[發明專利]一種基于相變材料的鋰電池包

有效

• 申請號: 201810067661.4
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108336449B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 徐捷;任楠;李健;王江;王凱;段彥軍
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/617;H01M10/659;H01M2/10;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;張焱

本發明提供了一種基于相變材料的鋰電池包，包括內殼體(10)、外殼體(20)和單體電池(30)；所述單體電池(30)安裝于內殼體(10)內，所述內殼體(10)固定于外殼體(20)內，所述相變材料位于內殼體(10)與外殼體(20)之間的填充空間內，所述內殼體(10)的楔片(103)安裝于外殼體(20)的楔片安裝槽(203)內。該電池包通過利用相變材料的蓄/放熱特性，并結合電池包殼體的特殊結構，吸收并儲存鋰電池充放電過程中所釋放的熱量，防止電池溫升過大，提高單體電池內的溫度均勻度，有效降低單體電池的峰值工作溫度，避免熱失控的發生，延長電池組的循環次數和壽命，從而提高電池組的工作可靠度和安全運行性能。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，尤其是一種基于相變材料的鋰電池包。

背景技術

鋰電池是新能源汽車的核心部件，具有電壓平臺高、比能和比功大、充放電效率高、自放電率低、循環壽命長、污染小且無記憶效應等優點，其性能的優劣直接影響到新能源汽車的行駛能力。

鋰電池在工作的時候，內部的電化學反應產生大量熱量，這些熱量會導致電池溫度的上升，當電池溫度上升到臨界值時，將會觸發電池內部一系列的有害放熱反應，同時這些有害放熱反應會進一步釋放出更多的熱量，產生連鎖反應，最嚴重時將會發生熱失控，電池的安全性急劇降低，將會造成不可估量的損失。研究表明，電池的化學反應速率與溫度成幾何級數關系曲線，溫度每上升10℃，電池內部的電化學反應速率將加倍。

電池內部的溫升亦會對充放電容量和功率造成大的影響。由于電池內部的反應是活性物質向惰性狀態的變化，所以在任何條件下，電池的充放電容量和功率的降級是不可避免的，但是在高溫環境下的降級尤其劇烈，此時電池內部的歐姆熱阻將急劇增加，這樣電池的開路電壓(即工作電壓)就會大幅度的降低，對外所能輸出的功就相應的減少，進而導致充放電容量和功率的急劇降級。

鋰電池的工作溫度直接影響著電池的安全性、循環壽命、放電容量及充放電效率等性能，進而影響新能源汽車的整車性能，因此，鋰電池的溫度是影響電池組性能的關鍵因素。

目前的冷卻系統有水冷和風冷，水冷系統的電池外殼必須做到防裂、防漏和絕緣，這就使得電池外殼的結構較復雜，不宜加工和生產。采用風冷系統相對來說效果較差，風冷系統取決于氣溫的高低，夏天溫度甚至高于35℃，那么電池表面的溫度也會迅速上升到35℃以上，同樣在低溫的情況下，電池表面的溫度也隨之下降。

專利CN200920115997.X公開了一種鋰電池包溫控外殼，如圖1所示，包括殼體2、設在殼體2開口處的蓋板1，殼體2包括殼體外層3和殼體內層4，殼體外層3和殼體內層4相互連接形成空腔。空腔內設有相變材料層5。殼體內層4開口處設有隔板6，述隔板6上設有注料孔7。利用注料孔7向空腔內注入變相材料用于控溫。殼體內層4各個側壁的外側中央設有隔塊8，隔塊8的厚度與隔板6的寬度相同。殼體外層3底端的內壁上設有隔塊8。使得殼體內層4和殼體外層3緊密配合。

上述專利存在以下缺點：

(1)殼體內層4與殼體外層3之間的距離由隔塊8決定，但是殼體內層4并無周向定位，也沒有軸向定位，導致殼體內層4的安裝精度差，電池位于殼體內層4中，會隨殼體內層4同時晃動，最終會導致電池與外部接線不牢固，甚至導致電池的發熱量不能通過殼體內層4傳至相變材料5，不能達到電池降溫的目的，將影響電池的使用壽命；

(2)對于(1)中的缺點，若使用隔塊8進行定位，則要求隔塊8加工精度高，增加整個電池包的成本，同時會使得殼體內層4和殼體外層3裝配時難度大，需要耗費更多的人力；

(3)為了固定電池，需要用蓋板1，為了密封相變材料，需要加裝隔板6，并且隔板6的安裝方式不清楚，這使得頂部結構復雜，不易于裝配；

(4)僅僅是電池包溫控外殼，不能保證電池安裝于殼體內層后能夠正常使用；使用時必須額外引出導線；