[發明專利]一種鋰離子電池組全天候有效熱管理系統

有效

• 申請號: 201610877704.6
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107887671B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 蔣方明;彭鵬;王亦偉;李志斌;曹文炅;岑繼文
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: H01M10/617
• 分類號: H01M10/617;H01M10/635;H01M10/6552;H01M10/659;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;莫瑤江

本發明公開了一種鋰離子電池組全天候有效熱管理系統，該系統包括電池盒、放置于電池盒內由鋰離子電池組成的鋰離子電池組、電池盒內壁填充的保溫材料、鋰離子電池間設置的導熱套管，所述導熱套管內填充相變材料或熱管，填充相變材料的導熱套管和填充熱管的導熱套管交替均勻排列，所述熱管頂部設有翅片。本發明結構簡單、易于制造、使用方便、適應性好，能夠有效改善鋰離子電池組在低溫環境下的充放電性能以及高溫環境下的熱安全性并能更好地保證單體電池溫度的一致性。

技術領域：

本發明涉及鋰離子電池組熱管理領域，具體涉及一種鋰離子電池組全天候有效熱管理系統。

背景技術：

鋰離子電池作為新一代的綠色能源，具有高能量密度、無記憶效應、環境友好等優點，已經在便攜式電子產品領域得到了廣泛應用，隨著社會的發展，鋰離子電池在動力電池及儲能電池領域展示了巨大的應用潛力。

鋰離子電池的最佳工作溫度在20-30℃，而隨著應用領域的不斷拓展，鋰離子電池在使用過程中經常會遇到低溫、高溫等極端環境。鋰離子電池在低溫環境下充放電性能大幅降低，嚴重限制其使用范圍。在低溫環境下，鋰離子電池的放電容量將顯著下降，據報道，在-20℃時鋰離子電池放電容量只有常溫時的31.5％，在-40℃時其放電容量只有常溫時的12％。在較高的工作溫度下，電極材料和電解液容易發生副反應，鋰離子電池容量迅速衰減，電池壽命明顯縮短。在一定溫度下，正電極的金屬氧化物可能會分解，釋放的氧與易燃的電解液發生反應并釋放熱量；負電極嵌入石墨的化學活性接近金屬鋰，與電解液及黏結劑均會發生化學反應并釋放熱量；電池內部有機電解液自身也可能發生分解并放出熱量。在過熱情況下，電池內部溫度的升高會促進上述放熱反應的發生，如果電池的設計存在缺陷或熱管理策略不當就會導致電池出現熱失控狀況，著火、燃燒甚至爆炸等，從而造成較大危害的事故。

此外，鋰離子電池組在工作過程中，由于單體電池所處的溫度環境以及散熱條件不同，導致單體電池之間溫度的不一致。由于電池在不同溫度狀態下出力不同，進一步導致單體電池之間放電容量、電池電壓等的不一致，降低鋰離子電池組的整體使用壽命。

通常的鋰離子電池熱管理系統僅考慮到電池散熱；然而，在寒冷季節以及較低的環境溫度，電池的升溫啟動、停機后(甚至運行時)的保溫都可能是需要的。因此，開發鋰電池組全天候有效熱管理系統對鋰離子電池的安全、高效使用有著重要的意義。

發明內容：

本發明的目的是提供一種鋰離子電池組全天候有效熱管理系統，結構簡單、易于制造、使用方便、適應性好，能夠有效改善鋰離子電池組在低溫環境下的充放電性能以及高溫環境下的熱安全性并能更好地保證單體電池溫度的一致性，使其在低溫以及高溫環境中能正常工作，解決了現有技術中鋰離子電池組受環境溫度影響導致鋰離子電池組在低溫下充放電性能下降、高溫下容易發生熱安全事故以及工作時單體電池溫度不一致導致鋰離子電池組的使用壽命短的問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種鋰離子電池組全天候有效熱管理系統，該系統包括電池盒、放置于電池盒內由鋰離子電池組成的鋰離子電池組、電池盒內壁填充的保溫材料、鋰離子電池間設置的導熱套管，所述導熱套管內填充相變材料或熱管，填充相變材料的導熱套管和填充熱管的導熱套管交替均勻排列，所述熱管頂部設有翅片。

熱管和熱管頂部設有的翅片構成熱管散熱系統。

優選的，熱管的工作溫度在鋰離子電池的工作溫度范圍之內；翅片具有低密度以及易加工等特點。

所述翅片不僅可以固定尺寸、緊固裝配，還可以設計為尺寸可靈活伸縮或可裝卸的，更好地滿足不同條件下電池的散熱或保溫需要。

翅片由導熱良好的金屬材料構成，形狀為環狀、太陽花以及方形等類型。

所述鋰離子電池為圓柱形或方形。