[發明專利]一種基于電極焊接優化的圓柱動力電池組散熱優化方法

在審

• 申請號: 202111585808.7
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114178724A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 楊海龍;鄭顯臣
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K101/36
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

本申請公開了一種基于電極焊接優化的圓柱動力電池組散熱優化方法，所述方法包括：確定電池焊接功率和焊接時間；計算焊點數量限制；根據圓柱電池尺寸及額定工作電流搭建圓柱電池熱力學模型計算電池極板總產熱量及熱量分布；再根據極板產熱量計算極板單位面積焊點數；最后根據極板熱量分布對焊點布局進行優化實現電池極板傳熱效率?？梢栽诓桓淖儎恿﹄姵亟M結構設計和不過大提升成本的情況下有效優化動力電池組散熱效率。且在增加散熱效率的同時避免能耗的增加和可靠性降低。導電帶鏈接至周圍圓柱形電池可以使圓柱形電池組具有更好的均熱性能，防止大型電池組內部積熱問題，大大提高電池使用壽命，降低安全隱患。

技術領域

本申請涉及電池散熱技術領域，具體涉及一種基于電極焊接優化的圓柱動力電池組散熱優化方法。

背景技術

圓柱形鋰離子電池由于具有各個方向張力可相互抵消、不易膨脹變形、一致性較好，并且產生氣體不易泄露、耐壓性好等優點，在電動車動力電池等高功率應用領域中已經得到廣泛應用。但大功率電池發熱問題也帶來非常嚴峻的挑戰。

一個大型電池組通常由多個單體電池并聯或串聯組成，這種結構潛在增加了電池的接觸電阻，而接觸電阻產熱是電池重要的熱源之一。因此造成了電池運行過程中歐姆熱的增加，如果熱量不能及時散失，便在有限空間累積，從而致使電池的溫度升高，若電池溫度高于50℃，其電化學性能和循環壽命會明顯下降。因此如何提高電池散熱效率變成了大型動力電池組關鍵技術。

目前常用的電池散熱方法有液冷、風冷兩種。液冷方法性能好，但成本較高可維護性較差。風冷因較低的成本較高的可維護性，目前在市場上存在大量應用，但是風冷方式散熱依然不能滿足當前的需求。通過對現有散熱方式進行優化設計可以進一步提升現有散熱效率。其中利用圓柱電池電極導熱擴大了利用了更多的散熱面積。可以有效提升動力電池散熱面積。

電極導熱方法主要有導熱硅膠法和導電帶傳熱法，導熱硅膠法是在電極端頂部和底部各加上導熱硅膠墊片，讓頂部、底部不易散發的熱量通過TIF導熱硅膠片傳導到金屬外殼上散熱，同時硅膠片的高電氣絕緣和防刺穿性能對電池組有很好的保護作用。導電帶傳熱法是通過大面積焊接，提高極板與導電帶之間傳熱性能，可以更好的避免大型電池組局部積熱問題，且有助于提升電導率，降低電力傳輸損耗，進一步降低發熱。

大面積焊接方法不但能耗較高且大面積激光焊接易在局部造成電池極板破損，不利于電池穩定運行。導熱硅膠片雖然可以在一定程度上實現電池兩極板散熱，但導熱硅膠片散熱效率較低，無法滿足電池散熱要求。

發明內容

本申請為了解決上述技術問題，提出了如下技術方案：

第一方面，本申請實施例提供了一種基于電極焊接優化的圓柱動力電池組散熱優化方法，所述方法包括：確定電池焊接功率和焊接時間；計算焊點數量限制；根據圓柱電池尺寸及額定工作電流搭建圓柱電池熱力學模型計算電池極板總產熱量及熱量分布；再根據極板產熱量計算極板單位面積焊點數；最后根據極板熱量分布對焊點布局進行優化實現電池極板傳熱效率。

采用上述實現方式，可以在不改變動力電池組結構設計和不過大提升成本的情況下有效優化動力電池組散熱效率。且在增加散熱效率的同時避免能耗的增加和可靠性降低。導電帶鏈接至周圍圓柱形電池可以使圓柱形電池組具有更好的均熱性能，防止大型電池組內部積熱問題，大大提高電池使用壽命，降低安全隱患。

結合第一方面，在第一方面第一種可能的實現方式中，所述確定電池焊接功率和焊接時間包括：根據導電帶和圓柱電池極板材料及厚度確定按常規方法選取合適的焊接功率和焊接時間，保證焊接緊密的同時避免激光焊穿極板，造成電解液泄露。

結合第一方面，在第一方面第二種可能的實現方式中，所述計算焊點數量限制，包括：令焊點周圍設定范圍為禁焊區，所述禁焊區為以焊點為圓心半徑為r_p的圓；分別根據電池正負極區域面積計算焊點最密排布；將最密排布下焊點數量作為當前極板焊點數量限制。