[發明專利]一種具有碰撞保護和散熱功能的鋰電池組的制備方法

有效

• 申請號: 202110331658.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113054285B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 朱向冰;項孫建;莊亞寶;劉崎;奚祥品;孔俊濤;王震宇
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/659;H01M10/6554;H01M10/617;H01M50/242;H01M50/213;H01M50/249
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本發明公開了一種具有碰撞保護和良好散熱功能的大功率鋰電池組的制備方法。使用有圓孔的導熱薄板做成空心的三棱柱，每個三棱柱中放置一個鋰電池單體；按照電路要求對鋰電池單體進行電連接；將三棱柱結構放在外殼中；將導線從外殼上部引出，將融化的石蠟緩慢的灌注到外殼、三棱柱、電池單體的空隙中，同時振動外殼，在外殼的帶動下三棱柱結構與鋰電池同步振動；所有空隙中都灌滿石蠟后，等待石蠟冷卻凝固；上述方法具有電池單體一致性好，電池組壽命長、容量大，成本低廉，易于加工，結構簡單，電池組的抗撞能力強，相變材料中無氣泡等優點。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，具體涉及到使用相變材料具有三角形結構的大功率鋰電池組的制備方法。

背景技術

大功率鋰電池組在很多領域中有重要應用，特別是戶外使用的鋰電池組已經成為電動汽車的重要部件，電池組的性能好壞直接關系到電動汽車的整車性能，然而現有的鋰電池組仍然存在一定的不足。

鋰電池組中包含多個鋰電池單體，將這些電池單體通過特定的方式進行電連接，并將它們放入外殼中，構成鋰電池組。通常電池單體形狀有圓柱形、方形等，常見有18650圓柱形鋰電池單體、433861方形鋰電池單體、103450方形鋰電池單體，在有些場合也將電池單體稱為電芯。

電池組放電時，電池組中每個電池單體都產生熱量，工作一段時間以后，電池組中心位置的電池單體溫度較高，而邊緣位置的電池單體溫度較低，由于溫度不同各電池單體的放電容量不同，當其中部分電池單體（甚至一個電池單體）達到放電截止條件時整個電池組就停止放電。由于電池組內部各電池單體溫度的差異，電池組整體的放電容量下降，當整個電池組放電容量下降到一定程度后電池組的使用壽命也就耗盡了。對于大功率電池組而言,由于電池單體的放電電流較大,產熱速率較大,中央位置和邊緣位置的電池單體之間的溫度差異較大,對電池組整體的放電容量的影響較大。

在夏天戶外的高溫環境下工作時，由于電池單體產熱較大，電池組散熱能力不足，各電池單體溫度較高，并且隨著電池組單體溫度逐漸升高還會引起進一步的危險，當溫度升高到一定值時電池單體會出現自燃現象，引起整個電池組燃燒。

在現有技術中，為降低電池組內部溫度和減小電池組內各電池單體間的溫度差異，采用各種技術輔助散熱。風冷技術、液體冷卻技術和相變冷卻技術都能降低電池組溫度，減小電池組內各電池單體間溫度差異。風冷和液體冷卻需要使用風道、風扇、管道、泵等結構，結構復雜，風冷和液體冷卻技術的散熱能力有限，雖然能降低大功率電池組溫度，并減小電池單體間溫度差異，但溫度下降幅度和電池單體之間的溫度差異還不能滿足使用要求。

相變技術具有良好的效果。在公開號為CN112259830A名稱為“一種可低溫啟動放電鋰電池及其制備方法”的中國專利申請中，用聚偏氟乙烯包覆十二烷與膨脹石墨組成的復合相變材料，涂敷在膠帶，使用膠帶包裹電芯，在零下2℃到零下11℃之間復合相變材料發生相變，并釋放熱量，這種方法解決了低溫環境下的鋰電池啟動問題，但使用的材料較復雜，并且膠帶材料和膠帶之間的間隙阻礙了熱對流和熱傳導，散熱效果較差，各電池單體間溫差仍然較大。

公開號為CN210866264U名稱為“一種用于鋰電池熱調控的相變儲熱裝置”通過設置緩沖板、相變儲能膠囊和風機等，提高了鋰電池充放電時的散熱效果，但仍然不能解決電池組中各電池單體溫差較大的問題，并且采用風機協助散熱的方式會額外增加電池能耗，降低電池組輸出能量，成本較高。

公開號為CN109768194A名稱為“一種基于相變材料-翅片復合結構的鋰離子電池模組熱管理系統”的中國專利申請中，鋁制電池盒內固定有若干相間隔排布的方形磷酸鐵鋰電池模組和散熱結構，散熱結構由一對基板和整列排布在一對基板之間的若干個散熱翅片構成，相鄰兩個散熱翅片之間填充有相變材料，降低了電池組溫度梯度，但此專利申請中的散熱翅片結構復雜，成本昂貴，并且沒有公開如何去除相變材料中的氣泡，填充相變材料時難免會有氣泡，而氣泡會嚴重影響電池組的散熱效果，電池單體之間仍然有較大的溫差，對電池組內電池單體的一致性會造成很大的影響。