[發明專利]一種應用復合相變材料的散熱肋片的圓柱形電池組散熱裝置及方法

在審

• 申請號: 201710910656.0
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107623154A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 許駿;吳依靜;高翔;王璐冰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/643;H01M10/6551;H01M10/659;H01M2/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及電動汽車鋰電池組熱管理領域，尤其涉及一種應用復合相變材料的散熱肋片的圓柱形電池組散熱裝置及方法。

背景技術

鋰電池廣泛地應用在電動汽車上，并且總是以電池模塊、電池組的形式工作向外輸出電能。其中熱管理是電池管理系統中的關鍵一環，有效增強電池組的散熱與保溫，降低熱管理系統的復雜性，是電池組熱管理技術設計的重要部分。

圓柱形鋰電池能量密度和功率密度高，單體一致性好，是當今鋰電池的發展趨勢主流。圓柱形鋰電池模塊中，如果單體溫差過大，模塊的整體容量衰退、壽命縮短，因此在工作過程中需要穩定、高效的熱管理裝置，保證整個電池組處于較為均勻的溫度場，并保持在正常工作溫度范圍內。

圓柱形電池堆積中，當某個單體電池由于過熱、過充、受載等產生內部短路，局部溫度急劇升高，觸發熱失控，容易傳播到周邊電池，造成整個電池組的失效及起火等安全事故。為此，將圓柱形電池堆積中的單體進行適當的隔離，并有效增強導熱機制，對于電池組的熱安全和整體性能極其重要。

當今，鋰電池組一般采用液冷的方式進行散熱和保溫，雖然便于電控，但是其附加的管道、液壓泵等裝置增加了電池組的重量，對輕量化設計提出了挑戰，同時由于液體的流動造成上下游的溫度變化，將增大電池組的溫差，不利于電池組的整體性能。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種應用復合相變材料的散熱肋片的圓柱形電池組散熱裝置及方法，利用相變材料的優異性能增強主副肋片的熱傳遞，從而提高電池組的溫度均一度，提升電池組的性能和壽命。

本發明采用的技術方案為：一種應用復合相變材料的散熱肋片的圓柱形電池組散熱裝置，所述散熱裝置包括散熱肋片由主肋片和副肋片，主肋片為全封閉的殼體結構，內部封裝有相變材料，由主肋片表面向兩側擴展副肋片，副肋片末端與電池表面相切接觸。

其中，主肋片的殼體結構使用材料為鋁、銅或其合金，內部封裝的相變材料為固液相變材料或固固相變材料。

其中，副肋片使用材料為鋁、銅或其合金。

其中，應用復合相變材料的散熱肋片采用冷軋和焊接的加工方法制成。

其中，該裝置用于圓柱形電池組的表面散熱和保溫。

其中，該裝置適用于各類型電池材料體系，只需電池滿足圓柱形的外形要求。

其中，副肋片為針肋、直肋、環肋、套片各種截面類型的肋片。

本發明另外提供一種應用復合相變材料的散熱肋片的圓柱形電池組散熱方法，步驟為：在圓柱形電池組中，利用主肋片內部封裝的相變材料的優異導熱性能，通過副肋片與電池殼表面相切接觸，進行電池組的散熱和保溫。電池組底部有固定底座，可加固電池組，提高抗震能力，并可外接風扇增強對流，加強散熱和保溫效果。通過調整肋片的尺寸與間距、相變材料的厚度來適應不同圓柱形電池的規格尺寸和散熱性能要求。

本發明與現有技術的有益效果：

(1)相比于傳統的風冷、液冷散熱方式，本發明基于傳統肋片的設計基礎，應用復合相變材料的散熱肋片能夠利用相變材料相變潛熱大的優勢，改善傳統肋片的散熱效果和穩定性，減少電池組的溫差，提高電池組的溫度均勻度。

(2)采用本發明的散熱裝置對電池組進行熱管理時，可減少液體管道、液壓裝置等其余附加裝置，符合輕量化設計。可運用于圓柱形電池組的熱管理體系中，并可廣泛用于汽車、航空航天等多個領域。

(3)本發明利用肋片能將電池單體有效隔離，可防止熱災害在電池堆積中的傳播，提高電池組的熱安全性。根據圓柱形電池的尺寸和電池堆積形狀、密度等要求，可靈活調整肋片的高度、厚度、間距尺寸。

(4)本發明采用成熟的冷軋和焊接工藝可以制造出本發明的肋片，生產工藝便于量產；且固定底座及風扇都可以采用現有的成品，減少設計成本。

附圖說明

圖1為本發明中一種應用復合相變材料的散熱肋片的圓柱形電池組散熱裝置的示意圖；

圖2為散熱肋片與電池排布的截面圖；

圖3為主肋片和副肋片的結構示意圖；

圖4為電池組固定底座的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及示例對本發明進行詳細說明。

本發明中采用的散熱肋片可以運用目前相當成熟的冷軋和焊接工藝進行加工，其中主肋片為殼體結構，內部封裝相變材料，相變材料常溫下為固體，因此封裝的工藝較為簡單，可通過焊接封裝，副肋片可以選用各種類型的肋片，如針肋、直肋、環肋、套片。