计，可以实现更高的电池包4能量密度。

根据本申请的又一个实施例，提供了一种车辆。该车辆包括如上所述的电池包。

该隔热导热结构适用于车辆的电池包4。

当然，该隔热导热结构并不限于车辆的电池包4，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

本申请的隔热导热结构具有隔热、散热以及缓冲三项功能。当电池包4正常工作时，则隔热导热结构起到缓冲的作用。当电池包4中的单个电芯单体3温度过高时，位于换热管1中的冷却液5开始流动，对电芯单体3进行冷却散热，隔热层2则起到隔热作用，以确保整个电池包4的热稳定。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种隔热导热结构，其特征在于，包括换热结构和隔热层(2)，所述隔热层(2)形成相背设置的两个表面，所述换热结构布设于所述隔热层(2)的至少其中一个所述表面，所述换热结构用于与电芯单体(3)进行热交换；

所述换热结构包括多个换热管(1)，所述隔热层(2)上布设有多个所述换热管(1)，多个所述换热管(1)呈U形结构。

2.根据权利要求1所述的隔热导热结构，其特征在于，所述隔热层(2)的材质为气凝胶。

3.根据权利要求2所述的隔热导热结构，其特征在于，所述隔热层(2)为通过静电纺丝工艺制备而成的纳米纤维气凝胶层。

4.根据权利要求1所述的隔热导热结构，其特征在于，多个所述换热管(1)并联布设在所述隔热层(2)的其中一个所述表面。

5.根据权利要求4所述的隔热导热结构，其特征在于，多个所述换热管(1)位于所述隔热层(2)的同一个表面，多个所述换热管(1)的进口(11)和出口(12)朝向所述表面的同一条边，多个所述换热管(1)相对于所述边的中部由内向外依次布置。

6.根据权利要求1所述的隔热导热结构，其特征在于，所述换热管(1)为扁平结构的毛细铜管，所述换热管(1)的厚度小于所述隔热层(2)的厚度。

7.一种电池包，其特征在于，包括多个电芯单体(3)，在相邻所述电芯单体(3)之间设置有如权利要求1-6中的任意一项所述的隔热导热结构。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述隔热层(2)的布设有所述换热管(1)的表面的面积大于所述电芯单体(3)的面积，多个所述隔热导热结构的安装方向一致。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求7-8中的任意一项所述的电池包。