一種具有高效散熱功能的電池的製作方法

2023-07-24 07:31:06

一種具有高效散熱功能的電池的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有高效散熱功能的電池，包括電池單體；貼敷於電池單體兩側的散熱片材；以及包覆在最外層的電池殼體。本實用新型通過在電池單體表面增設相變散熱片材，可及時吸收電池在大電流密度下工作時放出的熱量，維持電池在一定的溫度範圍內工作，有效的提高電池的安全性能和循環壽命。
【專利說明】一種具有高效散熱功能的電池
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電池生產【技術領域】，尤其涉及一種具有高效散熱功能的電池。
【背景技術】
[0002]鋰離了電池具有比能量高、循環壽命長、自放電率低、工作溫度範圍寬、低溫效應好等優點，受到越來越多的關注，也因此成為EV和HEV目前首選的動力蓄電池。散熱問題是鋰離了電池應用於電動車的一個關鍵問題。散熱問題的解決不但可以提高鋰電池的安全性，同時對電池組壽命也會有大幅提升。
[0003]目前，主要採用的散熱方式有:空氣強制對流冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻等冷卻方式。強制空氣冷卻是通過運動產生的風將電池產生的熱量經排風風扇帶走，此方法成本較低，但在系統設計時需考慮散熱片和散熱槽的布局及安裝，較為複雜。液體冷卻是通過液體與外界空氣進行熱交換以實現熱量的導出，但是液體管道的密封不良會導致液體洩漏，對電池系統造成較大損傷。相變材料冷卻由於其成本低廉、質量輕、無額外能量消耗、冷卻效果好，是未來電池熱管理的重要研究方向。
[0004]基於採用相變材料發明的《鋰電池恆溫運行的方法與裝置》，將鋰電池放入該裝置後與相變儲能材料接觸，或與封裝後的相變材料接觸，依靠相變儲能材料的固液相變化時的潛熱來維持鋰電池的最佳工作溫度，減少外界環境溫度對鋰電池的影響，延長鋰電池的使用壽命。此種裝置可在一定程度上控制整體電池的工作溫度，但若要均衡到每一個電池單體的溫度，操作繁雜，並且會造成電池系統的體積大幅增加，降低了電池系統的能量密度，對電池系統綜合性能的提升有較大限制。因此，需要設計一種新電池，克服了現有技術中難以均勻降溫等缺陷。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於，提出一種具有高效散熱功能的電池，以保證電池的壽命。
[0006]本實用新型提出一種具有高效散熱功能的電池，簡單的預處理工藝，將相變材料製作成柔軟的散熱片材，貼敷於電池單體的表面，以實現電池的高效散熱功能。
[0007]本實用新型提出一種具有高效散熱功能的電池，包括:電池單體、貼敷於所述電池單體的兩側的散熱片材、以及包覆在最外層的電池殼體。
[0008]其中，所述電池單體的形狀為方形。
[0009]其中，所述電池單體的電芯呈疊片式或卷繞式設置。
[0010]其中，所述電池單體的長度為300-345mm、寬度為100_120mm。
[0011]其中，所述散熱片材的長度為300-335mm、寬度為100-110mm。
[0012]其中,所述散熱片材厚度為1-2.5mm。
[0013]本實用新型提出一種具有高效散熱功能的電池，通過將不同相變溫度點的相變材料進行篩選，將目標相變材料進行加工製成與電池表面尺寸相適合的片材，貼敷於電池單體的表面，當電池在大電流密度下工作時，電池單體的溫度會迅速上升，貼敷於電池單體表面的相變材料片材會迅速吸收電池單體釋放的熱量，控制電池單體的溫升在一定的範圍內，從而有效的提聞電池的安全性能和循環壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型具有高效散熱功能的電池的結構示意圖。
[0015]圖2為本實用新型具有高效散熱功能的電池與普通電池的4C放電溫度對比示意圖。
[0016]圖3為貼敷有相變材料片材的兩並模塊與普通兩並模塊3C放電時中心區域溫度對比示意圖。
【具體實施方式】
[0017]結合以下具體實施例和附圖，對本實用新型作進一步詳細說明。實施本實用新型的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本實用新型沒有特別限制內容。
[0018]圖1中，1-電池單體，2-散熱片材，3-電池殼體。
[0019]如圖1所示，本實用新型一種具有高效散熱功能的電池，包括電池單體I ;貼敷於電池單體I兩側的散熱片材2 ;以及包覆在最外層的電池殼體3。具中，電池單體I的形狀為方形，長度為300-345臟、寬度為100-120mm，本實施例中採用長度為342臟、寬度為118mm的電池單體I。電池單體I的電芯可以是疊片式，也可以是卷繞式，還可以是其他類似形態。電池單體I的兩側貼敷有散熱片材2，本實施例中散熱片材2使用相變材料，根據電池在大電流密度下的放熱測量、相變材料的相變溫度、相變潛熱、單體電池表面尺寸，計算所需相變材料片材的厚度，一般相變材料長度為300-335mm、寬度為100-110mm、厚度為1-2.5mm,本實施例中採用長度為320mm、寬度為105mm、厚度為1.5mm的相變材料，所製備的相變材料片材厚度較薄，對電池整體體積無較大的改變。散熱片材2是將一種相變材料或多種相變材料按一定比例混合，加熱融化，混合均勻，脫泡處理後注入模具內室溫冷卻成型的。將得到的散熱片材2貼敷於電池單體I的兩側，然後用金屬殼體將貼敷有散熱片材2的電池單體I或電池模塊進行封裝，即製得具有高效散熱功能的電池。
[0020]當電池在大電流密度下工作時，由於電池內部發生各種化學反應，電池單體I的溫度會急劇上升，通過在電池單體I兩側的散熱片材2，其中含有的相變材料使其能夠在電池單體I溫度高於相變材料的相變溫度時吸收環境中的熱量，發生固液相轉變，直至全部相變材料由固態轉變為液態。而當電池溫度重新低於相變材料的相變溫度時，放出吸收的熱量，發生液固相轉變，這種吸熱和放熱功能可使電池溫度在一定時間範圍內保持相對恆定，可將電池的溫度控制在一個較窄的適於電池工作的溫度區間內從而有效地提高電池的安全性能和循環壽命。具體地，適於電池工作的溫度區間通常是以環境溫度為溫度下限，以相變溫度作為溫度上限。其中，相變溫度取決於具體選用的材料。相變材料可以是正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十二烷、48#石蠟、50#石蠟；也可以是兩種或多種石蠟的混合物。
[0021]如圖2所示，單體電池4C放電:無相變材料的電池單體I放電時最高溫度為42°C，而貼敷有相變材料片材的電池單體14C放電最高溫度僅為36.5°C。相變材料片材的設置，可很大程度的降低電池在大電流密度下工作時的溫度。
[0022]如圖3所示，兩並模塊3C放電:不含相變材料的兩並模塊3C放電時內部中心區域最高溫度為43.04°C，而貼敷有相變材料片材的兩並模塊3C放電時內部中心區域的最高溫度僅為38.0I °C，實驗表明，相變材料片材的設置，對模塊內部散熱有顯著改善。
[0023]本實用新型的保護內容不局限於以上實施例。在不背離實用新型構思的精神和範圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點部被包括在本實用新型中，並且以所附的權利要求書為保護範圍。
【權利要求】
1.一種具有高效散熱功能的電池，其特徵在於，包括:電池單體(I);貼敷於所述電池單體(I)兩側的散熱片材(2 );以及包覆在最外層的電池殼體(3 )，所述散熱片材(2 )設置在所述電池單體(I)與所述電池殼體(3 )之間。
2.如權利要求1所述的具有高效散熱功能的電池，其特徵在於，所述電池單體(I)外部形狀為方形。
3.如權利要求1所述的具有高效散熱功能的電池，其特徵在於，所述電池單體(I)的電芯呈疊片式或卷繞式設置。
4.如權利要求1所述的具有高效散熱功能的電池，其特徵在於，所述電池單體(I)的長度為 300_345mm、寬度為 100-120mm。
5.如權利要求1所述的具有高效散熱功能的電池，其特徵在於，所述散熱片材(2)的長度為 300_335mm、寬度為 100-110mmn
6.如權利要求1所述的具有高效散熱功能的電池，其特徵在於，所述散熱片材(2)厚度為 1-2.Smnin
【文檔編號】H01M10/0525GK203398226SQ201320335727
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月9日 優先權日:2013年6月9日
【發明者】李豔, 和祥運, 於洪濤, 陳中軍, 劉風磊, 陳瀝強, 鄧亞明, 葛祥, 梁榮嶸, 曹建航, 趙豪星, 王慧景, 張海林, 陳慧珺 申請人:上海卡耐新能源有限公司