CN117239296B - 一种直接液冷电池***及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种直接液冷电池***及其制备方法，包括具有容置腔室的电池壳，电池壳上开设有注液口，注液口中安装有平衡阀；电池模组，安装于容置腔室中；冷却液，填充于容置腔室中；冷却液浸没电池模组的高度的70%‑120%，冷却液的液面高度小于容置腔室的顶面高度，平衡阀的高度大于冷却液的液面高度。通过冷却液可将电池模组部分或者全部浸没；冷却液与电池模组直接接触有助于提高冷却效率；采用冷却液浸没方式可将电池模组与空气隔绝，降低电池模组氧化、腐蚀和燃烧的风险，提高使用寿命和安全性；冷却液浸没方式无需借助外部动力实现冷却，在很多场合下，可取代传统的风冷技术和液冷技术，能耗低，有利于延长续行时间和提高能量密度。

Description

一种直接液冷电池***及其制备方法

技术领域

本申请属于电池制备技术领域，更具体地说，是涉及一种直接液冷电池***及其制备方法。

背景技术

锂离子电池自商用化以来，凭借能量密度高、寿命长、环保无污染、无记忆效应的特点得到快速发展，从手机数码领域应用到电动汽车、储能电站等越来越广阔的领域。随着锂离子电池应用范围的拓展，也从单一电芯（cell）加保护板的方式，发展到多只电池串并联加电池管理***（BMS）乃至高压电路。随着锂离子电池***单套容量越来越大，应用越来越多，暴露出来的因内部热管理措施不到位，产生的电池性能变劣，寿命衰减乃至充、放电过程中着火、***现象也越来越多。

为了降低锂离子电池***产生的较大热量，目前采用的冷却方案通常为风冷技术和液冷技术。风冷技术是通过风机实现空气强制对流以实现冷却；液冷技术是在锂离子电池***内部加装冷却管，并在冷却管内添加循环流动的冷却液以实现冷却。

然而，以上的风冷技术和液冷技术的结构较为复杂，而且风机的启动，以及冷却液在冷却管内的循环流动都要耗能，如此增加了锂离子电池***的能耗，影响锂离子电池***的续航。另外，以上风冷、液冷技术对提高电池安全性帮助有限。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种直接液冷电池***及其制备方法，以解决相关技术中存在的：用于锂离子电池***的冷却结构复杂，能耗大，换热效果不好，对提示安全性帮助不大的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：

一方面，提供一种直接液冷电池***，包括：

具有容置腔室的电池壳，所述电池壳上开设有与所述容置腔室连通的注液口，所述注液口中安装有平衡阀；

电池模组，安装于所述容置腔室中；

冷却液，填充于所述容置腔室中；

其中，所述冷却液浸没所述电池模组的高度的70%-120%，所述冷却液的液面高度小于所述容置腔室的顶面高度，所述平衡阀的高度大于所述冷却液的液面高度。

在一个实施例中，所述冷却液包括硅油、-25#及以下矿物质变压器油、导热油、氟化油中的一种或几种。

在一个实施例中，所述直接液冷电池***还包括用于加热所述电池模组的加热模组，所述加热模组安装于所述容置腔室中和/或所述电池模组上。

在一个实施例中，所述电池模组的外周面与所述容置腔室的内周面之间的间距范围为0.5mm-5mm。

另一方面，提供一种直接液冷电池***的制备方法，制备上述的直接液冷电池***，所述直接液冷电池***的制备方法包括步骤：

在电池壳上分别安装充电端子、放电端子和电源开关并涂胶；

将电池模组安装于所述电池壳的容置腔室中，将所述电池模组分别与所述充电端子、所述放电端子和所述电源开关电连接；

通过所述电池壳上的注液口向所述容置腔室中注入冷却液；

在所述注液口中安装平衡阀；

将所述充电端子和所述放电端子分别与外部装置连接进行充放电测试。

在一个实施例中，所述电池模组的组装包括步骤：

将多个电芯安装于支架上；

通过多个母排将多个所述电芯焊接实现串并联，通过电压采集线将多个所述母排焊接；

将电池***保护板安装于所述支架上，将所述电池***保护板与所述电压采集线电连接。

在一个实施例中，于所述通过多个母排将多个所述电芯焊接实现串并联，通过电压采集线将多个所述母排焊接步骤中：

将多个所述电芯分为若干组，若干组所述电芯分别安装于若干所述支架上，将各组所述电芯通过所述母排焊接实现串并联，各组所述电芯与相应所述支架组合形成电池单元；

在相邻两个所述电池单元之间安装加热板，将若干所述支架连接；

通过所述电压采集线将多个所述电池单元电连接。

在一个实施例中，所述直接液冷电池***的制备方法还包括步骤：

在多个所述电芯和/或所述支架上安装多个温度传感器，通过温度采集线将多个所述温度传感器电连接，将所述温度采集线与所述电池***保护板电连接。

在一个实施例中，所述直接液冷电池***的制备方法还包括步骤：

提供多个电芯本体，对多个所述电芯本体进行分选后得到多个所述电芯；

所述提供多个电芯本体，对多个所述电芯本体进行分选后得到多个所述电芯步骤位于所述将多个电芯安装于支架上步骤之前。

在一个实施例中，于所述将多个电芯安装于支架上步骤中：

通过摄像模组对所述支架上的多个所述电芯进行检测。

本申请实施例提供的直接液冷电池***及其制备方法至少具有以下有益效果：本申请通过在电池壳内直接注入冷却液，冷却液可将电池模组部分或者全部浸没。首先，冷却液的比热容大，与电池模组直接接触有助于提高冷却效率；其次，采用冷却液浸没方式可将电池模组与空气隔绝，降低了电池模组氧化、腐蚀和燃烧的风险，有助于提高使用寿命和安全性；再次，冷却液浸没方式无需借助外部动力实现冷却，可取代传统的风冷技术和液冷技术，延长续行里程，提高体积比能量，能耗低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性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本申请的一些实施例，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。

图1为本申请实施例提供的直接液冷电池***的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的直接液冷电池***的分解示意图；

图3为本申请实施例提供的第一壳体的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的电池模组的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的支架的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的直接液冷电池***的制备方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的步骤S2的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的步骤S22的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的直接液冷电池***的温度与剩余电量之间的关系图。

其中，图中各附图主要标记：

1、电池壳；10、注液口；11、平衡阀；12、充电端子；13、放电端子；14、电源开关；15、第一壳体；151、第一内侧壁；152、第二内侧壁；153、第三内侧壁；16、第二壳体；17、卡紧结构；171、第一卡条；172、第一凸条；173、第二凸条；174、第二卡条；175、第三凸条；18、密封圈；

2、电池模组；21、支架；211、架体；212、开孔；22、电芯；23、母排；24、电压采集线；25、电池***保护板；26、电池单元；27、缓冲泡棉；270、第二通孔；

3、加热模组；31、第二加热板；310、第一通孔；32、第三加热板。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在整个说明书中参考“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，“在一个实施例中”或“在一些实施例中” 的短语出现在整个说明书的各个地方，并非所有的指代都是相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征，结构或特性。

请参阅图1和图2，现对本申请实施例提供的直接液冷电池***进行说明。该直接液冷电池***包括电池壳1、电池模组2和冷却液（图未示）。可选地，电池壳1中设置有容置腔室，电池壳1上开设有与容置腔室连通的注液口10，该注液口10中安装有平衡阀11。电池模组2可安装于容置腔室中，该容置腔室中注入冷却液。其中，冷却液浸没电池模组2的高度的70%-120%。可以理解的是，冷却液的高度可为电池模组2的高度的70%，此时注入冷却液的量为最小量；冷却液的高度可为电池模组2的高度的120%，此时注入冷却液的量为最大量，即冷却液的注入量可在最小量与最大量之间。冷却液的液面高度小于容置腔室的顶面高度，即冷却液未将容置腔室填满，预留出一部分空间。平衡阀11的高度大于冷却液的液面高度，如此可防止在拆装平衡阀11的过程中，冷却液由注液口10溢出。

在一个实施例中，请参阅图2，电池壳1可包括第一壳体15和与第一壳体15连接的第二壳体16，第一壳体15与第二壳体16之间可通过螺丝锁紧固定。第一壳体15与第二壳体16之间围合形成上述容置腔室。注液口10可开设于第二壳体16上。

在一个实施例中，请参阅图2，电池壳1还可包括设于第一壳体15与第二壳体16之间的密封圈18。此结构，通过密封圈18可填充第一壳体15与第二壳体16之间的缝隙，进而提高电池壳1的密封性能，避免冷却液的溢出。

在一个实施例中，请参阅图3，容置腔室的内侧壁上设有用于卡紧电池模组2的卡紧结构17，卡紧结构17围合形成卡紧区域，电池模组2可设于该卡紧区域中，电池模组2的外周面可与卡紧结构17配合抵接，卡紧结构17可将电池模组2限位于卡紧区域中。

可选地，请参阅图3，卡紧结构17可包括与电池模组2的顶端配合抵接的第一卡条171、与电池模组2的底端配合抵接的第一凸条172、与电池模组2的前端配合抵接的第二凸条173和与电池模组2的后端配合抵接的第二卡条174。具体地，第一壳体15和第二壳体16的第一内侧壁151的前端分别设置有第一卡条171，第一壳体15和第二壳体16的第一内侧壁151的后端分别设置有第二卡条174，如此可将电池模组2的顶端和后端抵挡。第一壳体15和第二壳体16的第二内侧壁152上分别设置有第一凸条172，第一凸条172不仅可以与电池模组2的底端配合抵挡，而且还可以将电池模组2垫高，使电池模组2的底端与第二内侧壁152间隔设置，从而可供冷却液流入，增加冷却液与电池模组2的接触面积，提高对电池模组2的冷却效果。第一壳体15和第二壳体16的第三内侧壁153上分别设置有第二凸条173，第二凸条173不仅可以与电池模组2的前端配合抵挡，而且还可以将电池模组2与第三内侧壁153隔开，从而可供冷却液流入，增加冷却液与电池模组2的接触面积，提高对电池模组2的冷却效果。

在一个实施例中，请参阅图3，第一壳体15和第二壳体16的第一内侧壁151上可分别设置有第三凸条175，两侧的第三凸条175不仅可以与电池模组2的左右两端配合抵挡，还可以将电池模组2的左右两端分别与第一壳体15的第一内侧壁151和第二壳体16的第一内侧壁151隔开，从而可供冷却液流入，增加冷却液与电池模组2的接触面积，提高对电池模组2的冷却效果。其中，第三凸条175的高度分别小于第一卡条171和第二卡条174的高度，如此可提高第一卡条171和第二卡条174对电池模组2的卡紧效果。如此，多个第一卡条171、多个第二卡条174、多个第一凸条172、多个第二凸条173和多个第三凸条175围合形成上述卡紧区域，将电池模组2限位固定。其中，第一卡条171、第二卡条174、第一凸条172、第二凸条173和第三凸条175的数量、形状等都可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限制。

在一个实施例中，第一壳体15上的第一卡条171、第二卡条174、第一凸条172、第二凸条173和第三凸条175可为一体注塑成型；同理，第二壳体16上的第一卡条171、第二卡条174、第一凸条172、第二凸条173和第三凸条175可为一体注塑成型。此结构，可增加第一壳体15和第二壳体16的机械强度，也便于加工制作。

在一个实施例中，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的一种具体实施方式，冷却液包括硅油、-25#及以下矿物质变压器油、导热油、氟化油中的一种或几种。此结构，采用该冷却液具有绝缘性、较好的化学稳定性、闪点较高不易燃、较好的流动性、较好的导热性等优点。

在一个实施例中，请参阅图2，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的一种具体实施方式，该直接液冷电池***还包括加热模组3，该加热模组3安装于容置腔室中；或者，加热模组3可安装于电池模组2上；或者，加热模组3可分别安装于容置腔室中和电池模组2上。此结构，由于电池模组2在零下温度以下无法充电，通过加热模组3可对电池模组2进行加热，可将电池模组2加热到可充电的温度或较佳的工作温度。

在一个实施例中，请参阅图2和图4，电池模组2可包括支架21、安装于支架21上的多个电芯22、将多个电芯22串并联的母排23、将多个母排23连接的电压采集线24和安装于支架21上的电池***保护板25（BMS，Battery Management System），电压采集线24将多个母排23电连接，电池***保护板25与电压采集线24电连接。其中，电池***保护板25上可设置有通讯模块、电源保护模块、过充保护模块、过放保护模块、电压检测模块、热管理模块等，以实现对电池模组2的过充电和过放电的保护，监控电池模组2的使用状态，延长其使用寿命。

在一个实施例中，请参阅图5，可采用多个支架21实现对多个电芯22的安装固定。各支架21可包括两个相对设置的架体211，各架体211上对位开设有开孔212，各开孔212内形成有抵挡电芯22的台阶部。此结构，通过两个架体211可实现对多个电芯22的夹持固定。

各架体211将多个电芯22夹紧固定后，并通过母排23将多个电芯22串并联后形成电池单元26，多个电池单元26可通过电压采集线24实现串并联以将多个电芯22电连接。为方便描述，请参阅图5，现以三个电池单元26连接作简要说明。三个电池单元26可沿水平方向层叠设置，三个架体211之间可通过螺杆和螺丝锁紧固定。电池***保护板25可通过螺丝锁紧固定于架体211上。可选地，电池***保护板25的一端可与位于左端的架体211锁紧固定，电池***保护板25的另一端可与位于右端的架体211锁紧固定，如此也能起到连接多个支架21的作用。

请参阅图2，加热模组3可包括安装于电池模组2的前端的第一加热板（图未示）、分别安装于电池模组2的左右两端的第二加热板31、安装于电池模组2的底端的第三加热板32和夹持安装于相邻两个支架21之间的第四加热板（图未示）。此结构，通过第一加热板、两个第二加热板31和第三加热板32可对电池模组2的前端、左右两端和底端分别加热；通过第四加热板可对电池模组2的内部进行加热，进而可提高对电池模组2的加热效率。

请参阅图2和图3，两个第二加热板31可分别与第一壳体15的第一内侧壁151和第二壳体16的第一内侧壁151正对设置，各第二加热板31上开设有供冷却液穿过的第一通孔310。此结构，通过第一通孔310可供冷却液流入电池模组2中，进而提高冷却效果。其中，第一通孔310的数量可为多个，在此不作唯一限制。

在一个实施例中，请参阅图2，电池模组2的外周可设置有多个缓冲泡棉27。可选地，电池模组2的前端、左右两端和底端可分别设置有缓冲泡棉27，位于前端的缓冲泡棉27可位于电池模组2与第二凸条173之间，位于底端的缓冲泡棉27可位于电池模组2与第一凸条172之间，位于左右两端的缓冲泡棉27可位于电池模组2与第三凸条175之间。此结构，通过多个缓冲泡棉27可提高对电池模组2的缓冲保护效果。其中，缓冲泡棉27可为聚氨酯（PU，Polyurethane）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA，Ethylene-vinyl Acetate Copolymer）、聚乙烯（PE，Polyethylene）中的一种或几种形成的复合材料，具有防火、阻燃、缓冲的作用。

在一个实施例中，请参阅图2，位于电池模组2的左右两端的缓冲泡棉27上开设有与第一通孔310对位设置的第二通孔270，第二通孔270与第一通孔310的数量保持一致。此结构，第二通孔270可实现对冷却液的避让，以供冷却液顺利进入电池模组2中以实现对电芯22的冷却。

在一个实施例中，请参阅图2和图3，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的一种具体实施方式，电池模组2的外周面与容置腔室的内周面之间的间距范围为0.5mm-5mm。具体地，电池模组2的左右两端可通过第三凸条175实现与第一内侧壁151的间隔设置，电池模组2的底端可通过第一凸条172实现与第二内侧壁152的间隔设置，电池模组2的前端可通过第二凸条173实现与第三内侧壁153的间隔设置。此结构，冷却液可将电池模组2浸没，提高对电池模组2的冷却效果。

请参阅图6，本申请实施例还提供了一种直接液冷电池***的制备方法，制备上述实施例提供的直接液冷电池***。该直接液冷电池***的制备方法包括步骤：

S1、在电池壳1上分别安装充电端子12、放电端子13和电源开关14并涂胶。具体地，先在电池壳1的第二壳体16上分别安装放电端子13和电源开关14，放电端子13与电源开关14相对间隔设置；在电池壳1的第一壳体15上安装充电端子12；将充电端子12、放电端子13与电源开关14与电池壳1之间涂密封胶进行密封，并做密封测试以检验密封性能。在充电端子12上安装防水防尘帽，以提高充电端子12的防水防尘性能。此结构，充电端子12可用于与外部充电电路连接，以实现对电池模组2的充电。放电端子13可用于与外部用电设备连接，以实现为外部用电设备供电。电源开关14可控制直接液冷电池***的开闭。

S2、将电池模组2安装于电池壳1的容置腔室中，将电池模组2分别与充电端子12、放电端子13和电源开关14电连接。具体地，先将电池模组2放入第二壳体16中，使电池模组2分别与第一卡条171、第二卡条174、第一凸条172和第二凸条173对位设置，以实现对电池模组2的定位；随后将电池模组2分别与充电端子12、放电端子13和电源开关14电连接；最后在第一壳体15与第二壳体16之间安装密封圈18，并通过螺丝将第一壳体15与第二壳体16锁紧固定。

在一个实施例中，将电池模组2安装于容置腔室之前，在电池模组2的前端安装第一加热板和缓冲泡棉27，在电池模组2的左右两端分别安装第二加热板31和缓冲泡棉27，在电池模组2的底端安装第三加热板32和缓冲泡棉27。此结构，通过加热模组3可对电池模组2进行升温；通过缓冲泡棉27起到对电池模组2的缓冲保护。

S3、通过电池壳1上的注液口10向容置腔室中注入冷却液。具体地，冷却液的注入在25℃、湿度45%的环境条件下进行。

S4、在注液口10中安装平衡阀11。

S5、将充电端子12和放电端子13分别与外部装置连接进行充放电测试。具体地，放电端子13的数量可为两个，一个放电端子13可为放电正极端子，另一个放电端子13可为放电负极端子。

在一个实施例中，请参阅图7，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的制备方法的一种具体实施方式，电池模组2的组装包括步骤：

S21、将多个电芯22安装于支架21上。具体地，通过两个架体211将多个电芯22夹紧固定。

S22、通过多个母排23将多个电芯22焊接实现串并联，通过电压采集线24将多个母排23焊接。具体地，多个母排23可将多个电芯22焊接，从而可实现多个电芯22的串并联。通过电压采集线24将多个母排23焊接，从而可将多个电芯22电连接。

S24、将电池***保护板25安装于支架21上，将电池***保护板25与电压采集线24电连接。具体地，电池***保护板25可安装于支架21的顶部，电池***保护板25可与电压采集线24焊接以实现电连接。其中，电池***保护板25可分别与充电端子12、放电端子13和电源开关14电连接。

在一个实施例中，请参阅图8，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的制备方法的一种具体实施方式，S22步骤可包括：

S221、将多个电芯22分为若干组，若干组电芯22分别安装于若干支架21上，将各组电芯22通过母排23焊接实现串并联，各组电芯22与相应支架21组合形成电池单元26。具体地，多个电池单元26沿水平方向层叠设置；各电池单元26中的母排23位于同一侧，如左侧或者右侧，如此可避免相邻母排23之间的干扰。

S222、在相邻两个电池单元26之间安装加热板，将若干支架21连接。具体地，相邻两个电池单元26之间安装第四加热板；通过螺杆与螺丝的配合将若干支架21连接，从而将多个电池单元26串联。

S223、通过电压采集线24将多个电池单元26电连接。具体地，各母排23具有伸出电池单元26的伸出端，电压采集线24可与各母排23的伸出端焊接以实现电连接。

在一个实施例中，请参阅图6，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的制备方法的一种具体实施方式，该直接液冷电池***的制备方法还包括步骤：S23、在多个电芯22和/或支架21上安装多个温度传感器，通过温度采集线将多个温度传感器电连接，将温度采集线与电池***保护板25电连接。其中，该S23步骤可位于S22步骤与S24步骤之间。具体地，多个温度传感器可安装于易产热的关键位置，如电芯22与母排23的焊接位置、加热模组3与电芯22的接触位置等。如此可提高温度传感器的采热精度，提高对电池模组2的温度进行实时监控的精度。

在一个实施例中，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的制备方法的一种具体实施方式，该直接液冷电池***的制备方法还包括步骤：提供多个电芯本体，对多个电芯本体进行分选后得到多个电芯22。该步骤可位于S21步骤之前。具体地，可以通过人工检测或自动检测的方式，对各电芯本体的电压、电阻等性能进行检测，以筛选出符合要求的电芯22。此结构，分选出电压、电阻相同或相近的电芯22，使得各电芯22的性能保持一致，有助于提高电池模组2的整体性能。

在一个实施例中，作为本申请实施例提供的直接液冷电池***的制备方法的一种具体实施方式，于S21步骤中：通过摄像模组对支架21上的多个电芯22进行检测。具体地，待多个电芯22安装于支架21上后，通过摄像模组对支架21上的多个电芯22的位置进行拍照检测，确保相邻两个电芯22之间的间距保持一致，以及电芯22的正负极排列情况、外观等。其中，相邻两个电芯22之间的距离范围可为0.2mm-1.0mm之间。摄像模组可为摄像机等。

在一些实施例中，对多个电芯22的检测可采用自动化检测设备进行。该自动化检测设备可包括传送带组件和安装于传送带组件上的多个摄像机；传送带组件可支撑多个电池单元26，并带动多个电池单元26依次通过多个摄像机。多个摄像机可对支架21上不同位置处的多个电芯22进行拍照检测。

在一个实施例中，现对该直接液冷电池***的制备方法进行详细说明。具体地，该直接液冷电池***的制备方法包括以下步骤：

1、使用贴面垫机对电芯22进行上料、贴面垫。使用贴面垫机可提高自动化程度，有助于提高电芯22的上料效率。

2、通过人工检测或自动检测的方式，对各电芯本体的电压、电阻等性能进行检测，以筛选出符合要求的电芯22。

3、按照S221步骤，将电芯22安装于支架21上以形成多个电池单元26。

4、在S21步骤中，通过摄像模组对各电池单元26上的多个电芯22进行检测。

5、按照S221步骤，通过母排23将各电池单元26中的多个电芯22焊接，以实现多个电芯22的串并联。

6、按照S222步骤，在相邻两个电池单元26之间安装加热板，并通过螺杆与螺丝的配合将多个支架21连接，以实现多个电池单元26的串联。

7、按照S223步骤，焊接电压采集线24将多个电池单元26电连接。

8、按照S23步骤，安装温度传感器及温度采集线。

9、按照S24步骤，在支架21上安装电池***保护板25，将电压采集线24和温度采集线分别与电池***保护板25电连接。

10、按照S2步骤，将组装好的电池模组2安装于电池壳1中。电池壳1上预先安装有充电端子12、放电端子13和电源开关14，将电池模组2中的电池***保护板25分别与充电端子12、放电端子13和电源开关14电连接。其中，电池***保护板25靠近充电端子12和放电端子13设置，电池***保护板25与电池单元26之间的间距不小于3mm。

11、安装加热模组3。具体地，在电池模组2的前端安装第一加热板和缓冲泡棉27，在电池模组2的左右两端分别安装第二加热板31和缓冲泡棉27，在电池模组2的底端安装第三加热板32和缓冲泡棉27。其中，第一加热板、第二加热板31和第三加热板32与电池单元26之间的间距在0.5mm-5mm。

12、一次充放电测试。具体地，将充电端子12通过电源线外接电路进行充电测试。将放电端子13与外部设备连接进行放电测试。

13、在电池壳1上涂密封胶后进行封盖锁紧。密封胶可将充电端子12、放电端子13和电源开关14与电池壳1之间的间隙填充。

14、气密性测试。具体地，通过气密性检测仪对组装完毕后的电池壳1进行测试。

15、按照S3步骤和S4步骤，向电池壳1内注入冷却液，并安装平衡阀11。其中，该平衡阀11可为气压平衡阀，可供气体进出，但能阻止冷却液进出，从而可保持电池壳1内的气压稳定性，防止冷却液的溢出。

16、二次充放电测试。与一次充放电测试步骤相同，检测在注入冷却液后的电池模组2的工作稳定性能。

17、将直接液冷电池***放置一段时间后再对其进行检测。具体地，可对该直接液冷电池***的气密性、充放电性能进行重复检测等，以确保长时间的工作稳定性，满足生产制备要求。

18、喷码、贴标、装箱入库。

其中，电池壳1、充电端子12、放电端子13、电源开关14、通讯等内外衔接部件应采用硅胶、密封胶、高分子环氧胶中的一种或几种进行密封，使得该直接液冷电池***满足IP68的防护等级。

为了验证本申请实施例提供的直接液冷电池***的冷却效果，将该直接液冷电池***与常规无动力自然风冷动力电池***进行了静态充放电温度性能试验对比，其对比结果如下表1所示。

表1 直接液冷电池***与风冷动力电池***的性能对比测试表

由以上表格可知：

1、静态下，在相同起始温度/环境温度，以及相同的电流放电情况下，本申请实施例提供的直接液冷电池***的温升明显低于常规无动力自然风冷动力电池***，是后者的一半。直接液冷电池***的温升不超过15℃，而常规无动力自然风冷动力电池***的温升可达30℃，甚至触发过温保护。

2、静态下，在相同起始温度/环境温度，以及相同的充电电流情况下，本申请实施例提供的直接液冷电池***的温差明显低于常规无动力自然风冷动力电池***，直接液冷电池***的温差小于2℃。

请参阅图9所示，将本申请实施例提供的直接液冷电池***应用于电动车上进行骑行，并实时测得该直接液冷电池***的温度与SOC（State of Charge，电池荷电状态/剩余电量）之间的关系曲线图。由该图可知：在环境温度35℃，满电全速（全功率，放电电流大部分情况在1-3C间）骑行至电量4%的过程中，直接液冷电池***的温升不超过15℃，最高绝对温度不超过45℃，温差不超过2℃。

本申请实施例提供的直接液冷电池***及其制备方法，至少具有以下有益效果：

1、冷却液的比热容大，可全面包覆电芯22、母排23、电池***保护板25，可直接充分接触，提高换热效率及冷却效率。

2、冷却液具有较好的流动性，通过对流、传导，可将热量较快的散发到电池***外部，电池***的温升一般不超过10℃。电池***内的温度场分布均匀，温差不超过2℃。

3、冷却液的绝缘性能优良，远超空气，可以有效降低电池***的自放电，提升其储存性能。

4、采用冷却液浸没方式可将电池模组2、电池***保护板25、母排23、连接线与空气完全隔绝，杜绝了氧化、腐蚀，延长了使用寿命。

5、冷却液浸没隔绝空气，也进一步提高了电池***的安全性，即使内部电芯22发生漏液、短路问题，也因温度低、缺氧而难以燃烧。

6、直接液冷电池***集成于产品上，在车辆满负荷、综合工况持续运行无主动散热情况下，电池***内部的温差不超过2℃，温升不超过10℃。电池***内部温度分布具有一致性和良好的散热、保温效果，大大降低热量在某一部位积聚产生的热失控风险，有助于提高其使用寿命。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种直接液冷电池***，其特征在于，包括：

具有容置腔室的电池壳，所述电池壳上开设有与所述容置腔室连通的注液口，所述注液口中安装有平衡阀；

电池模组，安装于所述容置腔室中；所述电池模组包括支架、安装于所述支架上的多个电芯、将多个所述电芯串并联的母排、将多个所述母排连接的电压采集线和安装于所述支架上的电池***保护板，所述电压采集线将多个所述母排电连接，所述电池***保护板与所述电压采集线电连接；采用多个所述支架实现对多个所述电芯的安装固定，各所述支架包括两个相对设置的架体，各所述架体上对位开设有开孔，各所述开孔内形成有抵挡所述电芯的台阶部；

冷却液，填充于所述容置腔室中；

其中，所述冷却液浸没所述电池模组的高度的70%-120%，所述冷却液的液面高度小于所述容置腔室的顶面高度，所述平衡阀的高度大于所述冷却液的液面高度；

其中，所述电池壳包括第一壳体和与所述第一壳体连接的第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体之间围合形成所述容置腔室，所述注液口开设于所述第二壳体上；还包括设于所述第一壳体与所述第二壳体之间的密封圈；

所述容置腔室的内侧壁上设有用于卡紧所述电池模组的卡紧结构，所述卡紧结构围合形成卡紧区域，所述电池模组设于所述卡紧区域中；所述卡紧结构包括与所述电池模组的顶端配合抵接的第一卡条、与所述电池模组的底端配合抵接的第一凸条、与所述电池模组的前端配合抵接的第二凸条和与所述电池模组的后端配合抵接的第二卡条；所述第一壳体和所述第二壳体的第一内侧壁的前端分别设置有所述第一卡条，所述第一壳体和所述第二壳体的第一内侧壁的后端分别设置有所述第二卡条，所述第一壳体和所述第二壳体的第二内侧壁上分别设置有所述第一凸条，所述第一壳体和所述第二壳体的第三内侧壁上分别设置有所述第二凸条；所述第一壳体和所述第二壳体的第一内侧壁上分别设置有第三凸条，所述第三凸条的高度分别小于所述第一卡条和所述第二卡条的高度；

还包括用于加热所述电池模组的加热模组，所述加热模组安装于所述容置腔室中和/或所述电池模组上；所述加热模组包括安装于所述电池模组的前端的第一加热板、分别安装于所述电池模组的左右两端的第二加热板、安装于所述电池模组的底端的第三加热板和夹持安装于相邻两个所述支架之间的第四加热板；两个所述第二加热板分别与所述第一壳体的第一内侧壁和所述第二壳体的第一内侧壁正对设置，各所述第二加热板上开设有供所述冷却液穿过的第一通孔；

所述电池模组的前端、左右两端和底端分别设置有缓冲泡棉，位于前端的所述缓冲泡棉位于所述电池模组与所述第二凸条之间，位于底端的所述缓冲泡棉位于所述电池模组与所述第一凸条之间，位于左右两端的所述缓冲泡棉位于所述电池模组与所述第三凸条之间；位于所述电池模组的左右两端的所述缓冲泡棉上开设有与所述第一通孔对位设置的第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔的数量保持一致。

2.如权利要求1所述的直接液冷电池***，其特征在于：所述冷却液包括硅油、-25#及以下矿物质变压器油、导热油、氟化油中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的直接液冷电池***，其特征在于：所述电池模组的外周面与所述容置腔室的内周面之间的间距范围为0.5mm-5mm。

4.一种直接液冷电池***的制备方法，制备如权利要求1-3任一项所述的直接液冷电池***，其特征在于，所述直接液冷电池***的制备方法包括步骤：

在电池壳上分别安装充电端子、放电端子和电源开关并涂胶；

将电池模组安装于所述电池壳的容置腔室中，将所述电池模组分别与所述充电端子、所述放电端子和所述电源开关电连接；其中，先将所述电池模组放入所述第二壳体中，使所述电池模组分别与所述第一卡条、所述第二卡条、所述第一凸条和所述第二凸条对位设置，以实现对所述电池模组的定位；随后将所述电池模组分别与所述充电端子、所述放电端子和所述电源开关电连接；最后在所述第一壳体与所述第二壳体之间安装所述密封圈，并通过螺丝将所述第一壳体与所述第二壳体锁紧固定；

通过所述电池壳上的注液口向所述容置腔室中注入冷却液；

在所述注液口中安装平衡阀；

将所述充电端子和所述放电端子分别与外部装置连接进行充放电测试。

5.如权利要求4所述的直接液冷电池***的制备方法，其特征在于，所述电池模组的组装包括步骤：

将多个电芯安装于支架上；

通过多个母排将多个所述电芯焊接实现串并联，通过电压采集线将多个所述母排焊接；

将电池***保护板安装于所述支架上，将所述电池***保护板与所述电压采集线电连接。

6.如权利要求5所述的直接液冷电池***的制备方法，其特征在于，于所述通过多个母排将多个所述电芯焊接实现串并联，通过电压采集线将多个所述母排焊接步骤中：

将多个所述电芯分为若干组，若干组所述电芯分别安装于若干所述支架上，将各组所述电芯通过所述母排焊接实现串并联，各组所述电芯与相应所述支架组合形成电池单元；

在相邻两个所述电池单元之间安装加热板，将若干所述支架连接；

通过所述电压采集线将多个所述电池单元电连接。

7.如权利要求5所述的直接液冷电池***的制备方法，其特征在于，所述直接液冷电池***的制备方法还包括步骤：

在多个所述电芯和/或所述支架上安装多个温度传感器，通过温度采集线将多个所述温度传感器电连接，将所述温度采集线与所述电池***保护板电连接。

8.如权利要求5所述的直接液冷电池***的制备方法，其特征在于，所述直接液冷电池***的制备方法还包括步骤：

提供多个电芯本体，对多个所述电芯本体进行分选后得到多个所述电芯；

所述提供多个电芯本体，对多个所述电芯本体进行分选后得到多个所述电芯步骤位于所述将多个电芯安装于支架上步骤之前。

9.如权利要求5所述的直接液冷电池***的制备方法，其特征在于，于所述将多个电芯安装于支架上步骤中：

通过摄像模组对所述支架上的多个所述电芯进行检测。