動(dòng)力電池模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力電池模塊。它主要由單體動(dòng)力電池、電連接件、電池模塊的殼蓋、殼體構(gòu)成，單體動(dòng)力電池層疊安裝在殼體內(nèi)，電池的兩端電極分別與電連接件連接，電連接件絕緣固定在殼體上，并且一端伸出殼體外，殼體與殼蓋固定配合形成模塊，在單體動(dòng)力電池之間放置吸熱墊片，吸熱墊片與電池單體相互間隔層疊排列。本實(shí)用新型可有效地將模塊溫度控制在適宜工作溫度范圍內(nèi)，提高溫度均勻性。本實(shí)用新型所涉及的動(dòng)力電池模塊可廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車及純電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)中，也可作為儲(chǔ)能單元應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)中。
【專利說明】動(dòng)力電池模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能夠均溫、控溫的電池模塊，屬于用于混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力電池模塊由若干單體動(dòng)力電池組裝而成，單體動(dòng)力電池對(duì)工作溫度要求非?？量?，若工作溫度過高，會(huì)加快衰減速度，壽命急劇降低，甚至?xí)鸢踩鹿?；若工作溫度過低，電池的功率、容量會(huì)明顯降低，如不限制功率，可能引起不可逆衰減，并埋下安全隱患。另外，單體動(dòng)力電池之間的溫度不均勻性會(huì)引起性能差異，加速電池模塊的劣化。動(dòng)力電池在電動(dòng)車行駛過程中，環(huán)境溫度變化范圍可達(dá)到-20?50°C，并且電池模塊內(nèi)部單體動(dòng)力電池周圍的熱環(huán)境往往很不均勻，動(dòng)力電池的性能、壽命、安全性造成非常不利的影響。
[0003]目前，車用動(dòng)力電池比較普遍的制造方法是先將動(dòng)力電池單體組裝成模塊，再通過模塊之間的串、并聯(lián)達(dá)到電動(dòng)車電壓和容量要求。為了解決動(dòng)力電池的散熱問題，一般采用兩種方式:一種是在電池模塊之間設(shè)計(jì)散熱風(fēng)道，通過風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)引入車內(nèi)或外部空氣對(duì)電池散熱；另一種是在電池模塊之間安裝散熱板，散熱板內(nèi)具有液體通道，通過通入冷卻液體對(duì)電池進(jìn)行散熱。這兩種方式都是從模塊外部對(duì)模塊內(nèi)的電池進(jìn)行散熱，一方面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、可靠性較差，另一方面位于模塊中心的單體電池和模塊邊緣的單體電池由于散熱條件不一樣，溫度產(chǎn)生很大的差異。
[0004]將相變材料應(yīng)用于動(dòng)力電池散熱中是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。相變材料可以在電池溫度升高時(shí)通過發(fā)生相變吸收大量熱量，阻止電池溫度升高；在電池溫度降低時(shí)發(fā)生可逆相比放出熱量，阻止電池溫度降低。目前，相變材料在動(dòng)力電池中的應(yīng)用多采用將相變材料灌注在電池模塊周圍的空隙里的方式(201120571466.9)。這樣的方式雖然能達(dá)到散熱、控制溫度的效果，但存在相變材料液化時(shí)滲漏的危險(xiǎn)，存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種動(dòng)力電池模塊，不僅使電池模塊保持較好的散熱控溫效果，且提高電池的安全可靠性能。
[0006]本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種動(dòng)力電池模塊，主要由單體動(dòng)力電池、電連接件、電池模塊的殼蓋、殼體構(gòu)成，在單體動(dòng)力電池之間放置吸熱墊片，吸熱墊片與電池單體相互間隔層疊排列，安裝在殼體內(nèi)，電池的兩端電極分別與電連接件連接，電連接件絕緣固定在殼體上，并且一端伸出殼體外，殼體與殼蓋固定配合形成模塊。
[0007]所述的吸熱墊片由外部導(dǎo)熱密封包覆層及內(nèi)部填充的相變材料構(gòu)成，相變材料為固-液轉(zhuǎn)化的相變材料，吸熱墊片的尺寸不大于單體電池的尺寸。吸熱墊片除包含包覆單體顆粒與膠合材料外，還加入導(dǎo)熱材料粉末，用來(lái)提高吸熱墊片的導(dǎo)熱率，導(dǎo)熱材料粉末可以是招粉、銅粉、石墨粉等。[0008]上述的相變材料也可以是相變包覆單體顆粒聚合而成，相變包覆單體顆粒由外部聚合物包覆層和相變材料芯構(gòu)成。相變材料芯位于聚合物包覆層中，當(dāng)相變材料芯由固相轉(zhuǎn)化為液相時(shí)，不會(huì)泄露出聚合物包覆層外，相變材料始終保持粉末狀固體形態(tài)。相變材料芯可以是石蠟類、直鏈烷烴類或脂肪醇類材料。
[0009]所述的吸熱墊片也可由相變包覆單體顆粒與膠合材料混合壓制成片狀，直接用于模塊中。
[0010]為防止電連接件直接接觸模塊殼體使電池短路，電連接件外表包覆有絕緣材料層。
[0011]上述單體電池為方形或長(zhǎng)方形電池，可以是鋁塑膜包裝的軟包電池，也可以是金屬外殼的硬殼電池。
[0012]上述的單體電池可在表面涂覆導(dǎo)熱脂，以增強(qiáng)單體電池與吸熱墊片的傳熱效果。
[0013]本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池模塊具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1.動(dòng)力電池模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)突出，其中設(shè)置的吸熱墊片可以在電池溫度升高時(shí)通過相變材料發(fā)生相變時(shí)吸收熱量，阻止電池溫度繼續(xù)升高，在電池溫度下降時(shí)通過可逆相變放出熱量，阻止電池溫度繼續(xù)下降，從而有效地將電池溫度控制在電池的適宜工作溫度范圍內(nèi)；
[0015]2.由于每塊單體電池均與吸熱墊片接觸，傳熱條件相同，單體電池之間的溫度均勻性會(huì)得到大幅提高，提高了電池使用效果，延長(zhǎng)電池的使用壽命；
[0016]3.吸熱墊片中的相變材料采用包覆單體顆粒聚合而成的相變材料時(shí)，相變材料芯被封裝在聚合物包覆層內(nèi)，相變材料發(fā)生固-液相變轉(zhuǎn)化都在聚合物的包覆層內(nèi)進(jìn)行，相變材料外形始終保持固態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)液體滲漏的危險(xiǎn)，加之吸熱墊片的導(dǎo)熱密封包覆層，更提聞安全性；
[0017]4.在單體電池之間間隔軟質(zhì)的吸熱墊片，可以防止單體電池相互摩擦，起到保護(hù)單體電池的作用。
[0018]本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池模塊可廣泛用于混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)中，也可作為儲(chǔ)能模塊應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)中，結(jié)合適當(dāng)?shù)耐獠繐Q熱措施，達(dá)到良好的溫度控制效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池模塊的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中標(biāo)號(hào):1.殼蓋，2.單體電池，3.吸熱墊片，4.電連接件，5.殼體。
[0021]圖2是本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池模塊的外形圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)例I中吸熱墊片的截面示意圖。
[0023]圖中標(biāo)號(hào):31.導(dǎo)熱密封包覆層，32.相變材料。
[0024]圖4是本實(shí)用新型實(shí)例2中相變包覆單體顆粒的截面圖。
[0025]圖中標(biāo)號(hào):33.相變包覆單體顆粒，311.密胺樹脂包覆層，312.相變材料芯。
[0026]圖5是本實(shí)用新型實(shí)例3中吸熱墊片的截面示意圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào):33.相變包覆單體顆粒，34.硅膠膠合材料，311.密胺樹脂包覆層，312.相變材料芯。【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池模塊做進(jìn)一步說明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖1所示的動(dòng)力電池模塊，主要由模塊殼蓋1、單體電池2、吸熱墊片3、電連接件
4、模塊殼體5組成。單體電池2和吸熱墊片3相互間隔層疊排列在一起，兩個(gè)吸熱墊片3之間有一單體電池2。將排列好的單體電池2和吸熱墊片3 —起放置到模塊殼體5中。兩個(gè)電連接件4的一端分別與單體電池2的兩極連接，另一端伸出到模塊殼體5之外，將電連接件4與殼體5固定，電連接件4外表包覆有絕緣材料層。將模塊的殼蓋I蓋合到殼體5之上，并進(jìn)行固定，所形成的動(dòng)力電池模塊如圖2所示。
[0031]其中，單體電池2為鋁合金硬殼的長(zhǎng)方形鋰離子電池，吸熱墊片3如圖3所示，由外部導(dǎo)熱密封包覆層31及內(nèi)部填充的相變材料32構(gòu)成，導(dǎo)熱密封包覆層31為鋁塑膜，相變材料32為石蠟。吸熱墊片3的厚度為4.0mm，形狀和大小與單體電池2底面相同。
[0032]當(dāng)動(dòng)力電池模塊所處的環(huán)境溫度上升時(shí)，吸熱墊片3的溫度也逐漸升高，當(dāng)達(dá)到相變材料的相變溫度時(shí)，吸熱墊片內(nèi)的相變材料32會(huì)發(fā)生固-液相變轉(zhuǎn)化，進(jìn)而吸收大量熱量，使得吸熱墊片3的溫度在一段時(shí)間內(nèi)保持恒定。由于單體電池2與吸熱墊片3緊密貼合，能進(jìn)行良好的熱交換。因此，單體電池2會(huì)與吸熱墊片3保持相近的溫度，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境溫度變化而受很大影響。同理，當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，吸熱墊片3內(nèi)的相變材料32發(fā)生逆向的液-固相變轉(zhuǎn)化，放出熱量，阻止單體電池的溫度下降。
[0033]單體電池2在工作中，有時(shí)會(huì)因?yàn)楣ぷ饕筮M(jìn)行大電流放電。此時(shí)，單體電池2的生熱速率大幅升高，產(chǎn)生的熱量也會(huì)急劇增加。吸熱墊片3可通過熱傳遞吸收單體電池2產(chǎn)生的熱量而溫度升高，當(dāng)達(dá)到相變材料的相變溫度時(shí)發(fā)生固-液相變，從而吸收更多單體電池2放出的熱量，防止單體電池2溫度上升過快造成危險(xiǎn)，提高動(dòng)力電池模塊的安全性。另外，由于吸熱墊片3的存在，可均衡單體電池2之間的溫度，提高電池應(yīng)用效果及使用壽命O
[0034]實(shí)施例2
[0035]一種動(dòng)力電池模塊，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)相似，所不同的是單體動(dòng)力電池2是鋁塑膜包裝的軟包電池，吸熱墊片3導(dǎo)熱密封包覆層31內(nèi)所填充的相變材料32是由諸多相變包覆單體顆粒33聚合而成。相變包覆單體顆粒33如圖4所示，由外部聚合物包覆層311和相變材料芯312構(gòu)成，聚合物包覆層311材料為密胺樹脂，相變材料芯312材料為十六醇。所形成的吸熱墊片3的厚度為6.0mm，墊片形狀與單體電池2相同，尺寸略小于單體動(dòng)力電池2底面。在單體動(dòng)力電池2的外表面涂覆有導(dǎo)熱硅脂，加強(qiáng)單體動(dòng)力電池2與吸熱墊片3的傳熱效果。
[0036]這種動(dòng)力電池模塊不僅具有與實(shí)施例1相同的優(yōu)點(diǎn)，而且吸熱墊片3內(nèi)的相變包覆單體顆粒始終保持固體形態(tài)，使用更加安全可靠，有效避免相變材料的泄漏。
[0037]實(shí)施例3
[0038]一種動(dòng)力電池模塊，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)相似，所不同的是吸熱墊片3直接由包覆單體顆粒33與膠合材料34均勻混合壓制成片狀，如圖5所示，相變包覆單體顆粒33由外部密胺樹脂聚合物包覆層311和固-液轉(zhuǎn)化的十六醇相變材料芯312構(gòu)成，膠合材料為硅膠。
[0039]這種動(dòng)力電池模塊具有與實(shí)施例1相同的優(yōu)點(diǎn)，且安全可靠性加強(qiáng)，吸熱墊片3制作工藝簡(jiǎn)單，易于制作成形，并且質(zhì)地柔軟，對(duì)軟包電池具有一定的保護(hù)作用。
[0040]實(shí)施例4
[0041]一種動(dòng)力電池模塊，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3結(jié)構(gòu)相似，吸熱墊片3同樣也是由相變包覆單體顆粒33與膠合材料34均勻混合塑形成片狀，所不同的是構(gòu)成吸熱墊片3的包覆單體顆粒33的外部聚合物包覆層311為聚氨酯，相變材料芯材312為正十八烷。
[0042]這種動(dòng)力電池模塊具有與實(shí)施例1相同的優(yōu)點(diǎn)，且由于包覆單體顆粒33使用聚氨酯為包覆層材料，吸熱墊片具有更好的耐磨性，同時(shí)無(wú)毒、無(wú)污染。
[0043]實(shí)施例5
[0044]—種動(dòng)力電池模塊，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3結(jié)構(gòu)相似，所不同的是構(gòu)成吸熱墊片3的相變包覆單體顆粒33的外部聚合物包覆層311為環(huán)氧樹脂，并且膠合材料34使用環(huán)氧樹脂膠合劑。
[0045]這種動(dòng)力電池模塊具有與實(shí)施例3相同的優(yōu)點(diǎn)，且由于相變包覆單體顆粒的聚合物包覆層311和膠合材料34都使用環(huán)氧樹脂，可減少膠合材料的用量，使墊片中的相變材料含量得到提高，從而使吸熱墊片3具有更好的吸熱能力，對(duì)電池提供更好的保護(hù)。
[0046]實(shí)施例6
[0047]一種動(dòng)力電池模塊，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3結(jié)構(gòu)相似，所不同的是吸熱墊片3除了包含相變包覆單體顆粒、膠合材料以外，還加入了少量導(dǎo)熱材料鋁粉。
[0048]這種動(dòng)力電池模塊具有與實(shí)施例3相同的優(yōu)點(diǎn)，且吸熱墊片具有更好的傳熱性能，能快速吸收電池所放出的熱量，保障電池在大電流放電時(shí)的安全性。
[0049]以上實(shí)施例僅為對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施過程中個(gè)別方案的詳細(xì)描述，并不意味著對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力電池模塊，由單體動(dòng)力電池、電連接件、電池模塊的殼蓋、殼體構(gòu)成，單體動(dòng)力電池層疊安裝在殼體內(nèi)，電池的兩端電極分別與電連接件連接，電連接件絕緣固定在殼體上，并且一端伸出殼體外，殼體與殼蓋固定配合形成模塊，其特征是:在單體動(dòng)力電池之間放置吸熱墊片，吸熱墊片與電池單體相互間隔層疊排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:吸熱墊片由內(nèi)部填充有固-液轉(zhuǎn)化的相變材料的導(dǎo)熱密封包覆層構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:吸熱墊片的尺寸不大于單體電池的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:固-液轉(zhuǎn)化的相變材料芯是石蠟類、直鏈烷烴類或脂肪醇類材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:聚合物包覆層是密胺樹脂、聚氨酯或環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:電連接件外表包覆有絕緣材料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:單體電池為方形或長(zhǎng)方形電池，是鋁塑膜包裝的軟包電池，或是金屬外殼的硬殼電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池模塊，其特征還在于:在單體動(dòng)力電池表面涂覆導(dǎo)熱脂。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK203721846SQ201320833563
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】付垚, 唐海波, 盧世剛, 胡博, 鄒春龍, 薛軼, 王琳 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院