应用于动力锂电池组的均温散热系统的制作方法

本实用新型涉及一种应用于锂电池组的温度调控系统，特别涉及一种应用于动力锂电池组的高效均温散热系统，属于新能源领域。

背景技术：

随着全球环境问题的日益凸显和石油资源的日益紧缺，新能源汽车尤其是纯电动汽车以其能真正实现“零排放”而成为电动汽车的重要发展方向。锂电池，例如锂离子电池凭借其优良的性能成为新一代电动汽车的理想动力源，它具有重量轻、储能大、功率大、无污染、也无二次污染、寿命长、自放电系数小等优点，是较为理想的车用蓄电池。

锂离子电池因内阻原因在长时间工作状态下会产生大量热量，从而引起电芯产生较大的温升。由于锂电池组内电芯数量多，排列密集，外侧电芯易被外界空气冷却，而内部电芯因缺少与外界空气的接触，造成内外电芯较大的温差，给电芯的使用带来极大的危害。现阶段的解决办法主要包括：a)风冷：即在电池组内安装微型风扇进行强制对流，由于电池组内空间受限，均温效果十分不理想；b)液冷：即在电池组下面加循环液再通过制冷器降温，效果一般且严重影响电池包的结构紧凑性。尤其在高温夏季，锂离子电池的不均一温升已经严重影响了锂离子电池的使用；但是简单的加设均温结构，动力锂电池组与均温结构容易出现接触不良等现象，影响均温效果。

因此业界亟待开发一种适用于动力锂电池组的均温散热系统，籍以延长动力锂电池组的使用寿命，并提升其性能，以及扩展其应用范围。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种应用于动力锂电池组的均温散热系统，以克服现有技术的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型公开了一种应用于动力锂电池组的均温散热系统，其包括：

均温膜，其在选定平面或曲面上沿选定方向连续延伸，并依次与动力锂电池组中的各电芯的至少局部表面相接触，所述均温膜包括沿所述选定方向连续延伸的导热层；

与所述均温膜传热连接的散热机构；

以及，与所述均温膜连接的张紧装置，至少用于使所述均温膜保持张紧状态，从而使所述均温膜与相应电芯表面在两者的接触界面处无缝贴合。

进一步的，所述导热层具有极佳导热性能，并与所述动力锂电池组紧密接触。

进一步的，至少在所述选定方向上，所述导热层的导热系数在0.1W/mK以上，优选在10W/mK以上，进一步优选在100W/mK以上，尤其优选在500W/mK以上。

进一步的，所述均温膜为柔性耐弯折结构(弯折百万次以上不影响性能)，同时具有超薄的特点(厚度为1μm～50μm或者10μm～1000μm)，应用于动力锂离子电池组时基本不占用空间。

进一步的，所述均温膜具有高效均热作用，均温效果显著，可以控制动力锂电池组内温升在5℃以内，且不会因为电力或机械故障而失效。

进一步的，所述均温膜还可包括与导热层结合的加热元件，所述导热层至少分布在所述加热元件与所述动力锂电池组之间。该种均温膜不仅能解决天热时温升不均一问题，而且能解决低温时锂离子电池不工作的问题。

进一步的，所述散热机构包括风冷散热装置、液冷散热装置或半导体制冷片。

进一步的，所述张紧装置与均温膜两端固定连接。

与现有技术相比，本实用新型通过采用具有良好传热性能的均温膜与动力锂电池组中的各电芯接触配合，可以有效减小动力锂电池组内各电芯间的温度差异，即达成“均温”之效果，同时再辅以强制散热机构对均温膜两端进行强制降温，可以将动力锂电池组中各电芯产生的热量及时散发，防止电芯温度过高而影响其工作性能及安全性，另外再通过张紧装置的配合还使得均温膜与各电芯在接触界面处无缝结合，进而使均温膜的功效得以充分发挥，最终优化了动力锂电池组的工作性能，以及有效延长了动力锂电池组的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一典型实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用示意图之一；

图2为本实用新型一典型实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用示意图之二；

图3为本实用新型一典型实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用示意图之三；

图4为本实用新型一典型实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用示意图之四；

图5为本实用新型一典型实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用示意图之五；

图6为本实用新型一典型实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用示意图之六。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案实用新型人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

鉴于现有技术中的不足，本案实用新型人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型实施例的一个方面提供的一种应用于动力锂电池组的均温散热系统包括：

均温膜，其在选定平面或曲面上沿选定方向连续延伸，并依次与动力锂电池组中的各电芯的至少局部表面相接触，所述均温膜包括沿所述选定方向连续延伸的导热层；

与所述均温膜传热连接的散热机构；

以及，与所述均温膜连接的张紧装置，至少用于使所述均温膜保持张紧状态，从而使所述均温膜与相应电芯表面在两者的接触界面处无缝贴合。

进一步的，所述均温膜具有超薄及柔性的特点，厚度为1μm～50μm或者10μm～1000μm，弯折百万次以上不影响性能，应用于锂离子电池组不占用空间。

进一步的，所述均温膜具有高效均热作用，均温效果显著，可以控制模组内温升在5℃以内，且不会因为电力或机械故障而失效。

进一步的，所述导热层优选由具有良好导热性能的材料形成。例如，至少在所述选定方向上，所述导热层的导热系数在0.1W/mK以上，优选在10W/mK以上，进一步优选在100W/mK以上，尤其优选在500W/mK以上。

进一步的，所述导热层的厚度为1μm～1000μm，优选为1μm～50μm，或者优选为10μm～1000μm。

进一步的，所述导热层可选自散热片和/或导热涂层。

在一些实施方案中，所述散热片选自石墨散热片、石墨烯散热片、金属散热片中的任意一种或两种以上的组合，优选为石墨散热片或石墨烯散热片。

其中，所述散热片的厚度优选为10μm～1000μm。

进一步的，所述石墨散热片或石墨烯散热片具有极好的导热性，其导热系数为500～2000W/mK。

进一步的，所述金属散热片的导热系数为100～500W/mK。

其中，所述金属散热片可优选采用金属箔，例如铜箔、铝箔等。

在一些实施方案中，所述导热涂层的厚度优选为1μm～50μm。

在一些实施方案中，所述导热涂层的导热系数优选为0.1～10W/mK。

在一些实施方案中，所述散热片可以通过胶层与加热元件结合。例如前述石墨散热片/石墨烯散热片、金属散热片(铜箔、铝箔)等可通过胶层等结合于加热膜表面。

其中，所述胶层的组成材料可以为环氧树脂粘结剂、弹性树脂(如橡胶弹性体)，也可以为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、硅胶树脂中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

在一些实施方案中，所述导热涂层可以通过印刷、涂布、喷涂、旋涂中的至少一种方式形成于加热元件表面。

进一步的，所述导热涂层可以主要由耐温高分子材料与分散于所述高分子材料中的导热粉体组成。

其中，所述耐温高分子材料的耐温性优选为150℃～300℃。例如，所述耐温高分子材料可以为环氧树脂粘结剂、弹性树脂(如橡胶弹性体)，也可以为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、硅胶树脂、聚酰亚胺中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

其中，所述导热涂层可包含10～90wt％导热粉体。

较为优选的，在所述均温膜与相应电芯表面的至少局部表面的接触界面处还分布有离型层或压敏胶层，所述离型层或压敏胶层用于使所述均温膜与相应电芯表面表面在所述接触界面处无缝贴合。

在一些更为具体的实施方案中，所述均温膜沿波浪形曲线在动力锂电池组中的各电芯之间连续穿过，同时共形覆设在各电芯外壁与所述均温膜接触的区域上。

较为优选的，在这些更为具体的实施方案中，所述电芯为圆柱形。

更为优选的，所述均温膜与相应电芯表面的接触界面处分布有离型层。

在一些较为具体的实施方案中，所述均温膜与相应电芯表面的接触界面处分布有压敏层。

其中，所述电芯可以为矩形体。

在一些实施方案中，所述压敏胶层或离型层的厚度优选为0.1～10μm；尤其优选的，所述压敏胶层或离型层的厚度＜5μm。

在一些实施方案中，所述压敏胶层或离型层由覆设于所述均温膜表面和/或所述电芯表面的压敏胶或离型剂组成。

其中，所述压敏胶可包括亚克力、硅胶和PU胶中的任意一种，但不限于此。

其中，所述离型剂包括硅油离型剂、氟塑离型剂中的任意一种，但不限于此。

较为优选的，所述离型层或压敏胶层还包含有导热粉体，用以使所述离型层或压敏胶层具有良好的导热性。

优选的，所述离型层或压敏胶层包含10～90wt％导热粉体。

其中，前述导热粉体的粒径优选为5nm～5μm。

其中，所述导热粉体可优选自但不限于此氧化铝、氮化硼、氮化铝、纳米金刚石、抗氧化铜粉、铝粉中的一种或两种以上的组合。

在一些实施方案中，所述导热层上还覆设有绝缘层。

较为优选的，所述绝缘层的厚度为0.1～5μm。

进一步的，所述绝缘层可以通过印刷、涂布、喷涂、旋涂中的至少一种方式形成于导热层表面。

其中，所述绝缘膜的材质可以为PET、PI、PDMS、PMMA、PE、PP和PC中的任一种或两种以上的组合，且不限于此。

在一些实施方案中，所述动力锂电池组包含紧密排布的两个以上电芯，该两个以上电芯的外壁和/或上端面和/或下端面的至少局部区域与所述均温膜接触。

在一些较为具体的实施方案中，所述的均温结构包括两个均温膜，该两个均温膜分别设置于所述动力锂电池组相背对的两侧，并分别与动力锂电池组中的各电芯的外侧面相接触。

在一些更为具体的优选实施方案中，该两个均温膜均沿波浪形曲面连续延伸，并分别从动力锂电池组的相背对的两侧将各电芯的外壁包覆，且配合形成将各电芯外壁完全包裹的结构。

在一些更为具体的实施方案中，所述均温膜沿波浪形曲线在动力锂电池组中的各电芯之间连续穿过，同时共形覆设在各电芯外壁与所述均温膜接触的区域上。

进一步的，所述均温膜设于所述动力锂电池组的外壳内，且所述均温膜两端还与所述外壳固定连接。

在一些较为优选的实施方案中，所述均温膜还与散热装置和/或制冷装置传热连接。

前述的散热机构可以选用业界已知的风冷散热装置(例如风扇等)、液冷散热装置(水冷或油冷散热装置)或半导体制冷片，当然也可以是业界习用的散热鳍等，但不限于此。藉此散热机构，可以通过所述均温膜将动力锂电池组中过多的热能迅速转移出并散发，防止动力锂电池组内产生过热现象。

进一步的，所述张紧装置与均温膜两端固定连接。适用于本实用新型的张紧装置可以是业界已知的机械式张紧装置、电动式张紧装置、液压或气动式张紧装置等。优选的，所述张紧装置可在均温膜的两端沿均温膜所在曲面或平面施以均匀的张力，从而使均温膜与各电芯在接触界面处实现完全的无缝贴合。

在前述的一些实施方案中，所述电芯可以是各种形态的，例如矩形体、圆柱形体等等。而相应的，所述均温膜可以在适当的外力作用(如，以手工加压或者模具加压，或者也可以是张力装置提供的一部分压力)下，通过压敏胶层与电芯表面(如上、下端面，外壁的局部或全部区域)紧密贴合。但为便于施加前述的外力，优选在将各电芯组装成具有紧凑结构的动力锂电池组之前使均温膜与各电芯结合，或者，优选使均温膜与已经成型的动力锂电池组中各电芯暴露在动力锂电池组外部的表面区域贴合。

在前述的另一些实施方案中，所述电芯优选为圆柱形的。其中，所述均温膜可以在各电芯被组装为具有紧凑结构的动力锂电池组之前或者被组装所述动力锂电池组的基本结构(其中应不含可能会阻止所述均温膜在各电芯之间连续穿过的配件)之后与各电芯结合，并且对于各电芯外壁的粗糙度并无特别要求(只需肉眼观察为光滑的即可)，通过前述的离型剂，一方面可以利用离型剂的润滑效果使所述均温膜在各电芯之间顺畅的连续穿过，另一方面也可以通过离型剂产生的一定的张力作用使所述均温膜与相应电芯表面在接触界面处更紧密的贴合，尤为重要的是，在使所述均温膜在各电芯之间穿过后，只需通过前述的张紧装置在所述均温膜的两端均匀施加一定的张力作用，即可使所述均温膜张紧，消除均温膜与电芯表面在接触界面处可能存在的间隙，使所述均温膜与相应电芯表面在接触界面处无缝贴合。这种方式简捷易操作，且均温膜与各电芯之间可具有更大的、且基本一致的接触面，因此具有更佳的均温效果。

籍由本实用新型的前述设计，可以利用均温膜中的具有良好导热性能的导热层使热量在动力锂电池组内的迅速传导，快速消除各电芯之间的温度差异(例如可以将动力锂电池组中各电芯间的温度差值控制在5℃以下)，达成“均温”效果，避免因各电芯之间的温差过大而导致的一系列问题，从而得以优化了动力锂电池组的工作性能，以及有效延长了动力锂电池组的使用寿命。

如下将结合附图及若干典型实施例对本实用新型的技术方案作进一步的解释说明。

请参阅图1所述为本实用新型第一实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用状态示意图，其中均温膜1可置于圆柱形电芯两侧，各均温膜的导热面(导热层)与电芯10侧面接触。在动力锂电池组电芯见温度差异增大时，热量通过导热面均匀迅速的向外转移和散发，达到各电芯均温之效果。

请参阅图2所示为本实用新型第二实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用状态示意图，其中均温膜1沿S型轨迹从各圆柱形电芯之间穿过，其中均温膜的导热面(导热层)将电芯10侧面包裹。在动力锂电池组电芯见温度差异增大时，热量通过导热面均匀迅速的向外转移和散发，达到各电芯均温之效果。

请参阅图3所示为本实用新型第三实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用状态示意图，其中均温膜1可置于圆柱形电芯两侧，两个均温膜的导热面(导热层)包覆各电芯10侧面，且两个均温膜之间配合形成将各电芯外壁完全包裹的结构。在动力锂电池组电芯见温度差异增大时，热量通过导热面均匀迅速的向外转移和散发，达到各电芯均温之效果。

前述各实施例中，均温膜的主体部分可与各电芯均置于动力锂电池组的壳体内，其两端可与所述壳体固定连接，也可以从壳体30中露出，并与外设的辅助散热机构或制冷装置(风冷、液冷或其它装置)连接。

请参阅图4所示为本实用新型第四实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用状态示意图，所述均温膜与电芯经前述第一、第二或第三实施例的方式紧密缠绕后，两端连接张紧装置24，并与风冷散热装置21连接，如此可以通过所述均温膜将动力锂电池组中过多的热能及时转移出并散发，防止动力锂电池组内产生过热现象。

请参阅图5所示为本实用新型第五实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用状态示意图，所述均温膜与电芯经前述第一、第二或第三实施例的方式紧密缠绕后，两端连接张紧装置24，并液冷散热装置22连接，如此可以通过所述均温膜将动力锂电池组中过多的热能及时转移出并散发，防止动力锂电池组内产生过热现象。

请参阅图6所示为本实用新型第六实施例中一种均温膜在动力锂电池组中的应用状态示意图，所述均温膜与电芯经前述第一、第二或第三实施例的方式紧密缠绕后，两端连接张紧装置24，并与半导体制冷片23传热连接，如此可以通过所述均温膜将动力锂电池组中过多的热能及时转移出并散发，防止动力锂电池组内产生过热现象。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。