[實(shí)用新型]液冷電池組系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420036619.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203760591U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧國(guó)友;吳揚(yáng);郭峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微宏動(dòng)力系統(tǒng)(湖州)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/613
• 分類號(hào): H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6568;H01M2/20;H01M2/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種軟包電池模塊及包含電池模塊的液冷電池組系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種能量密度大，平均輸出電壓高，輸出功率大，自放電小，無(wú)記憶效應(yīng)，工作溫度范圍寬（為-20℃～ 60℃），循環(huán)性能優(yōu)越，充放電效率高，使用壽命長(zhǎng)，不含有毒有害物質(zhì)的綠色電池。它是依靠鋰離子在正、負(fù)極之間的往返嵌入、脫嵌完成電池充電和放電工作的。

雖然電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比存在諸多優(yōu)勢(shì)，但是將鋰離子電池組應(yīng)用到電動(dòng)汽車中還存在諸多問(wèn)題，其中最待解決的就是鋰離子電池的成組技術(shù)，這其中涉及到以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：1.提高電池組的能量密度、2.保持電池組在適當(dāng)?shù)臏囟认鹿ぷ鳌?.保證電池組的安全性能。

鋰離子電池組的能量密度主要由電池組的構(gòu)架決定，一般是先將鋰離子電池單元并聯(lián)之后，再將并聯(lián)模塊串聯(lián)組成，而電池單元的極耳的連接需要使用集流片，現(xiàn)有技術(shù)中，電池單元的并聯(lián)是直接將電池單元的極耳焊接在集流片上，而串聯(lián)是使用導(dǎo)線將集流片連接起來(lái)；但是這種電池模塊的組合存在以下缺點(diǎn)：1、電池組在運(yùn)行過(guò)程中，容易將導(dǎo)線與集流片的焊點(diǎn)震松，從而導(dǎo)致虛焊和脫焊；2、由于電池組中還存在其他采樣用的采樣線等線材，再加入導(dǎo)線，使得電池組內(nèi)部較為凌亂，占用過(guò)多空間。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010142205.5，名稱為“電池組”的發(fā)明專利公開(kāi)了一種由數(shù)個(gè)軟包電池單元構(gòu)成的電池組,包括與兩電池連接的連接裝置,通過(guò)導(dǎo)線將電池和連接裝置連接在一起，大大占用了電池組的空間，降低了能量密度，且導(dǎo)線與連接裝置為點(diǎn)焊接，在使用過(guò)程中，容易被震松，導(dǎo)致虛焊和脫焊的發(fā)生。

又如，Tesla公司投放在市場(chǎng)上，能量密度最大的產(chǎn)品ModelS采用的電池模塊，其尺寸為長(zhǎng)2.7m，寬1.5m，厚度為0.1m至0.18m，由7600個(gè)18650電池組成，一節(jié)18650電池單元中，電池外殼大約為0.02dm, 去除電池頂部和底部的部件之后極片的長(zhǎng)度為0.65-0.05，故單節(jié)18650電池單元的極片的體積為3.14*(（0.18-0.004）/2)²*（0.6）=0.0146升，整個(gè)車輛所用的電池的極片的體積為0.0146*7600=111升,電池模塊的體積為27*15*1+3*15*0.8=441L。綜上，此電池組中極片所占體積比（Electrode Volume Ratio下文簡(jiǎn)稱EVR）為111/441=25.2%，在其他材料相同的情況下，極片所占比例越高，電池組的能量密度越高，反之也就越低，25.2%的EVR對(duì)于電動(dòng)汽車體積能量密度的提高制約較大，不利于動(dòng)力電池的布置使電動(dòng)車行駛里程達(dá)到傳統(tǒng)燃油車的指標(biāo)從而滿足顧客的需求（傳統(tǒng)汽車單次加油行駛里程大多在600公里左右，而Tesla的行駛里程最長(zhǎng)的也只有單次充電400公里左右）。

而且此電池組采用的是圓柱型電池單元，將圓柱型電池單元焊接到連接片上只能通過(guò)點(diǎn)焊的方式，且由于電池單元兩極與連接片的接觸面積較小，減小了電流通過(guò)能力，也增加了發(fā)熱量，而將如此數(shù)量的圓柱型電池單元組合成電池組，產(chǎn)生的熱量將非常巨大，用于散熱的設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜，浪費(fèi)的電能也就更多，又進(jìn)一步降低了整個(gè)鋰離子動(dòng)力電池組的能量有效利用。

鋰離子電池組在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，尤其是在快速充電或者過(guò)放的時(shí)候發(fā)熱更為嚴(yán)重，一旦發(fā)生熱失控，后果非常嚴(yán)重，電解液會(huì)由于高溫而發(fā)生分解，產(chǎn)生的氣體會(huì)立即充滿電芯，電芯的內(nèi)壓過(guò)高時(shí)就會(huì)發(fā)生爆裂，最后與空氣中的氧氣接觸發(fā)生爆炸，目前，鋰離子電池組的散熱冷卻方式主要分為風(fēng)冷和液冷兩種。

風(fēng)冷是通過(guò)外界灌入裝置內(nèi)的冷風(fēng)或采用電子風(fēng)扇使鋰離子電池組系統(tǒng)對(duì)流降溫。但是，由于電池組通過(guò)串并聯(lián)方式成組安裝，電池之間間隔較小，處于中心位置的電池通風(fēng)困難溫度較高，強(qiáng)風(fēng)冷卻不均，這會(huì)導(dǎo)致電池組的一致性下降，影響電池壽命。如果為了提高風(fēng)冷效果，增加風(fēng)冷的流道，則會(huì)導(dǎo)致大量的體積空間浪費(fèi)，降低了電池組系統(tǒng)的體積能量密度，因此在電動(dòng)汽車鋰離子電池組的使用中，采用風(fēng)冷不能達(dá)到好的冷卻效果。

液冷是利用液體的高導(dǎo)熱性將鋰離子電池組產(chǎn)生的熱量帶走，以達(dá)到降溫目的。液冷降溫較為均勻且效果明顯，尤其是占用的空間較少，比較適合電動(dòng)汽車用鋰離子電池組系統(tǒng)，然而，目前液冷的系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，液體的流道設(shè)計(jì)不合理，不能針對(duì)電池組的主要發(fā)熱部位進(jìn)行散熱，雖然也使用了液冷的方式，但是實(shí)際效果有限，并不能很好的解決散熱問(wèn)題。