一种增材制造方形电池壳体制造技术

本发明专利技术公开了一种增材制造方形电池壳体，属于电池封装和热管理技术领域，实现了单体电池内部轻量且均匀的并行流道。其包括电池壳体外壳、进水口、出水口、冷却空心隔板、一级分流孔板、二级分流孔板和电池活性材料，电池壳体外壳内设有多个冷却空心隔板，冷却空心隔板为中空结构，且多个冷却空心隔板之间形成隔间，电池壳体外壳的外壁内开设有一级流道和二级流道，一级流道位于二级流道的上方，一级流道沿电池壳体外壳的外边缘沿水平方向设置，二级流道设有多条，且多条二级流道沿电池壳体外壳的竖直方向并行设置，每个二级流道对应一个冷却空心隔板，冷却空心隔板内开设有多条三级流道，且多条三级流道沿冷却空心隔板的水平方向并行设置。并行设置。并行设置。

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造方形电池壳体


[0001]本专利技术涉及电池封装和热管理
，具体涉及一种增材制造方形电池壳体。

技术介绍

[0002]方形大单体电芯是我国动力电池的主要技术路线，有大能量密度，高强度，高成组效率，低成本等一些列优势。然而电芯体积的增大带来的最大挑战是热管理。为了避免热衰减，目前方形大单体电芯的倍率一般在2C以下，严重制约了补能效率，限制了我国交通的电气化转型。
[0003]现在的电池系统普遍采用的串行热管理，其结构简单制造难度低，但换热效果差，流阻大，前后端温度梯度明显。导致控制均匀性差影响安全性、倍率性能及循环寿命。并行流道热管理被认为是实现高效温控的有效手段，但并行热管理的最大难点是如何均匀低将流体分流到不同的流道，尤其是在轻量化，小型化的限制下。
[0004]因此，如何提供一种新型的电池壳体，实现电池内部的并行流道，各处流速均匀，有效避免热梯度的形成，将电池大倍率工作时的温度控制在电池的舒适区间，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术提供一种增材制造方形电池壳体，以解决现有技术中由于串行热管理结构换热效果差、流阻大而导致的前后端温度梯度明显的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种增材制造方形电池壳体，包括电池壳体外壳、进水口、出水口、冷却空心隔板、一级分流孔板、二级分流孔板和电池活性材料，所述电池壳体外壳内设有多个所述冷却空心隔板，所述冷却空心隔板为中空结构，且多个所述冷却空心隔板之间形成隔间，所述电池壳体外壳的外壁内开设有一级流道和二级流道，所述一级流道位于所述二级流道的上方，所述一级流道沿所述电池壳体外壳的外边缘沿水平方向设置，所述二级流道设有多条，且多条所述二级流道沿所述电池壳体外壳的竖直方向并行设置，每个所述二级流道对应一个所述冷却空心隔板，所述冷却空心隔板内开设有多条三级流道，且多条所述三级流道沿所述冷却空心隔板的水平方向并行设置，所述一级流道、二级流道和三级流道之间相互连通，所述一级流道和所述二级流道之间设有所述一级分流孔板，所述二级流道和所述三级流道之间设有所述二级分流孔板，所述电池活性材料放置于所述冷却空心隔板之间形成的隔间内，其中，所述电池活性材料是层叠的正负极涂层、集流体和隔膜，所述一级流道上设有所述进水口和所述出水口。
[0008]进一步地，所述一级流道包括第一进水流道和第一出水流道，所述第一进水流道与所述进水口连通，所述第一出水流道与所述出水口连通，且所述出水口和所述进水口设置在相对的两条边上。
[0009]进一步地，所述二级流道包括第二进水流道和第二出水流道，所述第一出水流道
与所述第二出水流道之间设有所述一级分流孔板，所述一级分流孔板的取向沿所述电池壳体外壳的外边缘，所述第二出水流道与所述三级流道之间设有所述二级分流孔板，所述二级分流孔板沿所述电池壳体外壳的竖直方向设置。
[0010]进一步地，所述一级分流孔板上开设有多组第一分流孔，且每组所述第一分流孔对应分布于多条所述第二出水流道的位置上，每条所述第二出水流道对应的每组所述第一分流孔的开孔面积不同，所述第一分流孔离所述出水口越远，开孔数量越多，开孔面积越大，从而实现所述二级流道流阻和流量均匀。
[0011]进一步地，所述二级分流孔板设有多个，且多个所述二级分流孔板对应分布于多条所述三级流道与所述第二出水流道之间，每个所述二级分流孔板的遮挡面积向远离所述出水口的方向逐渐减小，实现所述三级流道均流。
[0012]进一步地，所述一级分流孔板和所述二级分流孔板与所述电池壳体外壳一体增材制造成型或成型后组装，所述电池壳体外壳使用的增材制造方式为高能束金属粉床熔融工艺，所述电池壳体外壳为全金属轻量化薄壁，无悬垂，打印过程中不需添加任何支撑结构，所述电池壳体外壳的壁厚典型值低于0.3毫米。
[0013]进一步地，所述冷却空心隔板之间的间隔为3
‑
30毫米，所述冷却空心隔板的厚度为0.3
‑
3毫米，所述冷却空心隔板的数量大于或等于2。
[0014]进一步地，还包括盖体，所述电池壳体外壳上盖设有所述盖体，所述盖体上设有进水管和出水管，所述进水管和所述出水管与所述进水口和所述出水口连通，所述盖体上还设有正极柱、负极柱和泄压阀，所述正极柱和所述负极柱分别与所述电池活性材料的正极涂层和负极涂层的集流体连接。
[0015]进一步地，所述电池活性材料置于相邻的所述冷却空心隔板之间形成并联或串联或二者的结合，所述电池壳体外壳注入电解液后密封，或采用铝塑膜对所述电池活性材料进行一次封装后再密封，或可集成电池管理系统实现串联和高电压，所述盖体通过激光密封工艺密封在所述电池壳体外壳上。
[0016]进一步地，所述一级流道、二级流道和三级流道内流动的热管理介质为液体或气体。
[0017]本专利技术具有如下优点：
[0018]冷却液体由进水口进入通过第一进水流道和第二进水流道流入三级流道内，通过一级分流孔板和二级分流孔板使得第出水流道和第二出水流道均匀分流，从而实现冷却空心隔板内任意三级流道的流速均匀。冷却空心隔板之间设有隔间，隔间内设有电池活性材料，三级流道内的水流流过，与隔间内的电池活性材料进行热交换，换热均匀，有效避免热梯度的形成，将电池大倍率工作时的温度控制在接近恒定值；三级流道并行设置，流阻小，减小了水泵耗能，提高了电池的换热效率，合理设计流场和分流结构，换热流体总量小，有利于电芯快速加热，实现电池高效热管理；该电池壳体外壳为全金属薄壁结构，电池壳体外壳为封闭空心结构，冷却介质与电解液完全隔离无泄漏风险。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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
仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0020]本说明书所绘示的结构、比例、大小，取向等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、拼接、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0021]图1为本专利技术的结构分解图；
[0022]图2为本专利技术提供的电池壳体外壳的俯视图；
[0023]图3为本专利技术提供的电池壳体外壳的侧面剖视平面图；
[0024]图4为本专利技术提供的电池壳体外壳的侧面剖视立体图；
[0025]图5为本专利技术提供的电池壳体外壳的正面剖视立体图；
[0026]图6为本专利技术提供的电池在第一时间段内的大倍率循环充放电曲线；
[0027]图7为本专利技术提供的电池在第二时间段内的大倍率循环充放电曲线；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造方形电池壳体，其特征在于，包括电池壳体外壳(1)、进水口(2)、出水口(3)、冷却空心隔板(4)、一级分流孔板(5)、二级分流孔板(6)和电池活性材料(11)，所述电池壳体外壳(1)内设有多个所述冷却空心隔板(4)，所述冷却空心隔板(4)为中空结构，且多个所述冷却空心隔板(4)之间形成隔间，所述电池壳体外壳(1)的外壁内开设有一级流道(7)和二级流道(8)，所述一级流道(7)位于所述二级流道(8)的上方，所述一级流道(7)沿所述电池壳体外壳(1)的外边缘沿水平方向设置，所述二级流道(8)设有多条，且多条所述二级流道(8)沿所述电池壳体外壳(1)的竖直方向并行设置，每个所述二级流道(8)对应一个所述冷却空心隔板(4)，所述冷却空心隔板(4)内开设有多条三级流道(9)，且多条所述三级流道(9)沿所述冷却空心隔板(4)的水平方向并行设置，所述一级流道(7)、二级流道(8)和三级流道(9)之间相互连通，所述一级流道(7)和所述二级流道(8)之间设有所述一级分流孔板(5)，所述二级流道(8)和所述三级流道(9)之间设有所述二级分流孔板(6)，所述电池活性材料(11)放置于所述冷却空心隔板(4)之间形成的隔间内，其中，所述电池活性材料(11)是层叠的正负极涂层、集流体和隔膜，所述一级流道(7)上设有所述进水口(2)和所述出水口(3)。2.如权利要求1所述的增材制造方形电池壳体，其特征在于，所述一级流道(7)包括第一进水流道(701)和第一出水流道(702)，所述第一进水流道(701)与所述进水口(2)连通，所述第一出水流道(702)与所述出水口(3)连通，且所述出水口(3)和所述进水口(2)设置在相对的两条边上。3.如权利要求2所述的增材制造方形电池壳体，其特征在于，所述二级流道(8)包括第二进水流道(801)和第二出水流道(802)，所述第一出水流道(702)与所述第二出水流道(802)之间设有所述一级分流孔板(5)，所述一级分流孔板(5)的取向沿所述电池壳体外壳(1)的外边缘，所述第二出水流道(802)与所述三级流道(9)之间设有所述二级分流孔板(6)，所述二级分流孔板(6)沿所述电池壳体外壳(1)的竖直方向设置。4.如权利要求3所述的增材制造方形电池壳体，其特征在于，所述一级分流孔板(5)上开设有多组第一分流孔(10)，且每组所述第一分流孔(10)对应分布于多条所述第二出水流道(802)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云，王亚超，雷德勇，罗炳亮，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：