[發明專利]一種電池系統及其裝配方法

有效

• 申請號: 202110339371.2
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113131038B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 吳偉雄;馬瑞鑫;莊師強;張賢
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/653;H01M10/659;C09K5/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 尹凡華

本發明屬于電池技術領域，公開了一種電池系統及其裝配方法。該電池系統，包括復合相變材料和電池；復合相變材料包括相變材料和烯烴嵌段共聚物；復合相變材料和電池之間采用過盈配合。本發明使用的復合相變材料包括相變材料，例如石蠟，和烯烴嵌段共聚物，其中，烯烴嵌段共聚物為支撐材料，可實現熱致柔性，并防止液態相變材料泄漏。復合相變材料與電池之間采用過盈配合的方式進行組裝，大大減少電池與復合相變材料之間的接觸熱阻，大大降低電池工作過程中的溫度，不僅提高電池工作過程中的電性能，而且還顯著改善電池的使用安全。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，特別涉及一種電池系統及其裝配方法。

背景技術

鋰離子電池因其在能量密度、工作電壓等關鍵工作性能上具有的優勢，被廣泛應用于電化學儲能系統，作為儲能器件。電池的工作機制和性能都表現出對溫度有較高的依賴性，將電池保持在合適的溫度范圍內可以保持最優的工作性能。電池在工作過程中會產生一定的熱量，所以需要將熱量合理排出避免熱量堆積而影響電池電壓、充放電效率、循環壽命以及電池的使用安全性。

基于相變材料的電池熱管理系統可以有效控制電池的工作溫度和電池間的溫差，其中，相變材料的特性對電池熱管理系統的影響很大。石蠟(PA)的導熱系數約為0.2W·m^-1·K^-1，且當溫度高于熔點時會變為液態，存在嚴重泄漏問題。此外，相變材料的剛性帶來的電池安裝和集成問題，會導致與電池接觸界面的高熱阻，熱阻過高，使得電池工作溫度過高，不僅影響電池的性能，還存在極大的安全隱患。特別地，對于圓柱形電池，其曲面特性難以和相變材料有效配合。現有的相關裝配方式是先在塊體相變材料上開設稍大于電池外徑的孔，然后將電池插入孔中，但是這種方式下電池和CPCM(CPCM是一種復合相變材料，是由脂肪酸酯類和高級脂肪族醇類相變材料按質量比95:5共混制得)間未能緊密接觸，不可避免的存在較大熱阻。可在孔隙中填充導熱膠，但是仍面臨涂覆不均、空間和經濟成本增加的問題。對于方形電池，在與相變材料配合時，為了使相變材料與電池之間得到壓緊，常常用同一個壓緊裝置將數量較多的電池構成一個單元，然而方形電池的能量密度大，當其中某個電池發生熱安全事故，通過熱傳遞，會波及到其余大量的電池，危害性大大提高。

因此，亟需提供一種新的電池裝配方法，使得裝配后的電池與相變材料之間不存在高熱阻，從而提高電池工作過程中的性能，也改善安全性能，也進一步改善相變材料的泄漏問題。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種電池系統及其裝配方法，所述電池系統包括電池和復合相變材料，所述電池與復合相變材料之間無間隙，不存在接觸界面的高熱阻問題，進一步使得電池工作溫度低，電池的性能和安全性大大改善，且該電池系統由于采用了特別的復合相變材料，也大大改善了相變材料的泄漏問題。

本發明的發明構思：本發明使用的復合相變材料包括相變材料(例如石蠟)和烯烴嵌段共聚物，其中，烯烴嵌段共聚物為支撐材料，可實現熱致柔性，并防止液態相變材料泄漏。本發明使用的復合相變材料與電池之間采用過盈配合的方式進行組裝，大大減少電池與復合相變材料之間的接觸熱阻，大大降低電池工作過程中的溫度，不僅提高電池工作過程中的電性能，而且還顯著改善電池的使用安全。

本發明的第一方面提供一種電池系統。

具體的，一種電池系統，包括復合相變材料和電池；所述復合相變材料包括相變材料和烯烴嵌段共聚物。

優選的，所述復合相變材料含有孔，且所述復合相變材料的孔與電池之間采用過盈配合。所述復合相變材料的孔和電池之間采用過盈配合，可大大減少電池與復合相變材料之間的接觸熱阻，大大降低電池工作過程中的溫度，不僅提高電池工作過程中的電學性能，而且還顯著改善電池的使用安全。

優選的，所述相變材料為石蠟。

優選的，所述電池為鋰電池或鋰離子電池。

所述電池可為任意形狀，優選如圓柱形或方形。