专利名称：一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置。
背景技术：
由于环境问题与能源危机日益突出，节能与环保必然成为汽车行业的必然趋势。电动汽 车通过动力电池提供动力，无污染物排放，.同时比燃油车更具经济性，必然成为汽车行业未 来的发展趋势。制约电动汽车发展的关键技术是电池性能的提升以及电池装置的可循环利 用。电池内部材料构成以及电池模块的热管理对电池性能的提升有着十分重要的意义。电池 内部化学反应易产生大量的热量，导致电池温度升高，过高的运行温度会使电池性能下降， 若热量来不及散失而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重 时电池发生剧烈燃烧且发生爆炸。因此具备高效散热性能的动力电池成为决定电动汽车商业 化的关键技术，必须加大研发力度。在电动汽车工作的特殊环境下，动力电池要获得比较好 的冷却效果，必须考虑采用高效的冷却方式来保证电池性能的优化。同时，电动汽车的经济 性与市场化要求电池模块必须易循环利用且装卸方便，所以开发高效散热的、结构紧凑的、 成本相对较低的易循环利用的高效散热电动汽车电池装置是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对电动汽车在比较恶劣的热环境运行过程中，为了实现电池内部的良 好冷却以及达到各单体电池间温度的一致性且保证电池的易循环利用，提出了一种循环利用 的高效散热电动汽车电池装置。
本发明提供的一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置。主要由单体电池、电池壳体、 电极连接柱、垫圈、法兰、电池模块箱、相变材料、冷却液体等组成。其中，电池壳体包裹 电池单体，并在中间填充相变材料，通过垫圈、法兰、电池模块箱等封装成电池装置，以满 足电动汽车对电池装置的特殊要求。
本发明提供的一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置，该电池装置在电池模块箱809内安装有若干个对称布置的由单体电池806套入电池壳体811中构成的单体电池模块701， 单体电池806与电池壳体811之间填充相变材料804，电池模块箱809与法兰807及单体电 池模块701连接部位之间分别安装垫圈803，法兰807及单体电池模块701用螺钉801与电 池模块箱809连接固定；电池模块箱809两侧分别有冷却液体入口 812和冷却液体出口 808， 电池模块箱809内经冷却液体入口 812到冷却液体出口 808流经的液体为常温下的水；电极 连接柱805的两端分别连接电池正极和电池负极。
所述的单体电池806是以电池103做为基体，电池极柱102做为电池正极，电池103的 外表面沿着径向焊接若干条对称均匀分布的导热肋片101以及左右各一条且对称分布的支撑 肋片104，支撑肋片104外径与电池壳体811内径相配且略大于导热肋片101外径。
所述的电池壳体811采用圆柱形空壳结构，空壳主体202采用耐腐蚀高导热不锈钢制作， 电池壳体811两端的法兰均匀分布螺纹孔201。
所述的与电池壳体811连接的法兰807由基体302及中央正面凸部的极柱301和中央背 面凹部的负极片502构成，中央背面凹部的末端还开有第一油槽501，所述的负极片502采 用金属薄片；法兰807做为电池正极802时，极柱301为电池模块正极，法兰807做为电池 负极810时，负极片502为电池模块负极，法兰807上开有与电池壳体811两端的法兰均匀 分布的螺纹孔201相匹配的孔。
所述的垫圈803采用绝缘垫圈，垫圈803上开有与电池壳体811两端的法兰均匀分布的 螺纹孔201相匹配的孔，基材401为绝缘材料PAMB。
所述的电极连接柱805的两端分别是凸形的连接片601和凹形的连接片603;凹形的连 接片603的末端开有第二油槽602,凹形的连接片603釆用金属薄片。
所述的相变材料804为在石蜡中添加石墨、铝粉、碳纳米管的复合相变材料，上述石蜡 是熔点为48'C-52'C温度范围内的石蜡。
所述的电池模块箱809采用ABS工程塑料材料制成。
所述法兰807的基体302采用绝缘ABS工程塑料制成。
所述的第一油槽501、第二油槽602中注入导电油，所述的导电油型号为EK339。所述的电池基体103其内部电池巻采用螺旋绕制结构，由隔膜901，阳极片902，阴极片 903巻绕构成。阳极片902以图5所示的1002方向巻绕，凸体1001构成电池巻正极极柱。
所述的阳极片902采用磷酸铁锂材料，阴极片903采用碳材料，隔膜901采用聚乙烯薄 膜隔离材料。
本发明的工作原理为 一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置，单体电池806与电 池壳体811构成单体电池模块701，单体电池806与电池壳体811中间填充相变材料，并通 过垫圈803，法兰807，以及螺钉801与电池模块箱809组合并紧密固定， 一个电池装置包 括若干单体电池模块701。电池103在工作时产生的热量以相变潜热的形式储存于相变材料 中，导热肋片IOI促进电池内部热量向相变材料的传递，相变材料根据电动汽车不同型号电 池最佳工作温度范围选取，储存在相变材料中的热量通过电池壳体811与流经电池模块箱809 中的冷却液体进行热量交换，通过液体的流入流出将热量带出电池模块外部。
本发明的有益效果是所述的一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置，电池内部釆用 螺旋绕制结构制作，电池外加壳体，中间填充相变材料，同时在电池模块箱两侧设置冷却液 体出入口，通过相变材料先蓄热，进行热量缓冲，再通过冷却液体的流入流出与外界进行热 交换以达到散热目的，电池外焊接的导热肋片加速热量传递速率，绝缘支撑肋片既起到固定 电池又避免电池与壳体导电的作用。电池模块箱与单体电池之间用绝缘垫圈以及法兰通过螺 钉固定，避免动力电池装置在运行过程中颠簸等引起的电池晃动。同时，电池寿命终结时只 需要拧开螺钉打开法兰更换单体电池即可，起到循环利用目的。这一设计既能实现电动汽车 电池在比较恶劣的热环境下电池模块整体有效地降温，又能满足各单体电池间温度分布的均 衡，同时易循环利用，从而达最佳运行条件，并降低成本，增强经济性。本发明的特点是易 循环利用、高效散热，冷却系统设计不同于传统的空气冷却系统，它能够使得动力电池在恶 劣的热环境下实现电池的最佳冷却效果，同时实现电池单体间温度分布的均衡，从而达到动 力设备最佳的运行条件，保障电池稳定的性能，对延长电池寿命、提高动力设备的动力性能 都起着置关重要的作用。
图1是本发明的正视剖面装配示意图。 图2是本发明的俯视剖面装配示意图。 图3是本发明的单体电池结构示意图。 图4是本发明的电池巻剖面图示意图。 图5是本发明的阳极片结构示意图。 图6是本发明的电池壳体结构示意图。 图7是本发明的法兰结构示意图。 图8是本发明的垫圈结构示意图。 图9是本发明的法兰正视剖面图。
图io是本发明的电极连接柱正视剖面图。
具体实施例方式
本发明的一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置，该电池装置在电池模块箱809内 安装有若干个对称布置的由单体电池806套入电池壳体811中构成的单体电池模块701，单 体电池806与电池壳体811之间填充相变材料804，电池模块箱809与法兰807及单体电池 模块701连接部位之间分别安装垫圈803，法兰807及单体电池模块701用螺钉801与电池 模块箱809连接固定；电池模块箱809两侧分别有冷却液体入口 812和冷却液体出口 808， 电池模块箱809内经冷却液体入口 812到冷却液体出口 808流经的液体为常温下的水；电极 连接柱805的两端分别连接电池正极和电池负极。
所述的单体电池806是以电池103做为基体，电池极柱102做为电池正极，电池103的 外表面沿着径向焊接若干条对称均匀分布的导热肋片101以及左右各一条且对称分布的支撑 肋片104，支撑肋片104外径与电池壳体811内径相配且略大于导热肋片101外径。
所述的电池壳体811采用圆柱形空壳结构，空壳主体202采用耐腐蚀高导热不锈钢制作， 电池壳体811两端的法兰均匀分布螺纹孔201。所述的与电池壳体811连接的法兰807由基体302及中央正面凸部的极柱301和中央背 面凹部的负极片502构成，中央背面凹部的末端还开有第一油槽501，所述的负极片502采 用金属薄片；法兰807做为电池正极802时，极柱301为电池模块正极，法兰807做为电池 负极810时，负极片502为电池模块负极，法兰807上开有与电池壳体811两端的法兰均匀 分布的螺纹孔201相匹配的孔。
所述的垫圈803采用绝缘垫圈，垫圈803上开有与电池壳体811两端的法兰均匀分布的 螺纹孔201相匹配的孔，基材401为绝缘材料PAMB。
所述的电极连接柱805的两端分别是凸形的连接片601和凹形的连接片603;凹形的连 接片603的末端开有第二油槽602,凹形的连接片603采用金属薄片。
所述的相变材料804为在石蜡中添加石墨、铝粉、碳纳米管的复合相变材料，上述石蜡 是熔点为48'C-52t:温度范围内的石蜡。
所述的电池模块箱809采用ABS工程塑料材料制成。
所述法兰807的基体302采用绝缘ABS工程塑料制成。
所述的第一油槽501、第二油槽602中注入导电油，所述的导电油型号为EK339。 所述的电池基体103其内部电池巻采用螺旋绕制结构，由隔膜901，阳极片902，阴极片
卯3巻绕构成。阳极片902以图5所示的1002方向巻绕，凸体1001构成电池巻正极极柱。 所述的阳极片902采用磷酸铁锂材料，阴极片903采用碳材料，隔膜901采用聚乙烯薄
膜隔离材料。
电池外焊接的导热肋片加速热量传递速率，绝缘支撑肋片既起到固定电池又避免电池与 壳体导电的作用。模块箱与电池单体模块之间用绝缘垫圈以及法兰通过螺钉固定，避免动力 电池装置在运行过程中颠簸等引起的电池晃动。同时，电池寿命终结时只需要拧开螺钉打开 法兰更换电池即可，起到循环利用目的。
权利要求
1.一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置，其特征在于在电池模块箱(809)内安装有若干个对称布置的由单体电池(806)套入电池壳体(811)中构成的单体电池模块(701)，单体电池(806)与电池壳体(811)之间填充相变材料(804)，电池模块箱(809)与法兰(807)及单体电池模块(701)连接部位之间分别安装垫圈(803)，法兰(807)及单体电池模块(701)用螺钉(801)与电池模块箱(809)连接固定；电池模块箱(809)两侧分别有冷却液体入口(812)和冷却液体出(808)，电池模块箱(809)内经冷却液体入口(812)到冷却液体出口(808)流经的液体为常温下的水；电极连接柱(805)的两端分别连接电池正极和电池负极。
2. 如权利要求1所述的电池装置，其特征在于所述的单体电池(806)是 以电池(103)做为基体，电池极柱(102)做为电池正极，电池(103)的外表 面沿着径向焊接若干条对称均匀分布的导热肋片(101)以及左右各一条且对称 分布的支撑肋片(104)，支撑肋片(104)外径与电池壳体(811)内径相配且 略大于导热肋片(101)外径。
3. 如权利要求1或2所述的电池装置，其特征在于所述的电池壳体(811) 采用圆柱形空壳结构，空壳主体(202)采用耐腐蚀高导热不锈钢制作，电池壳 体(811)两端的法兰均匀分布螺纹孔(201)。
4. 如权利要求l所述的电池装置，其特征在于所述的与电池壳体(811) 连接的法兰(807)由基体(302)及中央正面凸部的极柱(301)和中央背面凹 部的负极片(502)构成，中央背面凹部的末端还开有第一油槽(501)，所述的 负极片(502)采用金属薄片；法兰(807)做为电池正极(802)时，极柱(301) 为电池模块正极，法兰(807)做为电池负极(810)时，负极片(502)为电池模块负极，法兰(807)上开有与电池壳体(811)两端的法兰均匀分布的螺纹 孔(201)相匹配的孔。
5. 如权利要求l所述的电池装置，其特征在于所述的垫圈(803)采用绝 缘垫圈，垫圈(803)上开有与电池壳体(811)两端的法兰均匀分布的螺纹孔(201)相匹配的孔。
6. 如权利要求l所述的电池装置，其特征在于所述的电极连接柱(805) 的两端分别是凸形的连接片(601)和凹形的连接片(603);凹形的连接片(603) 的末端开有第二油槽(602)，凹形的连接片(603)采用金属薄片。
7. 如权利要求l所述的电池装置，其特征在于所述的相变材料(804)为 在石蜡中添加石墨、铝粉、碳纳米管的复合相变材料，上述石蜡是熔点为48。C -52"C温度范围内的石蜡。
8. 如权利要求l所述的电池装置，其特征在于所述的电池模块箱(809) 采用ABS工程塑料材料制成；所述法兰(807)的基体(302)采用绝缘ABS工 程塑料制成。
9. 如权利要求4或6所述的电池装置，其特征在于所述的第一油槽(501)、 第二油槽(602)中注入导电油。
10.如权利要求2所述的电池装置，其特征在于所述的电池基体(103)采 用螺旋绕制结构，由隔膜(901)，阳极片(902)，阴极片(903)巻绕构成。
全文摘要
本发明公开了一种循环利用的高效散热电动汽车电池装置，在电池模块箱内安装有若干个对称布置的由单体电池套入电池壳体中构成的单体电池模块，单体电池与电池壳体之间填充相变材料，电池模块箱与法兰及单体电池模块连接部位之间分别安装垫圈，法兰及单体电池模块用螺钉与电池模块箱连接固定；电池模块箱两侧分别有冷却液体入口和冷却液体出口，电池模块箱内经冷却液体入口到冷却液体出口流经的液体为常温下的水；电极连接柱的两端分别连接电池正极和电池负极；本发明装置既能实现电动汽车电池在比较恶劣的热环境下电池装置整体有效地降温，又能满足各单体电池间温度分布的均衡，同时易循环利用，从而达最佳运行条件，并降低成本，增强经济性。
文档编号H01M2/10GK101609901SQ20091004111
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者张国庆, 饶中浩 申请人:广东工业大学