一种动力电池模块及其动力电池包和热管理方法技术

本发明专利技术公开一种动力电池模块及其动力电池包和热管理方法，动力电池模块包括若干电芯单元、若干一端嵌入所述电芯单元之间的热管结构以及连接在所述热管结构未嵌入所述电芯单元的另一端的液体通道，所述电芯单元包括顺次设置的正极集流体、正极材料、隔膜、负极材料和负极集流体，所述热管结构的两侧分别与所述正极集流体或所述负极集流体紧密贴合；本发明专利技术将热管结构的两侧与电芯单元的集流体紧密贴合，能够有利于减小传热热阻，大幅提高散热/预热速度，能够提高动力电池的热管理效果，提高换热效率。热效率。热效率。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池模块及其动力电池包和热管理方法


[0001]本专利技术涉及动力电池
，特别是涉及一种动力电池模块及其动力电池包和热管理方法。

技术介绍

[0002]温度过高或过低都会严重影响锂离子动力电池寿命，甚至可能导致热失控，引发电池热安全问题。因此，电池热管理对电池系统的热安全和性能起到重要的保障作用。
[0003]电动汽车电池系统的发展趋势是提高能量密度、减少充电时间、低温环境快速启动。其中，提高能量密度必须从单体电池能量密度和系统集成两个角度双管齐下。无模组化技术将电芯直接集成为电池包，取消电池单体至电池模组级别的集成，从系统集成角度提高能量密度，预示当前电池系统高度集成化的发展趋势。传统的热管理结构是在电池外壳上设计，热量在电芯产生，依次经过电芯与外壳的接触面、外壳、外壳与散热元件的接触面，这个热传递过程较复杂，且电池老化之后，电池会膨胀，电芯与外壳的接触面、外壳与散热元件的接触面也难以保证良好接触。因此，若热管理仍被设计为电池包的外部附属系统，则难以满足高集成化电池系统未来的热管理需求，如：由于中间热阻较大，导致较大的电池包内外温差，引起电池性能衰退；也难以应对超级快充下的冷却以及低温工况电池快速预热。例如申请公布号为CN 105703038 A的中国专利公开了一种具有平板热管的电池模块及散热方法，该方案将多个电池单体以层叠状设置在壳体中，还包括极耳固定装置、打包带、底部固定装置以及多个平板热管；每2个电池单体之间设置1个平板热管；打包带箍于极耳固定装置缺口及底部固定装置缺口内，将电池单体的封边固定于极耳固定装置通槽及底部固定装置通槽内，也就是说，该方案利用平板热管对电池单体进行冷却散热，其只能对电池单体散发到外部的热量进行散热，散热效率较低。
[0004]再如申请公布号为CN 105703036A的中国专利公开了一种电池Pack热管式散热系统，包括电池壳体、电池模组以及热管散热系统；其中，电池模组置在电池壳体的内侧；热管散热系统包括导热板、热管以及翅片管；其中，导热板设置在电池模组上；热管的一端设置在导热板中，另一端穿出电池壳体；翅片管设置在热管的另一端上且设置在电池壳体外侧，由此可见，该方案仍旧是以电池模组为单位进行散热，而电池模组内部的热量却无法实现有效散热，最终散热效率较低。另外，申请公布号为CN 113036265 A的中国专利公开了一种带热管的电池模组，封堵电芯单元的四周，防止单个电芯单元着火破坏其他电芯单元以及外界铜排安装面周边的支撑结构等，达到良好的防止热失控的效果，但其抑制热失控的原理与本专利技术不同，也没有针对正常工况的散热进行有效说明；而且该专利并没有明确地定义其所指的电芯单元，实际上，该专利的电芯单元为电池单体，与本专利技术电芯单元的定义有本质不同，也就是说，该专利仍是针对电池单体散发到外部的热量进行散热。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种动力电池模块及其动力电池包和热管理方法，以解决上
述现有技术存在的问题，将热管结构的两侧与电芯单元的集流体紧密贴合，能够有利于减小传热热阻，大幅提高散热/预热速度，能够提高动力电池的热管理效果，提高换热效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种动力电池模块，包括若干电芯单元、若干一端嵌入所述电芯单元之间的热管结构以及连接在所述热管结构未嵌入所述电芯单元的另一端的液体通道，所述电芯单元包括顺次设置的正极集流体、正极材料、隔膜、负极材料和负极集流体，所述热管结构的两侧分别与所述正极集流体或所述负极集流体紧密贴合。
[0008]优选地，所述热管结构的外壳以及与其紧密贴合的集流体采用相同的材料。
[0009]优选地，相邻两所述热管结构之间的所述电芯单元数量为20以上。
[0010]优选地，所述热管结构为平板热管。
[0011]优选地，所述平板热管包括外壳、贴合所述外壳内壁设置的吸液芯以及设置在两侧的所述吸液芯之间的支撑柱，所述支撑柱之间形成蒸汽腔，所述平板热管保持封闭状态，内部充有工质。
[0012]优选地，所述支撑柱选用阻燃材料制作，每个所述支撑柱分为若干段。
[0013]优选地，所述吸液芯包括大孔径泡沫铜骨架以及设置在所述大孔径泡沫铜骨架上的纳米涂层。
[0014]本专利技术提供一种动力电池包，包括壳体以及封装在所述壳体内的如前文所述的动力电池模块。
[0015]本专利技术还提供一种动力电池模块的热管理方法，包括以下内容：
[0016]在电芯单元之间设置热管结构，并将所述热管结构的两侧分别与所述电芯单元的集流体紧密贴合，所述热管结构连接有液体通道；
[0017]监测动力电池模块内的温度，当温度高于或低于设定值时，冷却或加热流通液体通道的换热流体，实现所述电芯单元与换热流体之间的热交换。
[0018]优选地，在所述热管结构内部设置阻燃材料制作的支撑柱，在所述支撑柱之间形成蒸汽腔，当动力电池模块发生极端热安全事故时，热管结构的外壳破裂，破坏热管结构的封闭状态，热管结构失效，利用所述蒸汽腔形成阻隔空间，减少所述电芯单元之间的热传导，利用所述支撑柱与所述蒸汽腔共同作用，抑制热失控蔓延。
[0019]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0020](1)本专利技术将热管结构的两侧与电芯单元的集流体紧密贴合，能够有利于减小传热热阻，大幅提高散热/预热速度，提高动力电池的热管理效果，提高换热效率，并且热管结构的外壳与集流体采用相同的材料，能够在保证传热效果的基础上避免动力电池的运行产生不利影响；
[0021](2)本专利技术将热管理引入至电池包内部，与电池系统一体化集成，能有效兼顾系统能量密度及热管理性能，满足高集成化电池系统在超级快充、低温环境等应用场景中的热管理需求，也避免了电池老化引起的电芯单元与外壳的接触面、外壳与散热元件的接触面接触不良的问题；
[0022](3)当电芯发生极端热安全事故(如碰撞、刺穿、短路等引发的热安全事故)时，电芯热失控已不可避免，高温将使得平板热管内部工质完全蒸发，导致壳体破裂，平板热管失效，内部蒸汽腔形成阻隔空间，大幅减少电芯之间的热传导，同时，阻燃材料制作的支撑柱
具有良好的阻燃特性，与蒸汽腔共同作用，抑制热失控蔓延；
[0023](4)本专利技术将液体通道与外部制冷及加热设备连接，外部制冷及加热设备为液体通道提供冷却用液体和加热用换热流体，当电池温度高于设定值时，提供冷却用换热流体；当电池处于较低环境温度时，提供加热用换热流体，使得电池温度保持在合理范围。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术动力电池包结构示意图；
[0026]图2为本专利技术动力电池模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池模块，其特征在于：包括若干电芯单元、若干一端嵌入所述电芯单元之间的热管结构以及连接在所述热管结构未嵌入所述电芯单元的另一端的液体通道，所述电芯单元包括顺次设置的正极集流体、正极材料、隔膜、负极材料和负极集流体，所述热管结构的两侧分别与所述正极集流体或所述负极集流体紧密贴合。2.根据权利要求1所述的动力电池模块，其特征在于：所述热管结构的外壳以及与其紧密贴合的集流体采用相同的材料。3.根据权利要求1所述的动力电池模块，其特征在于：相邻两所述热管结构之间的所述电芯单元数量为20以上。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的动力电池模块，其特征在于：所述热管结构为平板热管。5.根据权利要求4所述的动力电池模块，其特征在于：所述平板热管包括外壳、贴合所述外壳内壁设置的吸液芯以及设置在两侧的所述吸液芯之间的支撑柱，所述支撑柱之间形成蒸汽腔，所述平板热管保持封闭状态，内部充有工质。6.根据权利要求5所述的动力电池模块，其特征在于：所述支撑柱选用阻燃材料制作，每个所述支撑柱分为若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永刚，梁嘉林，
申请(专利权)人：深圳市顺熵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：