[實用新型]加裝阻燃熱超導管的鋰離子動力電池組

有效

• 申請號: 201320168771.2
• 申請日: 2013-03-23
• 公開（公告）號: CN203134931U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 趙建勛;趙一丁;黃繼海;趙元雷;馬德有;金惠
• 申請（專利權）人: 趙元雷
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電動汽車鋰離子動力電池組，具體涉及一種加裝阻燃熱超導管的鋰離子動力電池組，在鋰離子動力電池組系統正常工作時，保證鋰電池箱內的溫度恒定、安全；在電動汽車行駛過程中發生意外碰撞、翻滾時，可以有效防止鋰離子動力電池組因外力擠壓而發生的燃燒。

背景技術

以鋰離子動力電池組為驅動力源的電動汽車，尤其是純電動汽車(EV)運行過程中，鋰離子電池動力系統(以下簡稱鋰電池系統)的安全性，已成為國家行業和廣大關注電動汽車發展的各界人士密切關注的問題。幾乎每個從事電動汽車研究的工程師都在想盡辦法排除鋰電池系統運行中產生的積累熱能，他們除了限制鋰電池輸出的最大功率、最大電流、檢測鋰電池的工作電壓，工作溫升變化等手段，目的都是防止鋰電池系統溫度升高造成特性變壞，直至燃燒的發生。

從各類媒體報導的純電動汽車燃燒事件，防止鋰電池系統運行中的燃燒，已成為電動汽車發展的關鍵技術之一。

熱力學基本定理指出了發生燃燒的三個基本條件：1、足夠高的溫度。2、可燃燒的物質。3、助燃的空氣(氧氣)。三者缺一燃燒都不可能持續發生。那么在鋰電池系統本身發生燃燒時，對應上述的三個條件是什么呢？1、由于大電流長時間放電產生的積累熱能不斷增加，產生的高溫破壞了鋰電池單體的密封性；2、密封性破壞，使電池內的有機電解液外溢可以成為為可燃物質；3、周圍空氣中氧氣的助燃使燃燒加劇。

再分析一下單體鋰電池發生高溫→破壞→燃燒→爆炸的動態過程。目前電動汽車上配置的鋰電池系統，都是許多個單體電池(通常容電量在幾Wh到幾百Wh不等)通過復雜的串、并形成網絡系統結構。讓如此多的單體同時工作，產生負載的能力的不均衡是不可避免的，如果不能及時檢測，監控這種不均衡程度的儀器(BMS)，那么最先出現不均衡負載的電池單體會加快不均勻步伐，惡性循環、性能變壞，導致它發熱破壞，造成短路燃燒，燃燒速度波及與之相鄰的另外單體電池，形成連鎖式燃爆。

綜上述，動力電池系統無論是什么原因(內部嚴重不均衡，或是外部受碰撞擠壓)造成的破壞→燃燒現象，都有一個階段，如果施加一個阻撓燃燒的條件，那么剛剛發生的燃燒一定會被阻斷或大大減緩發生的程度。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種加裝阻燃熱超導管的鋰離子動力電池組，在鋰離子動力電池組系統正常工作時，保證鋰電池箱內的溫度恒定、安全；在電動汽車行駛過程中發生意外碰撞、翻滾時，可以有效防止鋰離子動力電池組因外力擠壓而發生的燃燒。

為實現上述目的，本實用新型采用了這樣的技術方案：所述加裝阻燃熱超導管的鋰離子動力電池組，由鋰電池箱、單體電池、熱超導管、排熱風機、冷媒組成；其特征在于，鋰電池箱內排列組裝有若干個單體電池，單體電池排列組裝之后形成的隙間固定有熱超導管，熱超導管的內部加注冷媒，熱超導管分為液態段、蒸發段、冷凝段；鋰電池箱的一側安裝有排熱風機。

本實用新型中，單體電池：例如26650型圓柱單體鋰電池；

熱超導管：采用薄壁銅管或鋁管做成的密閉真空管。

冷媒：即載冷劑和制冷劑。理想的冷媒，無毒、不爆炸、對金屬及非金屬無腐蝕作用、不燃燒、泄漏時易于察覺、化學性安定、對潤滑油無破壞性、具有較高的蒸發潛熱、對環境無害。

采用這樣的結構后，在加裝阻燃熱超導管的鋰離子動力電池組系統正常工作時，鋰電池箱內的積累熱只要達到某一值(即冷媒蒸發點)，熱超導管液態段內的冷媒(液體)將被迅速蒸發變成氣態上升，經過蒸發段至冷凝段后，由于蒸發發生在電池箱內，液體蒸發將會吸收大量熱能，管壁溫度急劇下降、迫使鋰電池箱內內溫度隨之下降，達到冷卻鋰電池系統的作用。蒸發成氣體的冷媒質上升到冷凝段后(冷凝段設置在電池箱外)，周圍的環境溫度較低，蒸發氣體開始凝結又變成液態，順管壁下落至底部底的液態段，冷媒體凝結過程放出的大量熱被放置在電池箱外的排熱風機迅速吹散，下落到液態段的冷媒體又開始下一過程的循環：蒸發→冷凝→回流。如圖中箭頭所示。因此，在鋰離子動力電池組系統正常工作時，保證鋰電池箱內的溫度恒定、安全。

熱超導管是采用薄壁銅管或鋁管做成的，設置在其中的冷媒體蒸發——冷凝的兩相變化速度又極快，相變過程中的吸熱，放熱量非常多，其導熱能力比常規的空氣對流、金屬傳導、熱源輻射高出許多倍。電動汽車在行駛過程中如發生意外碰撞、翻滾，車載鋰電池系統受強大的外力擠壓，發生破壞→燃燒也是要發生的，但是，如上述放置車箱內的熱管是用很薄的銅、鋁制成的，在周邊電池單體的擠壓下也會立即破裂，溢出的冷媒體蒸發面積驟然增大，吸熱現象將十分迅猛，對剛剛造成的燃燒會強力降溫使之熄滅或延緩。