[實用新型]電池相變溫控內芯熱管理系統

有效

• 申請號: 201720711986.2
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN207338564U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 劉杰;趙睿
• 申請（專利權）人: 劉杰
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/48;H01M10/617;H01M10/6569
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 高姜

本實用新型公開了一種電池相變溫控內芯熱管理系統。包括密封于電池內部的密封殼體，灌注在所述密封殼體內部的相變材料。通過將相變溫控芯植入電池的內部，該系統實現了對于電池內部溫度的控制。相比于外部相變熱管理系統，相變溫控內芯熱管理系統提升了電池內部溫度分布的均勻性，提升熱管理能力。同時，由于相變溫控芯直徑很小(相比于外部熱管理系統)，相變材料的低導熱率并不會影響其發揮其吸熱能力，因此，該系統不需要通過添加膨脹石墨或者金屬孔狀結構來提升其導熱率。這種設計既降低了材料成本和加工成本，因為純相變材料可以直接用于內芯；又將相變材料的吸熱能力最大化，降低了整個系統的重量。

技術領域

本實用新型屬于電池熱管理領域，具體來說，是可充電電池相變溫控內芯熱管理系統。

背景技術

如今，可充電電池已非常廣泛的出現在日常生活中，比如手機、充電寶、筆記本電腦等等。可充電電池種類較多，比如，鋰離子電池(鋰鐵電池，鋰鈷電池，鋰錳電池，鋰鎳鈷鋁電池，其他鋰鐵氧化物電池)，鋰離子聚合物電池，鎳氫電池，鎳鉻電池，鎳鋅電池，等。

由于鋰離子電池具有高的能量密度和比能量，該種電池已經是未來電動汽車行業必不可少的核心部件。然而鋰離子電池對工作溫度的需求較為苛刻，過低(低于零攝氏度)或過高的溫度(高于50攝氏度)都會導致鋰離子電池不能充分的發揮其放電性能，并且會加速鋰離子電池壽命的衰減。因而，鋰離子電池熱管理系統是鋰離子電池組正常工作必不可少的部分。在電池的應用過程中，鋰離子電池熱管理系統需要將電池組中每個電池的溫度都控制在適宜的區間，并且確保所有電池間的最大溫度差不高于5攝氏度，從而提升電池組安全性能，并且延長整體電池組的壽命周期。

傳統的熱管理系統主要有兩大類：主動熱管理系統和被動熱管理系統。

主動熱管理系統需要利用冷空氣或者冷卻液循環來實現對電池溫度的控制，因此其通常需要有一系列的耗電裝置來實現對空氣或者冷卻液體的循環。這樣不僅消耗了電池內部的能量而且加大了系統的復雜性和維修成本。

被動熱管理系統通常是通過將散熱材料包裹在電池外部來實現對電池的溫度控制，現有的研究方面主要有兩部分：1)相變材料熱管理系統；2)水/乙二醇混合液熱管理系統。然而被動熱管理系統中吸熱材料的加入則會增加整個電池系統的重量，進而降低了整個電池組的比能量，因此在生產中應使用盡可能少的吸熱材料來最大化的實現電池溫控作用。

相變材料在這兩者中具有高潛熱(在適宜溫度區間內，單位質量吸收熱量多)這一優勢，因此這些年很多研究都集中在這一方向。目前，相變材料在電池中的應用主要有兩種模式：1) 電池單元直接置于相變材料中；2)相變材料將電池單元夾在中間，形成三明治結構。這兩種模式均是從電池外部對電池來進行溫度控制，而電池內部無任何散熱裝置。在電池運行過程中，熱量就會不斷地在電池內部積累造成內部溫度過高，這樣就會導致內部電池活性材料壽命的加速衰減。并且，相變材料一個主要的缺點是其導熱率較低，因此在作為外部熱管理方案時，1)需要使用導熱金屬結構或者膨脹石墨結構來提升其導熱率。盡管這些導熱材料的加入會提升系統的導熱率，但是其同時也會降低熱管理系統的吸熱能力，增加熱管理系統的質量(由于一部分體積分配給了導熱材料)。與此同時，2)相變材料在液態時的流動性也使得在制造外部熱管理系統時需要具有高水平的加工能力來實現整體熱管理系統的密封，同時這種外部熱管理系統裝配復雜，后期維護費用高。3)外部熱管理的方法會導致單個電池自身溫差較大，電池內芯溫度高于電池外側溫度，這樣會加速電池壽命的衰減。

實用新型內容

本實用新型目的是旨在提供了一種成本低，能對電池內部的溫度進行管控，能使電池內部溫度分布均勻，能將純相變材料的吸熱能力最大化、并且不增加整個系統的重量的可充電電池相變溫控內芯熱管理系統。

為實現上述技術目的，本實用新型采用的技術方案如下：