[發明專利]具有熱管理功能的環形鋰離子電池組及其控制方法

在審

• 申請號: 202110690713.5
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113328172A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 伊梟劍;李志農;周琪;王發成;穆慧娜
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;南昌航空大學;中國北方車輛研究所
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/635;H01M10/643;H01M10/6571;H01M10/659;H01M10/0525
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明公開了一種具有熱管理功能的環形鋰離子電池組及其控制方法，包括兩個相互連接的環形鋰離子電池單體，電池殼體與外加熱筒之間填充有相變材料，外加熱筒套裝于電芯的外周，上端蓋設置有溫度傳感器、正極極柱和負極極柱，環形鋰離子電池單體之間通過燕尾槽與燕尾滑塊相對連接組成電池組。本發明將內外加熱筒和相變材料置于電池內部，可以從內部和外部同時開始對電池加熱或者散熱，能實現環形鋰離子電池單體自由組合形成電池組，且將相變材料填充于環形鋰離子電池單體內部，與內外加熱筒協同作用，具有熱管理功能，在低溫加熱環形鋰離子電池單體，高溫時對環形鋰離子電池單體進行散熱，提高了環形鋰離子電池單體的工作性能。

技術領域

本發明屬于動力電池技術領域，尤其涉及一種具有熱管理功能的環形鋰離子電池組及其控制方法。

背景技術

隨著電動汽車的發展，憑借著高能量密度、高功率密度及長循環壽命等優勢，以鋰電池為代表的動力電池被廣泛應用于電動汽車中。

然而，鋰電池性能及安全性受溫度影響顯著，高溫和低溫都不利于鋰電池正常工作。鋰離子電池在低溫下充放電容量會急劇下降，車輛性能嚴重衰退，而且低溫充電時，鋰電池電極容易出現析鋰現象，容易引發短路等風險。高溫時，需對鋰電池進行散熱，否則易引起電池熱失控。

目前對電池加熱方式主要為空氣加熱和液體加熱，這兩種方式雖然結構較簡單，但是需要外部設備輔助，占據一定空間，且空氣加熱效率低，所需時間長；相比空氣加熱，液體加熱雖然提高了加熱效率，但是成本大幅度增加，加熱仍然需要一定的時間。在高溫散熱方面，隨著人們對相變材料認識不斷提升，越來越多的科研工作者開始對其進行研究。在鋰電池高溫散熱方面，相比空冷和液冷，相變材料塑造性好，適用于各種形狀電池，成本低，相變潛熱高，是一種比較理想的散熱材料。

目前電池熱管理的研究聚焦于既定結構的電池，在現有的電池結構基礎上開展熱管理。雖然圓柱形電池制作工藝簡單，但是由于電池自身的發熱特性，圓柱形電池容易在中心位置產生熱積累，而圓柱形電池只能通過圓柱外表面進行熱交換，導致圓柱中心位置的熱量不容易散掉，這種圓柱形電池結構給電池的設計和電池熱管理帶來較大的困難。

發明內容

針對現有圓柱形電池存在的技術問題，從改變電池結構角度出發，提出一種具有熱管理功能的環形鋰離子電池組及其控制方法，提高熱交換效率，能對低溫下電池進行加熱，高溫下電池進行散熱。提高電池的工作性能。

本發明采用以下技術方案實現上述目的。一種具有熱管理功能的環形鋰離子電池組，包括兩個相互連接的環形鋰離子電池單體，所述環形鋰離子電池單體包括內加熱筒、圓柱形卷片、電芯和電池殼體，所述內加熱筒內部填充相變材料，內加熱筒外周設有卷片，卷片外周繞裝有電芯；所述電池殼體外裝有控制器，電池殼體與外加熱筒之間填充有相變材料；外加熱筒套裝于電芯的外周；環形鋰離子電池單體下端封裝有下端蓋，上端封裝有上端蓋，上端蓋設置有溫度傳感器、正極極柱和負極極柱；電芯上端連接有引線正極片和負極片，正極片和負極片分別與上端蓋上的正極極柱和負極極柱對應連接；環形鋰離子電池單體的上端蓋和下端蓋上均裝有連接座，連接座呈四邊形且中間內孔端口對角設有擋片，連接座一側相鄰的兩邊設置有燕尾槽，另一側相鄰的兩邊設置有與燕尾槽相對應匹配的燕尾滑塊，環形鋰離子電池單體之間通過燕尾槽與燕尾滑塊相對連接組成電池組；電池組中的環形鋰離子電池單體之間正極極柱和負極極柱通過連接片對應連接，實現電池組的并聯通電。

優選地，所述電芯的材料為石蠟類。

優選地，所述石蠟類的材料中可添加膨脹石墨、泡沫鋁、泡沫石墨、碳纖維或鋁顆粒。

優選地，所述溫度傳感器的溫度感應范圍為-30~60℃。

優選地，所述控制器設有第一預設溫度和第二預設溫度。

優選地，所述第一預設溫度為-10℃。

優選地，所述第二預設溫度為0℃。