CN110518307A - 弯曲相变热管及应用其的方形电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了弯曲相变热管,其包括依次连接的蒸发段、隔热段以及冷凝段,所述蒸发段和冷凝段分别与方形电池单体的极柱和侧壁连接;所述蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,所述冷凝段将热量导向方形电池单体底部;本发明还公开了包括上述弯曲相变热管的方形电池;本发明将蒸发段固定在电池单体的极柱上,将冷凝段和电池单体的侧壁紧密贴合,蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,冷凝段将热量导向方形电池单体的底部,实现电池单体极柱处和底部的热量平均。

Description

弯曲相变热管及应用其的方形电池
技术领域
本发明属于电池散热技术领域,具体涉及弯曲相变热管及应用其的方形电池。
背景技术
在锂离子电池高倍率充放电过程中,极柱和电池本体会迅速产生大量的热量,直接导致电池的热积累和单体热量分布不均匀问题;电池单体内部的热积累问题极容易造成电池的体积膨胀和内部电解液失效,而电池单体热分布不均匀则严重影响着电池内部电化学反应的一致性。
因此,为了延长锂离子电池的循环使用寿命和发挥电池的最优性能,解决电池单体内部的热积累问题和热分布不均匀问题具有重要的意义,现有针对电池散热的装置虽然能够对电池局部高温进行散热,但无法解决热量分布不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的是提供弯曲相变热管,通过蒸发段、隔热段以及冷凝段之间的相互配合,蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,冷凝段将热量导向方形电池单体底部,实现了电池单体极柱处和底部的热量平均。
本发明的另一目的是提供一种方形电池。
本发明所采用的技术方案是:
弯曲相变热管,其包括依次连接的蒸发段、隔热段以及冷凝段,所述蒸发段和冷凝段分别与方形电池单体的极柱和侧壁连接;
所述蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,所述冷凝段将热量导向方形电池单体底部。
本发明的特点还在于,
进一步包括导热绝缘双面胶,所述冷凝段通过导热绝缘双面胶固定在方形电池单体的侧壁上。
所述隔热段为用于增加传热距离的半圆结构。
所述蒸发段和隔热段通过圆弧连接。
该弯曲相变热管内设置有用于液体流动的毛细多孔材料。
一种方形电池,其包括上述的弯曲相变热管以及电池本体,所述弯曲相变热管设置有两个,分别位于电池本体的两侧。
本发明的特点还在于,
所述弯曲相变热管的蒸发段焊接在电池本体的极柱上,所述弯曲相变热管的冷凝段与电池本体的侧壁贴合。
两个所述弯曲相变热管错位设置。
一个所述弯曲相变热管的冷凝段设置在电池侧壁上且靠近前表面设置,另外一个所述弯曲相变热管的冷凝段设置在电池另外一个侧壁上且靠近后表面设置。
与现有技术相比,本发明使用时,将蒸发段固定在电池单体的极柱上,将冷凝段和电池单体的侧壁紧密贴合,蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,冷凝段将热量导向方形电池单体的底部,实现电池单体极柱处和底部的热量平均。
附图说明
图1是本发明实施例1提供弯曲相变热管的结构示意图;
图2是本发明实施例2提供弯曲相变热管的结构示意图;
图3是本发明实施例3提供方形电池的结构示意图;
图4是图3的主视图;
图5是图3的俯视图;
图6为方形电池加装本弯曲相变热管前的温度分布云图;
图7为方形电池加装本弯曲相变热管后的温度分布云图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例1提供一种弯曲相变热管,如图1所示,其包括依次连接的蒸发段1、隔热段2以及冷凝段3,蒸发段1和冷凝段3分别与方形电池单体的极柱和侧壁连接;
这样,将蒸发段1固定在电池单体的极柱上,将冷凝段3和电池单体的侧壁紧密贴合,蒸发段1吸收极柱产生的热量,通过隔热段2传递至冷凝段3,冷凝段3将热量导向方形电池单体底部。
本发明实施例2提供一种弯曲相变热管,如图2所示,其包括依次连接的蒸发段1、隔热段2以及冷凝段3,蒸发段1和冷凝段3分别与方形电池单体的极柱和侧壁连接;
这样,将蒸发段1固定在电池单体的极柱上,将冷凝段3和电池单体的侧壁紧密贴合,蒸发段1吸收极柱产生的热量,通过隔热段2传递至冷凝段3,冷凝段3将热量导向方形电池单体底部。
进一步包括导热绝缘双面胶4,冷凝段3通过导热绝缘双面胶4固定在方形电池单体的侧壁上,这样,通过导热绝缘双面胶4实现紧密接触,保证了弯曲相变热管和方形电池之间的导热效率,也防止电池出现短路。
隔热段2为半圆结构,这样,可以增加与空气之间的接触面,有利于热量的散发。
该弯曲相变热管内设置有用于液体流动的毛细多孔材料。
另外,为了避免直角结构堵住弯曲相变热管内部的毛细多孔材料,蒸发段1和隔热段2通过圆弧连接,使介质流动更加畅通。
本发明实施例3提供一种方形电池,如图3-5所示,其包括上述的弯曲相变热管5以及电池本体6,弯曲相变热管5设置有两个,分别位于电池本体6的两,这样,通过两个弯曲相变热管5将方形电池正负极柱的热量平均到电池底部,实现散热和热量平均的效果。
弯曲相变热管5的蒸发段1焊接在电池本体6的极柱上,弯曲相变热管5的冷凝段3与电池本体6的侧壁贴合,这样,通过焊接的方式将蒸发段1固定在极柱上,实现了极柱热量的快速导出。
两个弯曲相变热管5错位设置,且其中一个弯曲相变热管5的冷凝段3设置在电池侧壁上且靠近前表面设置,另外一个弯曲相变热管5的冷凝段3设置在电池另外一个侧壁上且靠近后表面设置;
因为当蒸发段1和冷凝段3的温差越大,弯曲相变热管5的效果就越好,而电池本体6侧面靠近边缘处的温度更低,因此将冷凝段靠近边缘设置,可是提高弯曲相变热管5的效率,且两个弯曲相变热管5错位设置使电池在使用时有足够的连接空间。
工作过程:当蒸发段1受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化,蒸汽在微小的压差下通过隔热段2流向冷凝段3,并在冷凝段3中放出热量凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段1,如此循环,热量由弯曲相变热管5的一端传至另-端,实现了热量的平均,且将温度较高的极柱处的热量降低,解决了电池内热量积累的问题。
下面通过Icepak仿真对该弯曲相变热管的散热和均温效果作进一步说明:
仿真参数:
1、60Ah磷酸铁锂方形铝壳电池,其内阻为0.6mΩ,导热系数为57.25W/(m·K),比热容1343.9J/kg·℃,密度1990kg/m3
2、弯曲相变热管的主要材质为铜,其导热系数设为10000W/(m·K);
3、电池的充放电倍率设为2C;
4、电池整体冷却方式为自然对流冷却。
仿真结果:
图6为方形电池加装本弯曲相变热管前的温度分布云图,从图中可以看出,电池充放电过程中产生的热量主要集中于极柱和电池本体中间部位,未加弯曲相变热管的电池单体最高温度达到315.4K(42.4℃),热积累问题和单体热分布不均问题严重;
图7为方形电池加装本弯曲相变热管后的温度分布云图,从图中可以看出,加弯曲相变热管后,电池单体的最高温度降至313.4K(40.4℃),单体冷却效率相应提升4.7%,此外,原本积累于电池本体中间部位的热量沿着热管方向传导,极柱的热量也通过热管导向温度较低的电池单体底部,从而使电池的热积累问题和单体热分布不均问题得到有效的解决。
采用上述方案,与现有技术相比,本发明使用时,将蒸发段固定在电池单体的极柱上,将冷凝段和电池单体的侧壁紧密贴合,蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,冷凝段将热量导向方形电池单体的底部,实现电池单体极柱处和底部的热量平均。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种弯曲相变热管,其特征在于,其包括依次连接的蒸发段、隔热段以及冷凝段,所述蒸发段和冷凝段分别与方形电池单体的极柱和侧壁连接;
所述蒸发段吸收极柱产生的热量,通过隔热段传递至冷凝段,所述冷凝段将热量导向方形电池单体底部。
2.根据权利要求1所述的弯曲相变热管,其特征在于,进一步包括导热绝缘双面胶,所述冷凝段通过导热绝缘双面胶固定在方形电池单体的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的弯曲相变热管,其特征在于,所述隔热段为用于增加传热距离的半圆结构。
4.根据权利要求1-3任一项所述的弯曲相变热管,其特征在于,所述蒸发段和隔热段通过圆弧连接。
5.根据权利要求4所述的弯曲相变热管,其特征在于,该弯曲相变热管内设置有用于液体流动的毛细多孔材料。
6.一种方形电池,其特征在于,其包括权利要求1-5任一项所述的弯曲相变热管以及电池本体,所述弯曲相变热管设置有两个,分别位于电池本体的两侧。
7.根据权利要求6所述的方形电池,其特征在于,所述弯曲相变热管的蒸发段焊接在电池本体的极柱上,所述弯曲相变热管的冷凝段与电池本体的侧壁贴合。
8.根据权利要求7所述的方形电池,其特征在于,两个所述弯曲相变热管错位设置。
9.根据权利要求8所述的方形电池,其特征在于,一个所述弯曲相变热管的冷凝段设置在电池侧壁上且靠近前表面设置,另外一个所述弯曲相变热管的冷凝段设置在电池另外一个侧壁上且靠近后表面设置。
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