一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，包括電池模塊箱體、箱體頂蓋和高導(dǎo)熱相變板材。其所述板材由若干片高導(dǎo)熱石墨薄膜與復(fù)合相變材料/高導(dǎo)熱塑料合成的復(fù)合材料通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制而成。所述板材開(kāi)有陣列排布的若干個(gè)孔，用于多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)的單體電池。其特征在于每個(gè)單體電池的表面都能與板材截面方向緊密接觸，減小接觸熱阻。通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制技術(shù)，使所述板材由石墨薄膜與復(fù)合材料通過(guò)三明治形式壓制出來(lái)，實(shí)現(xiàn)石墨薄膜與復(fù)合材料融合后的一致性。該板材外包裹導(dǎo)熱絕緣的薄膜，保證電池模組與外界電絕緣良好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池模塊，尤其涉及一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊。【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，來(lái)自全球人口與能源的矛盾問(wèn)題日益突出。交通業(yè)作為市場(chǎng)最大的行業(yè)之一，電動(dòng)汽車(chē)的出現(xiàn)備受各界同行關(guān)注。中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)從無(wú)到有，技術(shù)處于持續(xù)進(jìn)步狀態(tài)，建立起了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)體系。然而，電動(dòng)汽車(chē)電池的兩個(gè)核心問(wèn)題一一續(xù)駛里程和安全性問(wèn)題，制約著電動(dòng)汽車(chē)是否能產(chǎn)業(yè)化。動(dòng)力電池運(yùn)行時(shí)，隨著外界熱與電擾動(dòng)，放熱反應(yīng)進(jìn)行，溫度上升，當(dāng)達(dá)到電池內(nèi)部材料的反應(yīng)溫度點(diǎn)時(shí)會(huì)激發(fā)新的放熱反應(yīng)，從而使溫度繼續(xù)上升。無(wú)節(jié)制地使用動(dòng)力電池嚴(yán)重影響其電性能、循環(huán)壽命導(dǎo)致續(xù)駛里程不斷降低，缺乏由于缺乏散熱，溫度過(guò)高的電池會(huì)導(dǎo)致燃燒、甚至爆炸等危害。
[0003]為解決電池在高、低溫情況下工作而引起熱失控問(wèn)題，提升電池模組整體性能，電池?zé)峁芾砑夹g(shù)成為社會(huì)各界焦點(diǎn)。熱管理可分為三大類(lèi):空氣冷卻、液體冷卻以及相變材料 (PCM)冷卻。采用空氣冷卻能在一定程度對(duì)電池降溫，但是隨著對(duì)電池散熱要求增加，只有單純的強(qiáng)制風(fēng)冷無(wú)法滿足對(duì)電池降溫的需求；根據(jù)對(duì)流傳熱理論，采用液體冷卻效果極好， 但是考慮其系統(tǒng)復(fù)雜、防漏密封要求高、需要額外增壓栗和管道實(shí)現(xiàn)循環(huán)等因素，工藝成本高；利用相變材料在相變區(qū)間的高潛熱及溫度穩(wěn)定特性，能使電池模組在穩(wěn)定的工作溫度區(qū)間工作，但是其高蓄熱能力導(dǎo)致熱能難以對(duì)外傳遞。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于改進(jìn)上述現(xiàn)有相變材料技術(shù)用于電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的不足，提供一種具有強(qiáng)化散熱功能電池模塊的制造工藝，該系統(tǒng)具有優(yōu)良的向外散熱能力，反應(yīng)時(shí)間短，能高效及時(shí)解決動(dòng)力電池高溫散熱，能量循環(huán)利用等技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案了來(lái)實(shí)現(xiàn)一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，包括電池模塊箱體、箱體頂蓋和高導(dǎo)熱相變板材(下稱(chēng)板材)，其板材由若干片高導(dǎo)熱石墨薄膜(下稱(chēng)石墨薄膜)與復(fù)合相變材料/高導(dǎo)熱塑料合成的復(fù)合材料通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制而成，板材開(kāi)有陣列排布的若干個(gè)孔，用于多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)的單體電池。其特征在于每個(gè)單體電池的表面都能與板材截面方向緊密接觸，減小接觸熱阻。通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制技術(shù)，使板材由石墨薄膜與復(fù)合材料通過(guò)三明治形式壓制出來(lái)，實(shí)現(xiàn)石墨薄膜與復(fù)合材料融合后的一致性。該板材外包裹導(dǎo)熱絕緣的薄膜，保證電池模組與外界電絕緣良好。
[0006]所述電池模塊箱體為密封的實(shí)心板，頂蓋密封。
[0007]所述箱體兩側(cè)開(kāi)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，其高度與板材總厚度一致，該設(shè)計(jì)主要用于熱量的及時(shí)散逸。
[0008]所述石墨薄膜通過(guò)公母模具壓制而成，其中薄膜中間開(kāi)有陳列排布的若干個(gè)孔， 用于放置相應(yīng)尺寸的動(dòng)力電池。
[0009]所述復(fù)合材料由不同規(guī)格有機(jī)相變材料以及高導(dǎo)熱塑料顆粒按一定比例合成， 相變溫度區(qū)間在30°C至100°C可調(diào)，保證電池在穩(wěn)定溫度下正常工作。其中復(fù)合材料中間開(kāi)有陳列排布的若干個(gè)孔，尺寸與石墨薄膜一致所述高導(dǎo)熱相變板材根據(jù)需求由若干石墨薄膜與復(fù)合材料堆疊壓制而成。
[0010]所述高導(dǎo)熱相變板材的密實(shí)性與一致性通過(guò)通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0011]所述高導(dǎo)熱相變板材的實(shí)際用量及成分配方，根據(jù)實(shí)際電池模組的總產(chǎn)熱量與使用條件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)計(jì)算。
[0012]所述高導(dǎo)熱相變板材與單體電池通過(guò)絕緣導(dǎo)熱介質(zhì)緊密配合，外部采用絕緣導(dǎo)熱膠布包裹，可起熱量散逸、與外界電絕緣以及固定電池模組與板材的作用。
[0013]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種高導(dǎo)熱相變板材，巧妙的和動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)一體化，采用高導(dǎo)熱石墨薄膜與復(fù)合相變材料/高導(dǎo)熱塑料合成的復(fù)合材料的制造工藝，解決了普遍相變材料蓄熱能力強(qiáng)、對(duì)外散熱能力差的現(xiàn)狀。該板材能將電池運(yùn)行工況下所產(chǎn)的熱量快速吸收，并且能在穩(wěn)定溫度區(qū)間的同時(shí)，通過(guò)石墨薄膜，把熱量迅速散逸。該帶有高導(dǎo)熱相變板材的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)具有極快的向外散熱能力，反應(yīng)時(shí)間短，并且石墨薄膜與復(fù)合材料表面通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的制造工藝實(shí)現(xiàn)緊密接觸，能高效及時(shí)解決動(dòng)力電池高溫散熱，能量循環(huán)利用等技術(shù)問(wèn)題。
[0014]本發(fā)明的電池模組箱體進(jìn)出風(fēng)口可根據(jù)電池模塊總產(chǎn)熱以及整車(chē)設(shè)計(jì)需要有所調(diào)整。
[0015]本發(fā)明中，利用高導(dǎo)熱相變板材的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，動(dòng)力電池不但能在高溫工況下及時(shí)散熱，還能在低溫工況下加熱模塊以保持恒定的工作溫度。
[0016]本發(fā)明具有節(jié)能、高效、一體化、運(yùn)行穩(wěn)定、功能多樣等優(yōu)點(diǎn)，適用于動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)設(shè)備，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
[0017]【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明基于高導(dǎo)熱相變板材動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。
[0019]圖2為本發(fā)明基于圖1的復(fù)合材料與石墨薄膜爆炸視圖。
[0020]圖3為本發(fā)明基于圖1的高導(dǎo)熱相變板材動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)正視截面圖。
[0021]圖4為本發(fā)明系統(tǒng)整體爆炸圖。
[0022]圖5為本發(fā)明系統(tǒng)底箱蓋圖。
[0023]【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0025]實(shí)施例。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明基于一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，通過(guò)復(fù)合相變材料/高導(dǎo)熱塑料合成的復(fù)合材料，把電池充放電時(shí)產(chǎn)生的熱量迅速吸收，并能保持系統(tǒng)溫度在合理的溫度區(qū)間內(nèi)。另外，通過(guò)復(fù)合材料夾層間的高導(dǎo)熱石墨薄膜，能把熱量橫向傳遞到電池模塊外部，然后通過(guò)外部強(qiáng)制風(fēng)冷進(jìn)行對(duì)流換熱。本系統(tǒng)包括由復(fù)合相變材料/ 高導(dǎo)熱塑料合成的復(fù)合材料3,電池模塊箱體4、箱體頂蓋6、高導(dǎo)熱相變板材放置有若干個(gè)用串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)的單體電池5,高導(dǎo)熱石墨薄膜2、絕緣導(dǎo)熱膠片1、絕緣板9和電池保護(hù)板7。
[0027]如圖1所示，所述單體電池5采用鋰離子動(dòng)力電池等在運(yùn)行中有熱量產(chǎn)生的動(dòng)力電池類(lèi)型。
[0028] 如圖4與圖5所示，所述電池模塊箱體開(kāi)有矩形進(jìn)/出風(fēng)口 13,其目的是及時(shí)引風(fēng)通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流把電池模塊四側(cè)的熱量散走；其中箱體一側(cè)進(jìn)/出風(fēng)口上端開(kāi)有一矩形引線口 11，作為正負(fù)極的出線口。
[0029]如圖1與圖4所示，所述高導(dǎo)熱相變板材由若干復(fù)合材料3和石墨薄膜2堆疊組成，其中垂直表面方向開(kāi)有與單體電池5尺寸一致的孔，板材堆疊高度與電池高度和進(jìn)/出風(fēng)口 13 —致，系統(tǒng)通過(guò)氣體橫掠電池模塊強(qiáng)化散熱。
[0030]如圖1與圖2所示，所述四根螺柱8置于兩塊絕緣板9的四個(gè)角打孔處，與電池模塊箱體底部四個(gè)對(duì)應(yīng)的連接柱12實(shí)現(xiàn)緊密配合。
[0031] 如圖2所示，所述高導(dǎo)熱相變板材根據(jù)電池尤其是大尺寸電池的產(chǎn)熱不均衡特性，開(kāi)發(fā)出不同比例不同質(zhì)量成分的復(fù)合材料3并與石墨薄膜2用恒溫液壓設(shè)備堆疊壓制而成，以滿足散熱的需求。
[0032] 如圖4所示，電池模塊外部由絕緣導(dǎo)熱膠片包裹，其安全和鞏固作用。
[0033]如圖5所示，所述電池模塊箱體4和箱體頂蓋6采用ABS等塑料加工而成。
[0034] 如上所述便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0035] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方案，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原則下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，包括電池模塊箱體、箱體頂蓋和高導(dǎo)熱相 變板材(下稱(chēng)板材)，其板材由若干片高導(dǎo)熱石墨薄膜(下稱(chēng)石墨薄膜)與復(fù)合相變材料/高 導(dǎo)熱塑料合成的復(fù)合材料通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制而成，板材開(kāi)有陣列排布的若干個(gè)孔， 用于多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)的單體電池；其特征在于每個(gè)單體電池的表面都能與板材截 面方向緊密接觸，減小接觸熱阻；通過(guò)物理或化學(xué)工藝壓制技術(shù)，使板材由石墨薄膜與復(fù)合 材料通過(guò)三明治形式壓制出來(lái)，實(shí)現(xiàn)石墨薄膜與復(fù)合材料融合后的一致性；該板材外包裹 導(dǎo)熱絕緣的薄膜，保證電池模組與外界電絕緣良好。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特征在于:所述 電池模塊箱體為密封的實(shí)心板，頂蓋密封。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特征在于:所述 箱體兩側(cè)進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口高度與板材總厚度一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特征在于:所述 石墨薄膜通過(guò)公母模具壓制而成，并開(kāi)有陳列排布的若干個(gè)孔，用于放置相應(yīng)尺寸的動(dòng)力 電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1與4中任一項(xiàng)所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特 征在于:所述復(fù)合材料由不同規(guī)格的相變材料及高導(dǎo)熱塑料顆粒按一定比例合成，相變溫 度區(qū)間在30°C至100°C可調(diào)，保證電池在穩(wěn)定溫度下正常工作；其中復(fù)合材料中間開(kāi)有陳 列排布的若干個(gè)孔，尺寸與石墨薄膜一致。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特征在于:板材 根據(jù)不用的需求由若干石墨薄膜與復(fù)合材料堆疊壓制而成。7.根據(jù)權(quán)利要求1與6中任一項(xiàng)所述的一種高導(dǎo)熱相變板材動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其 特征在于:所述板材的密實(shí)性與一致性通過(guò)自主研發(fā)帶恒溫加熱功能的液壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特征在于:所述 板材的實(shí)際用量及成分配方，根據(jù)實(shí)際電池模組的總產(chǎn)熱量與使用條件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)計(jì)算。9.根據(jù)權(quán)利要求1與8中任一項(xiàng)所述的一種具有強(qiáng)化散熱功能的動(dòng)力電池模塊，其特 征在于:所述板材與動(dòng)力電池之間，根據(jù)用量選取后，通過(guò)定量的絕緣導(dǎo)熱介質(zhì)緊密配合， 外部采用絕緣導(dǎo)熱膠布包括，可起散熱散逸、與外界電絕緣以及固定電池模組與板材的作 用。
【文檔編號(hào)】H01M10/6552GK105990619SQ201510068534
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日
【發(fā)明人】王子緣, 張國(guó)慶, 陽(yáng)楚雄, 張江云, 高冠勇
【申請(qǐng)人】廣東萬(wàn)錦科技股份有限公司