CN104466303B - 相变电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种相变电池组，包括由电池单元堆叠组成的电池模堆和容纳电池模堆的电池组外壳，所述电池组外壳与电池模堆结合相对外界密封，所述电池组外壳内设置氢氟醚，所述电池组外壳的内压处于‑0.09Mpa至‑0.01Mpa之间。

Description

相变电池组
技术领域
本发明涉及一种相变电池组。
背景技术
由于全球能源危机和环境污染的日益加重，汽车工业的发展也必须采取新的解决方案，电动汽车便渐渐走入人们的视线，得益于动力锂离子电池的高电压、高比能量、良好的循环性能、清洁无污染等优点，被认为是最有前途的车用动力来源。
但是动力锂离子电池必须在一定的温度范围内工作，其性能才会处于最优状态，在温度范围外工作，不但影响电池放电性能，缩短电池寿命，而且在高温状态下工作还会降低电池的安全系数，进一步带来电池释放气体、冒烟、漏液的后果，甚至可能会引起电池发生燃烧，因此动力锂离子电池的温度控制就成为一个重要问题。
动力电池在大电流充放电过程中，电池内部会积聚大量的热，若热量不及时排除则电池组温度急剧升高。特别是大容量电池组，通常放热量更高且由于满足能量密度的需要更易积累热量，从而导致热失控。传统的风冷和液冷结构对高能量密度且发热量巨大的电池组散热效果较差。
专利号为CN200880127749的专利公开了一种将导热介质导入密封电池组的散热电池，该专利的技术方案是：在单体电池之间缝隙内填充有沸点低于80℃的传热介质，并且使得电池箱内部处于真空状态，但是并没有给出相应的处于最佳工作状态和适宜电池组工况的传热介质，事实上，即使使用了相同的传热介质，若工作在不同的真空条件下，传热效率是完全不同的，而且电池组外壳的形状和结构会直接影响电池组的散热效果，最终并不能很好的适应散热需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种相变电池组，包括由电池单元堆叠组成的电池模堆和容纳电池模堆的电池组外壳，所述电池组相对外界密封，所述电池组外壳内设置氢氟醚，所述电池组外壳内的内压处于-0.09Mpa至-0.01Mpa之间。
电池组外壳内设置氢氟醚，并且整个电池组为密封状态，当电池组外壳内的内压处于-0.09Mpa至-0.01Mpa之间时，通常氢氟醚的沸点处于电池组的工作温度范围之内。
作为优选，所述电池组外壳包括由四块金属板组成的两端开口的桶体。
使用四块金属板组成两端开口的桶体，便于组装，灵活性高。
作为优选，所述电池组外壳的四个面的内表面上都设置固定槽，所述固定槽设置在靠近电池组外壳两端开口的位置，所述固定槽内设置键，所述电池模堆的两端都设置端板，所述键固定电池模堆两端的端板，所述两个端板与电池组外壳之间设置密封装置形成密封连接。
在靠近电池组外壳两端开口的位置设置固定槽，并且在固定槽内设置键，键与固定槽的组合对电池模堆起到有效地阻挡和固定作用。
作为优选，上述密封装置包括内层和外层，所述内层为干底胶层，所述外层为胶水层。
密封装置包括内层和外层，对电池箱的密封性更好，首先将干底胶层设置在两个端板与电池组外壳之间的空隙处，初步形成密封，而后将胶水层设置在干底胶层上，使得密封的牢固性更好，如果直接设置胶水层，胶水层会顺着空隙流进电池组内部，造成不良影响，而且密封性也更差。
在电池模堆的两端都设置端板，避免电池单元本体与外界直接接触，安全性能更好，并且在两个端板与电池组外壳之间的间隙内设置密封装置，使得电池组外壳与电池模堆的结合相对于外界是密封的。
作为优选，所述电池组外壳的内表面设置导热层。
在电池组外壳的内表面设置导热层，有利于将电池箱内的热量传导至电池组外壳。
作为优选，所述导热层包括粗糙金属涂层或金属翅片层。
使用粗糙金属涂层或金属翅片层作为导热层，有利于提高表面积，直接提高散热面积，便于热量传导。
作为优选，所述电池组外壳的外表面设置散热鳍片。
在电池组外壳的外表面设置散热鳍片，提高了电池组外壳的散热面积，有利于电池组更好地将热量传导至外部。
作为优选，所述电池单元之间设置弹性夹层。
根据本发明的一种实施方式，所述电池单元为铝塑膜包装的片状电池，每两个相邻的电池单元之间设置弹性夹层，使得电池单元之间留有空间。电池模堆两端分别设置端板，由于电池模堆中心温度相对两端更高，使得电池组外壳内的电池组的最中间的电池单元之间的间距相对最大，往两个端部的电池单元之间间隙逐渐减小。由于电池组在长时间运行时候处于中央位置的温度一般都比其他部位的温度要高，而且由于体积的限制，热量很难传导至其他温度较低的部位，将中间位置的电池单元之间的间距拉大，有利于电池组内的温度均匀分布。
作为优选，所述弹性夹层包括橡胶夹片。
将橡胶夹片作为弹性夹层设置在电池单元之间，有效地隔开了电池单元，使得电池组内每两个电池单元之间的距离越往两端就越小，便于热量的散发，而且具备较好的绝缘性能。
作为优选，所述电池组外壳的内压处于-0.07Mpa至-0.03Mpa之间。更优选地，电池组外壳的内压处于大约-0.05Mpa。
对整个电池组进行真空操作，使得电池组外壳的内压处于-0.05Mpa，氢氟醚的沸点处于35℃左右，而电池组的最佳工作温度处于20℃-50℃之间，在电池组处于35℃的时候，氢氟醚就已经开始沸腾，逐渐由液态相变成气态，吸收电池组的热量，电池组外壳内的压力升高，减慢了氢氟醚沸腾的速度，避免电池组外壳内的压力无限制升高，当电池组的温度降低到氢氟醚的沸点以下时，氢氟醚缓慢地由气态相变成液态，氢氟醚冷却凝结，电池组外壳内的压力降低，整个电池组外壳内的压力处于一个动态平衡的过程。
附图说明
图1是相变电池组的***示意图；
图2是相变电池组的结构示意图；
图3是电池组外壳的结构示意图。
其中，1.电池模堆，11.端板，2.电池组外壳，21.固定槽，22.键，23.密封装置，24.导热层，25.散热鳍片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种相变电池组，包括电池模堆1和电池组外壳2，电池模堆1由数个片状电池单元堆叠组成，电池模堆1容纳于电池组外壳2内，四块铝板边缘互相连接固定形成桶形电池组外壳2。如图2和3所示，电池组外壳2的四块铝板靠近开口一端的位置设置固定槽21，固定槽21上设置与之耦合的键22，电池模堆1的两端都设置端板11，键22与固定槽21组合在一起恰好将端板11卡主，使得电池模堆1不伸出电池组外壳2，电池组外壳2的内表面设置导热层24，导热层24为粗糙金属涂层。
电池单元之间设置弹性夹层，相邻的两个电池单元之间设置一个弹性夹层，组装时，用力压住两块端板11，使得电池单元之间的弹性夹层处于收缩状态，而后将整个电池模堆1置入电池组外壳2内，放开电池模堆1，由于弹性夹层的作用，必然会发生伸展，此时恰好顶住设置在固定槽21内的键22，由此，将电池模堆1固定在了电池组外壳2内，弹性夹层是橡胶夹片。
电池模堆1的两块端板11与电池组外壳2之间的间隙内设置密封装置23，密封装置23包括内层和外层，内层为干底胶层，外层为胶水层，干底胶层作为承载胶水层的最低层原料，胶水层将空隙进一步填充，保证了电池组外壳2的密闭性能，最后在电池组外壳2内设置氢氟醚，对电池组外壳2进行抽真空操作，使得电池组外壳2内的内压处于0.05Mpa，此时，氢氟醚的沸点处于35℃左右，整个电池组的散热效果最好，电池组外壳2的外表面设置散热鳍片25。
实施例2
如图1所示，本发明公开了一种相变电池组，包括电池模堆1和电池组外壳2，电池模堆1由数个片状电池单元堆叠组成，电池模堆1容纳于电池组外壳2内，四块铝板边缘互相连接固定形成桶形电池组外壳2。如图2和3所示，电池组外壳2的四块铝板靠近开口一端的位置设置固定槽21，固定槽21上设置与之耦合的键22，电池模堆1的两端都设置端板11，键22与固定槽21组合在一起恰好将端板11卡主，使得电池模堆1不伸出电池组外壳2，电池组外壳2的内表面设置导热层24，导热层24为粗糙金属涂层。
电池单元之间设置弹性夹层，相邻的两个电池单元之间必然设置一个弹性夹层，组装时，用力压住两块端板11，使得电池单元之间的弹性夹层处于收缩状态，而后将整个电池模堆1置入电池组外壳2内，放开电池模堆1，由于弹性夹层的作用，必然会发生伸展，此时恰好顶住设置在固定槽21内的键22，由此，将电池模堆1固定在了电池组外壳2内，弹性夹层是橡胶夹片。
电池模堆1的两块端板11与电池组外壳2之间的间隙内设置密封装置23，密封装置23包括内层和外层，内层为干底胶层，外层为胶水层，干底胶层作为承载胶水层的最低层原料，胶水层将空隙进一步填充，保证了电池组外壳2的密闭性能，最后在电池组外壳2内设置氢氟醚，对电池组外壳2进行抽真空操作，使得电池组外壳2内的内压处于-0.07Mpa，此时，氢氟醚的沸点处于30℃左右，电池组外壳2的外表面设置散热鳍片25。
实施例3
如图1所示，本发明公开了一种相变电池组，包括电池模堆1和电池组外壳2，电池模堆1由数个片状电池单元堆叠组成，电池模堆1容纳于电池组外壳2内，四块铝板边缘互相连接固定形成桶形电池组外壳2。如图2和3所示，电池组外壳2的四块铝板靠近开口一端的位置设置固定槽21，固定槽21上设置与之耦合的键22，电池模堆1的两端都设置端板11，键22与固定槽21组合在一起恰好将端板11卡主，使得电池模堆1不伸出电池组外壳2，电池组外壳2的内表面设置导热层24，导热层24为粗糙金属涂层。
电池单元之间设置弹性夹层，相邻的两个电池单元之间必然设置一个弹性夹层，组装时，用力压住两块端板11，使得电池单元之间的弹性夹层处于收缩状态，而后将整个电池模堆1置入电池组外壳2内，放开电池模堆1，由于弹性夹层的作用，必然会发生伸展，此时恰好顶住设置在固定槽21内的键22，由此，将电池模堆1固定在了电池组外壳2内，弹性夹层是橡胶夹片。
电池模堆1的两块端板11与电池组外壳2之间的间隙内设置密封装置23，密封装置23包括内层和外层，内层为干底胶层，外层为胶水层，干底胶层作为承载胶水层的最低层原料，胶水层将空隙进一步填充，保证了电池组外壳2的密闭性能，最后在电池组外壳2内设置氢氟醚，对电池组外壳2进行抽真空操作，使得电池组外壳2内的内压处于-0.03Mpa，此时，氢氟醚的沸点处于50℃左右，电池组外壳2的外表面设置散热鳍片25。

Claims (10)

1.一种相变电池组，包括由电池单元堆叠组成的电池模堆和容纳电池模堆的电池组外壳，所述电池组相对外界密封，所述电池组外壳内设置氢氟醚,所述电池组外壳内的内压处于-0.09Mpa至-0.01Mpa之间，氢氟醚的沸点处于电池组的工作温度范围之内，所述电池组外壳的四个面的内表面上都设置固定槽，所述固定槽设置在靠近电池组外壳两端开口的位置，所述固定槽内设置键，所述电池模堆的两端都设置端板，所述键固定电池模堆两端的端板，所述两个端板与电池组外壳之间设置密封装置形成密封连接。
2.根据权利要求1所述的相变电池组，其特征在于：所述电池组外壳包括由四块金属板组成的两端开口的桶体。
3.根据权利要求1或2所述的相变电池组，其特征在于：所述密封装置包括内层和外层，所述内层为干底胶层，所述外层为胶水层。
4.根据权利要求1或2所述的相变电池组，其特征在于：所述电池组外壳的内表面设置导热层。
5.根据权利要求4所述的相变电池组，其特征在于：所述导热层包括粗糙金属涂层或金属翅片层。
6.根据权利要求1或2所述的相变电池组，其特征在于：所述电池组外壳的外表面设置散热鳍片。
7.根据权利要求1所述的相变电池组，其特征在于：所述电池单元之间设置弹性夹层。
8.根据权利要求7所述的相变电池组，其特征在于：所述弹性夹层包括橡胶夹片。
9.根据权利要求1所述的相变电池组，其特征在于：所述电池组外壳内的内压处于-0.07Mpa至-0.03Mpa之间。
10.根据权利要求9所述的相变电池组，其特征在于：所述电池组外壳内的内压处于-0.05Mpa。
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