一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，包括若干叠片式发电单元、容纳叠片式发电单元的外壳、设置于外壳内的若干换热板以及换热系统，所述外壳外侧设置连接叠片式发电单元极耳的正极柱和负极柱，所述换热板位于叠片式发电单元之间与叠片式发电单元进行热交换，所述换热板设置用于换热介质流动的流动腔，所述换热系统用于改变换热介质温度并驱动换热介质在换热板中循环。通过将换热板与电芯外壳一体式或分体式制造，并与叠片式发电单元集成安装，使得叠片式发电单元能够直接与换热板进行热交换，直接对叠片式发电单元进行降温和加热，对叠片式发电单元温度进行高效控制，改善电芯温度特性，进一步提高电芯工作性能和循环寿命。芯工作性能和循环寿命。芯工作性能和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统


[0001]本专利技术涉及动力锂离子电池热管理，具体是涉及一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统。

技术介绍

[0002]动力锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、自放电率低等特点而被广泛应用于新能源汽车行业。动力锂离子电池的工作性能和安全性能受其工作温度影响，当温度过低时，电池内部电解液粘度上升，导致锂离子扩散困难，进而因沉积而诱生锂枝晶，使得电池容量衰减。当温度过高时，电池内部电解液会出现副反应，严重时甚至会引发热失控。
[0003]目前，常规的电池热管理都是外置式热管理系统，即电池的冷却和加热方式是在电池外部添加换热装置，进而对电池进行降温或者升温，如空气强制冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却及其它们的组合。然而，通常在电池工作时，电池内部的温度会高于电池外表面温度，这种外置式热管理系统中，电池内部与电池外表面之间的温度梯度会进一步增大，严重时会对电池循环寿命造成影响。而且，随着电池能量密度以及电池体积的不断增大，电池的产热量也随之提高，这也使得电池内部的工作温度相应上升，导致内外温差进一步增大。对于电池在低温加热过程中，电池外部的热量进入电池内部的时间也随之增加，外置式热管理系统导致加热效率低且内外温差增大。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种对电芯温度进行高效控制的内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统。
[0005]技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，包括若干叠片式发电单元、容纳叠片式发电单元的外壳、设置于外壳内的若干换热板以及换热系统，所述外壳与换热板一体式或分体式制造，所述叠片式发电单元包括依次排列的正电极片、隔膜和负电极片，且叠片式发电单元通过绝缘保护膜包裹，所述换热板位于叠片式发电单元之间与叠片式发电单元进行热交换，所述换热板设置用于换热介质流动的流动腔，所述换热系统用于改变换热介质温度并驱动换热介质在换热板中循环，所述外壳外设置连接叠片式发电单元极耳的正极柱和负极柱。
[0006]进一步的，所述换热系统包括外接软管、散热器、驱动水泵和加热部件，所述外接软管连通换热板、散热器和驱动水泵实现换热介质的循环，所述散热器用于换热介质的热交换，所述加热部件用于加热散热器。所述加热部件为薄膜状加热器，贴附在所述散热器的下表面。
[0007]进一步的，所述换热板长度和高度与叠片式发电单元的正电极片和负电极片长度和高度相同。所述换热板的厚度为2mm
‑
3mm，所述换热板中流动腔的直径范围为1mm
‑
1.5mm，所述换热板采用耐电解液腐蚀材料，包括但不限于铝材。
[0008]进一步的，所述外壳设置上盖板，且外壳内设置绝缘保护架，所述上盖板上方设置
正极柱和负极柱，所述绝缘保护架设置在叠片式发电单元上侧，位于叠片式发电单元与上盖板之间，实现叠片式发电单元与上盖板的电隔绝，所述绝缘保护架上开有连接口，用于叠片式发电单元极耳与正极柱、负极柱之间的连接。
[0009]进一步的，所述散热器内部设置用于换热介质流动的流道，散热器上表面设置若干翅片。
[0010]进一步的，所述换热系统还包括风扇，所述风扇用于加速散热器的散热。
[0011]进一步的，所述换热板设置进液口和出液口，所述外壳对应换热板的进液口和出液口设置外接口，外接口用于外接软管连接换热板的进液口和出液口。
[0012]进一步的，所述外接软管与驱动水泵、散热器和换热板之间均通过胶封的形式进行密封连接。
[0013]有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是通过将换热板与电芯外壳进行一体式或分体式制造，并与叠片式发电单元集成安装，使得叠片式发电单元能够直接与换热板进行热交换，直接对叠片式发电单元进行降温和加热，改善电芯温度特性，进一步提高电芯工作性能和循环寿命。
附图说明
[0014]图1为本专利技术管理系统示意图；
[0015]图2为大功率叠片式动力锂离子电芯结构分解示意图；
[0016]图3为电芯外壳内设置单层换热板的结构示意图；
[0017]图4为换热板与外壳连接结构的剖视图；
[0018]图5为叠片式发电单元与单层换热板配合结构示意图；
[0019]图6为电芯外壳内设置双层换热板的结构示意图；
[0020]图7为叠片式发电单元与双层换热板配合结构示意图；
[0021]图8为散热器及加热部件结构示意图；
[0022]图9为散热器内部流道结构剖视图；
[0023]图10为2C放电倍率下叠片式发电单元温度轮廓的立体模拟图；
[0024]图11为2C放电倍率下叠片式发电单元温度曲线图；
[0025]图12为0℃环境下叠片式发电单元加热过程温度轮廓的立体模拟图；
[0026]图13为0℃环境下叠片式发电单元加热过程温度曲线图。
具体实施方式
[0027]如图1所示，本实施例中一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，包括电芯本体100、外接软管200、驱动水泵300、散热器400、风扇500和加热部件600。电芯本体100左右两端设有外接口，通过外接软管200与驱动水泵300、散热器400相连接，其中散热器400前端设置有风扇500，散热器底部设有加热部件600。
[0028]通过驱动水泵300、散热器400、风扇500、加热部件600的配合，能够对换热介质进行循环加热和循环冷却，进而实现电芯本体内部叠片式发电单元的降温和升温，改善电芯的温度特性，提高电芯的使用性能和循环寿命，从而提高由该叠片式发电单元集成的电芯的使用性能和循环寿命。
[0029]在实际使用中，当电芯本体100大功率工作时，可以增大驱动水泵300的进出口流量，保证电芯温度特性能够控制在适宜范围内；当电芯本体100小功率工作时，可以减小驱动水泵300的进出口流量，减小能耗。此外，可以通过调整风扇500的工作电压来改变风量以实现不同工况下的流体散热需求。同样地，通过调整加热部件600的加热功率以实现不同工况下的流体加热需求。
[0030]如图2所示，电芯本体100包括正极柱111、负极柱112、上盖板113、绝缘保护架114、绝缘保护膜115、叠片式发电单元116和外壳117。叠片式发电单元116由依次排列的正电极片、隔膜和负电极片组成，且叠片式发电单元116两侧最外侧为隔膜，叠片式发电单元116通过绝缘保护膜115包裹，叠片式发电单元116通过绝缘保护膜115与换热板118直接接触。换热板118位于叠片式发电单元116之间与叠片式发电单元进行热交换，外壳117左右两侧设有外接口，外接口通过外接软管200与驱动水泵300、散热器400相连，实现换热板118内部换热介质循环流动。外壳117与上盖板113通过焊接连接，上盖板113设置有正极柱111和负极柱112。正极柱111、负极柱112与叠片式发电单元116极耳之间通过焊接连接。绝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，其特征在于，包括若干叠片式发电单元(116)、容纳叠片式发电单元(116)的外壳(117)、设置于外壳内的若干换热板(118)以及换热系统，所述叠片式发电单元(116)包括依次排列的正电极片、隔膜和负电极片，且叠片式发电单元(116)通过绝缘保护膜(115)包裹，所述外壳(117)与换热板(118)一体式或分体式制造，所述换热板(118)位于叠片式发电单元(116)之间与叠片式发电单元(116)进行热交换，所述换热板(118)设置用于换热介质流动的流动腔，所述换热系统用于改变换热介质温度并驱动换热介质在换热板(118)中循环，所述外壳(117)外设置连接叠片式发电单元(116)正电极片和负电极片极耳的正极柱(111)和负极柱(112)。2.根据权利要求1所述的内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，其特征在于，所述换热系统包括外接软管(200)、散热器(400)、驱动水泵(300)和加热部件(600)，所述外接软管(200)连通换热板(118)、散热器(400)和驱动水泵(300)实现换热介质的循环，所述散热器(400)用于换热介质的热交换，所述加热部件(600)用于加热散热器。3.根据权利要求2所述的内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，其特征在于，所述加热部件(600)为薄膜状加热器，贴附在所述散热器(400)的下表面。4.根据权利要求1所述的内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，其特征在于，所述换热板(118)长度和高度与叠片式发电单元(116)的正电极片和负电极片长度和高度相同。5.根据权利要求4所述的内置于叠片式动力锂离子电芯的热管理系统，其特征在于，所述换热板(118)的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，徐晓斌，沈俊杰，陈星，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：