[實用新型]一種帶翅片和泡沫導熱結構的復合散熱裝置

有效

• 申請號: 201520838019.3
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN205092298U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 張恒運;鄧宇晨;嚴曉;陳浩;王巖松
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/655
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本實用新型涉及鋰離子電池散熱技術領域，尤其是涉及一種帶翅片和泡沫導熱結構的復合散熱裝置。

背景技術

汽車動力電池如鋰離子電池能量密度高，體積小，循環壽命較長，在電動汽車上應用潛力很大。然而由于鋰離子電池在充放電過程中溫度升高影響自身性能與循環壽命，過高的溫度甚至引起熱失控，導致自燃等事故，因此動力鋰離子電池散熱技術的研究和實施尤為迫切。散熱系統通常采取風冷或液體冷卻。風冷散熱系統體積小，但是散熱效果有限，而液體冷卻系統效果較好，但是體積大，結構復雜、泵功能耗高，且存在泄漏等潛在缺點。而相變材料具有相變過程吸收潛熱高、溫升小、化學穩定性好、體積小、結構簡單、價格低廉等優點，應用在動力鋰離子電池上能降低電池溫升、緩和熱沖擊，提高電池壽命和穩定性。但是相變材料導熱率低，不能迅速、均勻地傳熱。

中國專利200910039125.4公開了一種帶有相變材料冷卻系統的動力電池裝置，該裝置包括螺釘、若干電池單體、箱蓋通風孔、電極連接軸、箱體頂蓋、側面通風孔、框體；所述的電池單體是以電池作為基體，外部加裝殼體；電池和殼體之間填充相變材料并采用絕緣橡膠密封；電池箱體開設通風孔散熱。該專利通過填充相變材料雖然有效的緩和了電池發熱沖擊，但是沒有解決相變材料導熱率低而導致散熱速度慢的缺點。

中國專利ZL201120571466.9公開了一種基于泡沫金屬/復合相變材料的動力電池冷卻系統，包括有單體電池、電池連接極、相變材料、泡沫金屬、高導熱絕緣膠、電池外殼、電池上檔板、電池下檔板；單體電池與電池外殼之間填充有以泡沫金屬為骨架材料和以相變材料為基體復合而成的復合相變材料，相變材料灌注到泡沫金屬中，單體電池與灌注后的泡沫金屬用高導熱絕緣膠連接，電池上檔板及電池下檔板分別裝設在單體電池的上端及下端，電池連接極與單體電池連接。該專利的泡沫金屬與電池的有效接觸面積小，并且沒有減小接觸界面空氣縫隙機制，從而導致其傳熱效果強化不充分。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種帶翅片和泡沫導熱結構的復合散熱裝置。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種帶翅片和泡沫導熱結構的復合散熱裝置，用于輔助電池單體的散熱，所述的復合散熱裝置包括套設在電池單體外部的外殼套筒，所述的外殼套筒與電池單體之間填充泡沫結構，所述的泡沫結構由大量的隨機排列、結構相似單元組成，每個單元包括加強筋、交叉部位和開口孔洞，泡沫結構開口孔洞內填充滿相變材料，所述的外殼套筒與電池單體之間還設有多塊隔開泡沫結構的翅片以強化傳熱，該翅片的兩側分別緊密貼合外殼套筒與電池單體。

所述的泡沫結構的高度與電池單體高度相仿，厚度為2～7mm。

所述的泡沫結構為孔密度為10～100PPI、孔隙率為70～99％的多孔型的泡沫銅結構、泡沫鋁結構、泡沫石墨結構或泡沫陶瓷結構。孔隙率和孔密度作為泡沫結構的主要表征參數，孔隙率影響復合材料的導熱率，不同孔隙率下的導熱率可由以下公式計算(引用自V.V.CalmidiandR.L.Mahajan，TheEffectiveThermalConductivityofHighPorosityFibrousMetalFoams，ASMEJ.HeatTransfer,Vol.121,pp.466-471,1999)，即：