[發(fā)明專利]一種內(nèi)置于疊片式動力鋰離子電芯的熱管理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211278291.1
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115692916A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周飛;徐曉斌;沈俊杰;陳星
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/647;H01M10/654;H01M10/6551;H01M10/6554;H01M10/6556;H01M10/6563;H01M10/6568;H01M10/6571;H01M50/103;H01M10/05
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王苗

本發(fā)明公開了一種內(nèi)置于疊片式動力鋰離子電芯的熱管理系統(tǒng)，包括若干疊片式發(fā)電單元、容納疊片式發(fā)電單元的外殼、設(shè)置于外殼內(nèi)的若干換熱板以及換熱系統(tǒng)，所述外殼外側(cè)設(shè)置連接疊片式發(fā)電單元極耳的正極柱和負(fù)極柱，所述換熱板位于疊片式發(fā)電單元之間與疊片式發(fā)電單元進(jìn)行熱交換，所述換熱板設(shè)置用于換熱介質(zhì)流動的流動腔，所述換熱系統(tǒng)用于改變換熱介質(zhì)溫度并驅(qū)動換熱介質(zhì)在換熱板中循環(huán)。通過將換熱板與電芯外殼一體式或分體式制造，并與疊片式發(fā)電單元集成安裝，使得疊片式發(fā)電單元能夠直接與換熱板進(jìn)行熱交換，直接對疊片式發(fā)電單元進(jìn)行降溫和加熱，對疊片式發(fā)電單元溫度進(jìn)行高效控制，改善電芯溫度特性，進(jìn)一步提高電芯工作性能和循環(huán)壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力鋰離子電池?zé)峁芾恚唧w是涉及一種內(nèi)置于疊片式動力鋰離子電芯的熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

動力鋰離子電池因其能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率低等特點而被廣泛應(yīng)用于新能源汽車行業(yè)。動力鋰離子電池的工作性能和安全性能受其工作溫度影響，當(dāng)溫度過低時，電池內(nèi)部電解液粘度上升，導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散困難，進(jìn)而因沉積而誘生鋰枝晶，使得電池容量衰減。當(dāng)溫度過高時，電池內(nèi)部電解液會出現(xiàn)副反應(yīng)，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)熱失控。

目前，常規(guī)的電池?zé)峁芾矶际峭庵檬綗峁芾硐到y(tǒng)，即電池的冷卻和加熱方式是在電池外部添加換熱裝置，進(jìn)而對電池進(jìn)行降溫或者升溫，如空氣強(qiáng)制冷卻、液體冷卻、相變材料冷卻和熱管冷卻及其它們的組合。然而，通常在電池工作時，電池內(nèi)部的溫度會高于電池外表面溫度，這種外置式熱管理系統(tǒng)中，電池內(nèi)部與電池外表面之間的溫度梯度會進(jìn)一步增大，嚴(yán)重時會對電池循環(huán)壽命造成影響。而且，隨著電池能量密度以及電池體積的不斷增大，電池的產(chǎn)熱量也隨之提高，這也使得電池內(nèi)部的工作溫度相應(yīng)上升，導(dǎo)致內(nèi)外溫差進(jìn)一步增大。對于電池在低溫加熱過程中，電池外部的熱量進(jìn)入電池內(nèi)部的時間也隨之增加，外置式熱管理系統(tǒng)導(dǎo)致加熱效率低且內(nèi)外溫差增大。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上缺點，本發(fā)明提供一種對電芯溫度進(jìn)行高效控制的內(nèi)置于疊片式動力鋰離子電芯的熱管理系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為解決上述問題，本發(fā)明采用一種內(nèi)置于疊片式動力鋰離子電芯的熱管理系統(tǒng)，包括若干疊片式發(fā)電單元、容納疊片式發(fā)電單元的外殼、設(shè)置于外殼內(nèi)的若干換熱板以及換熱系統(tǒng)，所述外殼與換熱板一體式或分體式制造，所述疊片式發(fā)電單元包括依次排列的正電極片、隔膜和負(fù)電極片，且疊片式發(fā)電單元通過絕緣保護(hù)膜包裹，所述換熱板位于疊片式發(fā)電單元之間與疊片式發(fā)電單元進(jìn)行熱交換，所述換熱板設(shè)置用于換熱介質(zhì)流動的流動腔，所述換熱系統(tǒng)用于改變換熱介質(zhì)溫度并驅(qū)動換熱介質(zhì)在換熱板中循環(huán)，所述外殼外設(shè)置連接疊片式發(fā)電單元極耳的正極柱和負(fù)極柱。

進(jìn)一步的，所述換熱系統(tǒng)包括外接軟管、散熱器、驅(qū)動水泵和加熱部件，所述外接軟管連通換熱板、散熱器和驅(qū)動水泵實現(xiàn)換熱介質(zhì)的循環(huán)，所述散熱器用于換熱介質(zhì)的熱交換，所述加熱部件用于加熱散熱器。所述加熱部件為薄膜狀加熱器，貼附在所述散熱器的下表面。

進(jìn)一步的，所述換熱板長度和高度與疊片式發(fā)電單元的正電極片和負(fù)電極片長度和高度相同。所述換熱板的厚度為2mm-3mm，所述換熱板中流動腔的直徑范圍為1mm-1.5mm，所述換熱板采用耐電解液腐蝕材料，包括但不限于鋁材。

進(jìn)一步的，所述外殼設(shè)置上蓋板，且外殼內(nèi)設(shè)置絕緣保護(hù)架，所述上蓋板上方設(shè)置正極柱和負(fù)極柱，所述絕緣保護(hù)架設(shè)置在疊片式發(fā)電單元上側(cè)，位于疊片式發(fā)電單元與上蓋板之間，實現(xiàn)疊片式發(fā)電單元與上蓋板的電隔絕，所述絕緣保護(hù)架上開有連接口，用于疊片式發(fā)電單元極耳與正極柱、負(fù)極柱之間的連接。

進(jìn)一步的，所述散熱器內(nèi)部設(shè)置用于換熱介質(zhì)流動的流道，散熱器上表面設(shè)置若干翅片。

進(jìn)一步的，所述換熱系統(tǒng)還包括風(fēng)扇，所述風(fēng)扇用于加速散熱器的散熱。

進(jìn)一步的，所述換熱板設(shè)置進(jìn)液口和出液口，所述外殼對應(yīng)換熱板的進(jìn)液口和出液口設(shè)置外接口，外接口用于外接軟管連接換熱板的進(jìn)液口和出液口。