[發明專利]一種針對電池進行熱管理的陶瓷系統及其加工方法

在審

• 申請號: 202010072785.9
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111082188A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 張昕
• 申請（專利權）人: 天津榮事順發電子有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/647;H01M10/654;H01M10/653;H01M10/6554;H01M10/6551
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

本發明提供一種針對電池進行熱管理的陶瓷系統，所述電池包由若干個電池模組構成，每個所述電池模組由若干個電池模塊構成；其特征在于：所述電池包內設置有熱管理陶瓷系統，所述熱管理陶瓷系統包括溫度平衡機構、外散熱機構和溫控模塊，所述電池包上分別設置有進風口和出風口；所述進風口與所述出風口之間通過循環風道連接，每個所述模組上分別設置有陶瓷散熱機構；所述循環風道上與每個所述的電池模組上分別設置有溫度傳感器；其中：所述溫控模塊輸入端與每個所述溫度傳感器連接；所述溫控模塊輸出端分別與所述內熱平衡機構和所述外散熱機構連接；該系統解決了模組間的散熱不均衡，延長電池壽命，同時，也極大地加快了電池的散熱，提高了電池的安全性。

技術領域

本發明涉及電池散熱領域，具體涉及一種針對電池包進行熱管理的陶瓷系統及其加工方法。

背景技術

隨著電池的技術不斷日新月易，電池在生活各個領域得到了廣泛的應用，如新能源電動汽車的快速發展，電池是其最核心的部件，電池的性能，決定新能源電動汽車的性能。由于電池能量密度越來越大，電池的兩個電芯之間，如果短路或漏電，就會造成瞬時大電流放電，極易產生火花和爆炸，造成事故。所以，電池的電芯往往用較厚的有絕緣塑料部件進行包裹。然而，電池在充放電中，電芯產生大量的熱量，是電池中溫度最高的部分，由于電池四周都被絕緣塑料部件包裹，即使在電池四周采用水冷卻循環系統，由于傳熱慢，往往有15分鐘以上的時間滯后，此時，如果溫度上升太快，極易產生事故。

新能源電動汽車上的電池往往由4個電池包組成一個電池組，一臺新能源電動汽車上往往有20多組電池組構成。每一個電池組中的電池包，在應用中電芯往往發熱溫度不一樣，形成溫度差，最高溫度點的地方，由于熱集中效應，溫度會越來越高，加速電池的局部損壞，形成惡性循環，縮短電池使用壽命和能量的輸出快速衰減。尤其是電芯作為電池的主要部件，在電池處于工作的狀態時，電芯溫度最高；也是說電芯的性能直接決定整個電池性能優劣。

綜上所述，本行業存在的問題一、電池熱平衡：也就是說電池溫度的升高，電池的內阻會顯著的降低，因此在放電的過程中溫度高的單體電池電流就會明顯高于溫度較低的電池，這就造成電池高的電池的衰降速度顯著高于溫度低的電池，電池組的使用壽命不僅僅受到單體電池的壽命影響，更受到電池組內溫度均勻性的影響，電池組內最大溫差升高2℃甚至可能導致電池組的使用壽命縮短將近一倍。本行業存在的問題二、散熱問題，即在電池組散熱條件不佳的情況下導致部分電池溫度過高，降低正負極的界面穩定性，本身就會導致電池的衰降加速。我們以常見NCM622材料為例，NCM622扣式半電池在20℃下循環100次后，容量保持率為87.5％，但是如果環境溫度提高到60℃后，循環100次后扣式電池的容量保持率則僅為68.8％，高溫嚴重的降低了NCM622材料的使用壽命。研究表明高溫下NCM622材料會面臨更加嚴重的過渡金屬元素溶解和Li/Ni混排，從而導致NCM622顆粒的表層結構衰變，引起界面阻抗的增加和可逆容量的衰降，這是引起NCM材料高溫下衰降加速的主要原因。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種針對電池進行熱管理的陶瓷系統，該系統可以將電池模組最大溫差下降50％，極大改善了電池壽命；同時，電池安全性也提高80％，具體表現為降低最高溫度；提高散熱速度，減小熱慣性；降低溫度差，提高電池可靠性；液冷改風冷，消除液冷系統漏水的風險和安全隱患。

為了解決現有技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種針對電池包進行熱管理的陶瓷系統，所述電池包由若干個模組構成，每個所述模組由電池模塊構成，所述電池包內設置有熱管理陶瓷系統，所述熱管理陶瓷系統包括溫度平衡機構、外散熱機構和溫控模塊，所述電池包上分別設置有進風口和出風口；所述進風口與所述出風口之間通過循環風道連接，每個所述模組上分別設置有陶瓷散熱機構；所述循環風道上與每個所述的電池模組上分別設置有溫度傳感器；其中：

所述溫控模塊輸入端與每個所述溫度傳感器連接；所述溫控模塊輸出端分別與所述內熱平衡機構和所述外散熱機構連接。