一种有冷却功能的锂原电池模块的制作方法

本实用新型涉及一种锂原电池模块，尤其是一种包含冷却功能的锂原电池模块。

背景技术：

锂原电池由于具有电压高、能量密度大、自放电率低以及良好的高、低温放电性能等优点，在一些工作环境特殊的领域应用广泛。

电池组是采用若干个电池模块连接并组装而成，但在电池组进行大倍率放电工作时，每个电池模块都会产生大量的热量，热量逐渐聚集，如不及时对电池模组进行散热冷却，则会对电池的性能、使用寿命以及使用的安全性产生影响。

锂原电池电池模组常采用自然散热或风冷的冷却方式，但是冷却效果不佳。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种冷却效果良好的锂原电池模块。

为了实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有冷却功能的锂原电池模块，包括由两块铝合金电池模块架固定的若干电池单元以及布置在电池模块架上的散热流道，所述的电池单元由电池单元外壳、层叠放置在电池单元外壳内的若干单体电池以及盖板组成，盖板上设置有极柱，电池单元外壳内灌封导热硅脂，所述的电池模块架贴合电池单元的侧面，冷却介质由散热流道的冷却液进口进入，与电池进行热交换后由散热流道的冷却液出口流出，电池模块架外依次设置有流道盖板和阻燃板，阻燃板可在极端情况下有效阻断火势，避免火势蔓延。

所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其冷却介质为硅油。

所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其盖板上还设置有泄压阀，用于在极端情况下泄放，排出单体电池的压力，防止电池爆炸。

所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其单体电池之间设置有导热硅胶垫片，导热硅胶垫片层叠于单体电池10之间。

本实用新型的有益效果是：在本实用新型的电池模块中，通过布置于模块架中的流道传输冷却介质，对电池组的电池单元进行冷却，从而可控制电池的温升以改善电池工作环境，通过阻燃板在极端情况下阻断火势，避免火势蔓延，避免电池组爆炸情况发生，提高了电池的安全性能和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型锂原电池模块的结构示意图；

图2为本实用新型锂原电池模块爆炸图；

图3为本实用新型电池单元的内部结构图。

各附图标记为：1—电池模块架，2—冷却液进口，3—冷却液出口，4—电池单元，5—连接铜排，6—控制盒，7—阻燃板，8—流道盖板，9—电池单元外壳，10—单体电池，11—极柱，12—泄压阀。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1至图3所示，本实施例中的锂原电池电池模块架1、冷却液进口2、冷却液出口3、电池单元4、连接铜排5、控制盒6、阻燃板7、流道盖板8、单元外壳9、单体电池10、极柱11和泄压阀12。本实施例中，单体电池10为软包锂原电池，若干单体电池10在电池单元4中层叠布置。当然电池不限于软包电池，例如，在其它的实施例中，电池也可采用圆柱电池。

散热流道布置在铝合金电池模块架1内，用于传输流动介质，电池架流道宽度可根据电池单元发热量进行调整，以适应不同位置电池废热量和散热效率；电池单元4的热量通过导热硅脂及导热硅胶垫片传递至电池模块架1，热量再与流道中的低温冷却液进行热交换，冷却液吸收电池组工作产生的热量，使整个电池组的温度均衡，在安全温度范围内工作；阻燃板7布置于模块表面，在电池组发生极端情况(如起火)时，能够阻断火势，避免火势蔓延到相邻模块，延长了使用人员的反应时间，电池单元泄压阀12受热开启，电池卸压，避免电池组爆炸情况发生。

实施例1

本实用新型采用液冷方式对锂原电池散热方法基本实施例。如图1、2所示，若干电池单元4由两块铝合金电池模块架1固定，散热流道布置在电池模块架1上，电池架1贴合电池单元4侧面。冷却液由冷却液进口2进入流道，与电池进行热交换后，由冷却液出口3流出。

如图3所示，电池单元4由电池单元外壳9、若干单体电池10层叠组成，导热硅脂灌封与电池单元外壳内，导热硅胶垫片层叠于单体电池10间。

单体电池10热量通过导热硅脂及导热硅胶垫片传递至电池模块架1，热量再与流道中的低温冷却液进行热交换。散热流道、电池架、电池单元外壳、导热硅脂及导热硅胶垫片形成散热网络，能有效将电池废热导出。

实施例2

是一个优选的实施例。流道采用若干并行流道，相对于蛇形流道，相较于水冷管冷却，本实用新型布置于电池架流道宽度可根据电池单元发热量进行调整，以适应不同位置电池废热量和散热效率。减小了电池模块不同部位，不同电池单体间的温度性。

实施例3

是一个优选的实施例。电池组常用冷却液酒精、乙二醇、甘油、硅油、变压器油等，本方案中的冷却液优选为硅油，硅油导热性较好，比热容高，粘度适中，而且硅油绝缘性好、阻燃性好，若冷却液泄漏，也不会导致电池组短路影响其安全性。

实施例4

本实用新型的阻燃板7采用柔性的纳米气凝胶制成，气凝胶材料具有优越的阻燃性，可耐1000℃高温，热导率低，热导率低于0.1w/m•k，是目前热导率最低的固体材料。固定在模块与模块间，可在极端情况下有效阻断火势，避免火势蔓延。

实施例5

本实施例是一个模拟实施例。取50cm电炉丝好，套上瓷套，折叠后安置于电池单元壳内，通过高温导线连接只调压器进行加热。在将若干相同的电池单元组装在电池模块上，在模块各个位置分别安置热电偶。随后，用电炉丝将电池模块加热直到70℃，关闭电炉丝。开启模块冷却液循环。冷却液入口温度温度为25℃，回流冷却液温度由60℃逐步降低。30s后，电池模块侧面温度降到30℃，内部温度降为50℃。

实施例6

本实施例是一个模拟实施例。将3个电池模块并排安装。于中部电池模块中间的电池单元中放置100g锂带。在两侧模块分别安置热电偶。将锂带点燃，火势蔓延直到中部电池模块完全燃烧，温度达到900℃。燃烧30min后，两侧电池模块的温度达到120℃，并开始泄放。燃烧2h后，中部模块基本熄灭。两侧模块未出现燃烧爆炸情况。

本实用新型的权利要求保护范围不限于上述实施例。

技术特征：

1.一种有冷却功能的锂原电池模块，其特征在于：包括由两块铝合金电池模块架（1）固定的若干电池单元（4）以及布置在电池模块架（1）上的散热流道，所述的电池单元（4）通过连接铜排（5）串联，所述的电池单元（4）由电池单元外壳（9）、层叠放置在电池单元外壳（9）内的若干单体电池（10）以及盖板组成，盖板上设置有极柱（11），电池单元外壳（9）内灌封导热硅脂，所述的电池模块架（1）贴合电池单元（4）的侧面，冷却介质由散热流道的冷却液进口（2）进入，与电池进行热交换后由散热流道的冷却液出口（3）流出，电池模块架（1）外依次设置有流道盖板（8）和阻燃板（7）。

2.根据权利要求1所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其特征在于，所述的冷却介质为硅油。

3.根据权利要求1所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其特征在于，所述的盖板上还设置有泄压阀（12）。

4.根据权利要求1所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其特征在于，所述的单体电池（10）之间设置有导热硅胶垫片。

5.根据权利要求1所述的一种有冷却功能的锂原电池模块，其特征在于，所述的阻燃板（7）采用柔性的纳米气凝胶制成。

技术总结
本实用新型公开了一种有冷却功能的锂原电池模块，包括由两块铝合金电池模块架固定的若干电池单元以及布置在电池模块架上的散热流道，所述的电池单元由电池单元外壳、层叠放置在电池单元外壳内的若干单体电池以及盖板组成，盖板上设置有极柱，电池单元外壳内灌封导热硅脂，所述的电池模块架贴合电池单元的侧面，冷却介质由散热流道的冷却液进口进入，与电池进行热交换后由散热流道的冷却液出口流出，吸收电池组工作产生的热量，使整个电池组的温度均衡，在安全温度范围内工作，电池模块架外依次设置有流道盖板和阻燃板，在电池组发生极端情况（如起火）时，能够阻断火势，避免火势蔓延到相邻模块，延长了使用人员的反应时间。

技术研发人员：吴军;周章华;张斌
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所)
技术研发日：2019.11.01
技术公布日：2020.05.29