一种具有U型导热结构的动力锂电池的制作方法

一种具有u型导热结构的动力锂电池
技术领域
1.本实用新型涉及高性能电池设计制造技术领域，特别涉及一种具有u型导热结构的动力锂电池。


背景技术：

2.随着我国技术实力的提升，更多现代化技术被应用到新能源汽车动力电池当中，为新能源汽车的发展提供了有利的支持条件，但也带来了安全性明显下降的问题，其中，电池故障是导致新能源汽车缺乏安全性最主要的因素。
3.快速充电技术是消费者最关心的、能够带来极大便利的技术。目前，电动汽车快速充电技术(下称快充)指的是在短时间内将电池充满至其容量的80％，而常规的锂电池结构内部电芯热导率低，在普通快充甚至高倍率快充状态下产生的热量难以得到扩散，不仅带来严重的安全问题，更制约了动力锂电池的发展。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题中的至少之一，本实用新型提供一种具有u型导热结构的动力锂电池，所采用的技术方案如下。
5.本实用新型提供了一种具有u型导热结构的动力锂电池，动力锂电池包括壳体、电芯单元和u型导热结构，所述电芯单元设置为多个，所述u型导热结构插入在所述电芯单元之间以及所述u型导热结构插入所述电芯单元与所述壳体一侧的内壁之间，所述u型导热结构同时包裹所述电芯单元的三个面；其中，一个或多个所述电芯单元连接有所述u型导热结构，以将所述动力锂电池的热量传递至所述壳体。
6.本实用新型的某些实施例中，单独或组合使用所述u型导热结构包裹所述电芯单元的多个面，将所述动力锂电池内部的热量传递至所述壳体，所述u型导热结构设置为均热板。
7.本实用新型的某些实施例中，所述电芯单元包括叠片式锂电池电芯；或者所述电芯单元包括卷绕式锂电池电芯；或者所述电芯单元包括软包式锂电池电芯。
8.本实用新型的某些实施例中，所述电芯单元包括叠片式锂电池电芯所述叠片式锂电池电芯以多组正负极叠片叠层作为一个所述电芯单元，采用一个所述u型导热结构包裹，以使所述电芯单元厚度大于5mm。
9.本实用新型的某些实施例中，所述电芯单元表面平整。
10.本实用新型的某些实施例中，所述u型导热结构的插入方式设置为每两个所述电芯单元之间插入一个；或者，所述u型导热结构的插入方式设置为间隔一个或多个所述电芯单元插入一个；或者，所述u型导热结构的插入方式设置为插入的一个所述u型导热结构同时包裹多个所述电芯单元。
11.本实用新型的某些实施例中，所述u型导热结构设置为相变传热的均热板，所述u型导热结构的厚度设置为0.1至2mm，所述u型导热结构的热导率大于或等于1500w/(k*m)。
12.本实用新型的某些实施例中，所述壳体外表面设置有水冷板；或者所述壳体外设置有风冷设施。
13.本实用新型的某些实施例中，所述u型导热结构采用过盈配合的方式与所述电芯单元固定。
14.本实用新型的某些实施例中，所述壳体中设置有安装部件，所述安装部件设置有用于与所述u型导热结构连接的安装区，所述安装区设置为凹陷结构，所述安装部件设置为橡胶构件或硅胶构件；或者，所述u型导热结构与所述壳体焊接固定。
15.本实用新型的实施例至少具有以下有益效果：在动力锂电池中设置u型导热结构，u型导热结构与电芯单元接触，以使电芯单元的热量传递至壳体，以便动力锂电池内部的热量导出，避免内部温度过高，避免动力锂电池损坏。本实用新型可广泛应用于高性能电池设计制造技术领域。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
17.图1为实施例一中动力锂电池的结构示意图，图中显示为侧视角度下动力锂电池的内部结构示意图。
18.图2为实施例二中动力锂电池的结构示意图，图中显示为侧视角度下动力锂电池的内部结构示意图。
19.图3为实施例三中动力锂电池的结构示意图，图中显示为俯视角度下动力锂电池的结构示意图。
20.图4为图3中a区域的局部视图。
21.附图标记：101、壳体；102、电芯单元；103、u型导热结构。
具体实施方式
22.下面结合图1至图4详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“中心”、“中部”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。限定有“第一”、“第二”的特征是用于区分特征名称，而非具有特殊含义，此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.在本实用新型的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.本实用新型涉及一种具有u型导热结构的动力锂电池，动力锂电池包括壳体101、电芯单元102和u型导热结构103，电芯单元102设置为多个，电芯单元102设置在壳体101中。u 型导热结构103插入在电芯单元102之间以及u型导热结构103插入电芯单元102与壳体101 一侧的内壁之间，u型导热结构103同时包裹电芯单元102的三个面，将动力锂电池内部的热量有效导出，且能够使得动力锂电池内部的热量均化，避免热量集中在某处导致温度过高。
26.具体地，一个或多个电芯单元102连接有u型导热结构103，以将动力锂电池的热量传递至壳体101，以实现强化散热功能，确保动力锂电池在快速充电放点的应用工况下能够保持安全使用温度，避免动力锂电池温度过高造成性能降低，甚至发生胀气破裂的问题，能够契合行业对高倍率快速充放电的需求，在电动汽车、无人机、智能机器人、便携设备等需要高性能锂电池的领域均具有广阔的发展前景。
27.为促进壳体101散热，一些示例中，壳体101外表面设置有水冷板。一些示例中，壳体 101外设置有风冷设施，风冷设施设置为风扇。
28.进一步地，单独或组合使用u型导热结构103包裹电芯单元102的多个面，将动力锂电池内部的热量传递至壳体101。u型导热结构103设置为均热板，断面为u型形状，具体地，u 型导热结构103设置为相变传热的均热板，u型导热结构103的厚度设置为0.1至2mm，u型导热结构103的热导率大于或等于1500w/(k*m)。
29.在动力锂电池内部设置u型导热结构103作为u型相变传热薄片以实现强化散热的功能，可以理解的是，相变传热是一种高效的传热模式，均热板作为相变传热器件，均热板的结构适合在超薄厚度下工作，并且能够进行热弯折，形成u型导热结构103，利用专用模具进行弯折，加热温度为100℃至200℃，u型导热结构103的基材采用金属材料，具体地，u型导热结构 103采用铜或铝，还可替换设计为u型导热结构103采用高分子柔性材料。均热板依靠内部工质的汽化和凝结过程进行热量传递，均热板的热导率远高于传统散热器件，可以达到铜的十几至数十倍，因此适合用于解决锂电池内部的散热问题。
30.一些示例中，电芯单元102包括叠片式锂电池电芯，动力锂电池的封装形式为软包型或方壳型。具体地，叠片式锂电池电芯以多组正负极叠片叠层作为一个电芯单元102，采用一个u 型导热结构103包裹，以使电芯单元102厚度大于5mm。
31.关于电芯单元102的结构形式，还可替换设计为：一些示例中，电芯单元102包括卷绕式锂电池电芯；一些示例中，电芯单元102包括软包式锂电池电芯。
32.进一步地，设计电芯单元102表面平整，以确保电芯单元102的表面与u型导热结构103 贴合。
33.一些示例中，u型导热结构103的插入方式设置为每两个电芯单元102之间插入一个。一些示例中，u型导热结构103的插入方式设置为间隔一个或多个电芯单元102插入一个。一些示例中，u型导热结构103的插入方式设置为插入的一个u型导热结构103同时包裹多个电芯单元102。
34.一些示例中，u型导热结构103采用过盈配合的方式与电芯单元102固定。一些示例
中， u型导热结构103与壳体101焊接固定。
35.关于u型导热结构103与壳体101的固定方式，还可替换设计为：壳体101中设置有安装部件，安装部件设置有用于与u型导热结构103连接的安装区，安装区设置为凹陷结构。具体地，安装部件设置为橡胶构件或硅胶构件。
36.下面以三个具体的实施例详细描述根据本实用新型的内容，应注意的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。
37.实施例一
38.本实施例所提供的动力锂电池包括壳体101、u型导热结构103和多个电芯单元102，如图1所示，其中两侧的电芯单元102分别插入在两个u型导热结构103中，以将动力锂电池内部的热量快速导出，强化散热。
39.u型导热结构103所采用的基材为铜，制成相变传热薄片，其中的工质采用去离子水。u 型导热结构103的厚度为0.8mm，热导率为2000w/mk。
40.u型导热结构103在制作过程中，加热后利用专用模具进行弯折，加热温度为120℃。弯折后的u型导热结构103各部分的尺寸应与电芯单元102相匹配，以确保传热效果。u型导热结构103采用导热胶粘合在柔性电池单元表面。
41.电芯单元102表面平整，无凹陷，无凸起。若电芯单元102表面不平整，则应涂抹导热硅脂，以使u型导热结构103与电芯单元102紧密贴合。
42.实施例二
43.本实施例与实施例一的区别在于：u型导热结构103的插入方式是包裹电芯单元102前后两个大侧面及底面，每间隔至少一个电芯单元102设置一个u型导热结构103。如图2所示，电芯单元102为五个，在第二个和第四个电芯单元102上分别设置u型导热结构103，将动力锂电池内部的热量快速传递到电池底面壳体101并导出。
44.具体地，本实施例提供的动力锂电池包括壳体101、u型导热结构103、多个电芯单元102，如图2所示，其中电芯单元102插入在u型导热结构103中，以将锂电池结构内部的热量快速导出。
45.u型导热结构103所采用的基材为铜，制成相变传热薄片，其中的工质采用去离子水。u 型导热结构103的厚度为0.8mm，热导率为2000w/mk。
46.u型导热结构103在制作过程中，加热后利用专用模具进行弯折，加热温度为120℃。弯折后的u型导热结构103各部分的尺寸应与电芯单元102相匹配，以确保传热效果。u型导热结构103采用导热胶粘合在柔性电池单元表面。
47.电芯单元102表面平整，无凹陷，无凸起。若电芯单元102的表面不平整，则应涂抹导热硅脂，以使u型导热结构103与电芯单元102紧密贴合。
48.实施例三
49.本实施例与上述实施例一和实施例二的区别在于：如图3和4所示，u型导热结构103的插入方式是包裹电芯单元102左右两个小侧面及其中一个大侧面，展示了u型导热结构103 多种实施方式的一种，并展示了u型导热结构103与均热板组合使用的一种场景，均热板设置为超薄的平板型结构。
50.具体地，本实施例所提供的动力锂电池包括壳体101、电芯单元102、u型导热结构103 以及均热板，其中u型导热结构103插入在电芯单元102之间以及电芯单元102与壳体
101 侧面之间，u型导热结构103包裹电芯单元102的三个侧面，同时在最外侧电芯单元102和壳体101之间补充一个均热板，确保每一个电芯单元102的前后两个大侧面与左右两个小侧面均被u型导热结构103包裹，以将动力锂电池内部的热量传递至壳体101，以便导出。在壳体101 外表面设置水冷板，以协助壳体101快速散热。
51.u型导热结构103所采用的基材为铜，制成相变传热薄片，其中的工质采用去离子水。u 型导热结构103的厚度为1mm，热导率为2000w/mk，以确保其高效的散热性能。
52.u型导热结构103在制作过程中，加热后利用专用模具进行弯折，加热温度为150℃。弯折后的u型导热结构103各部分的尺寸与电芯单元102相匹配，以确保传热效果。
53.电芯单元102表面平整，无凹陷，无凸起。若电芯单元102不平整，则应涂抹导热硅脂，以使u型导热结构103与电芯单元102紧密贴合。
54.u型导热结构103的插入方式为每两个电芯单元102之间插入一个。u型导热结构103与电芯单元102之间的固定可以采用过盈配合，利用电芯单元102自身结构的柔性特性确保与u 型导热结构103的紧密贴合。
55.在本说明书的描述中，若出现参考术语“一个实施例”、“一些实例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
57.本实用新型的描述中，专利名称若出现“、”，表示“和”的关系，而不是“或”的关系。例如专利名称为“一种a、b”，说明本实用新型所要求保护的内容为：主题名称为a的技术方案和主题名称为b的技术方案。