用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件制造技术

一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件，其特征在于，所述热管理组件包括：大致U形的空心框架，所述空心框架的尺寸被设计成在其中承载电池单元；柔性石墨散热器，所述柔性石墨散热器具有两个相对的主表面以及至少250W/m-K的面内热导率；流体经过的第一管道，所述第一管道与所述空心框架流体连通；并且其中，所述柔性石墨散热器的两个相对主表面中的至少一个接触所述电池单元的相对主表面之一的至少一部分并且还接触所述空心框架的至少一部分。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件，其特征在于，所述热管理组件包括：大致U形的空心框架，所述空心框架的尺寸被设计成在其中承载电池单元；柔性石墨散热器，所述柔性石墨散热器具有两个相对的主表面以及至少250W/m-K的面内热导率；流体经过的第一管道，所述第一管道与所述空心框架流体连通；并且其中，所述柔性石墨散热器的两个相对主表面中的至少一个接触所述电池单元的相对主表面之一的至少一部分并且还接触所述空心框架的至少一部分。【专利说明】用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件本申请是2013年I月21日提交的、名称为“用于棱柱形锂离子电池组的热方案”、申请号为201190000623.9的中国专利申请的分案申请。
本公开总体上涉及具有高能量密度的电池组和电化学电池以及它们在制造方面(例如电动汽车)中的使用。
技术介绍
机动车辆(例如，混合动力车辆)使用多种推进系统来提供动力。这最通常是指汽油-电动混合动力车辆，该车辆使用汽油给内燃发动机(ICE)提供动力并且使用蓄电池给电动机提供动力。这些混合动力车辆通过利用再生制动捕获动能而给蓄电池再充电。当处于巡航或怠速状态时，内燃发动机的部分输出被提供给发电机(通常是以发电机模式运行的(一个或多个)电动机)，发电机产生电力并给蓄电池充电。这与使用由外部电源(例如电网)充电的蓄电池的全电动轿车、或者增程拖车形成了对比。几乎所有的混合动力车辆仍然需使用汽油作为其唯一燃料源，尽管偶尔使用柴油或其它燃料(例如乙醇或植物油)。蓄电池和电池是本
众所周知的重要能量存储装置。蓄电池和电池通常包括:电极以及位于两个电极之间的离子导电电解质。包含锂离子蓄电池的电池组在汽车应用和各种商业电子装置中正日益普及，因为它们可再充电并且没有记忆效应。为了使蓄电池保持充电状态达延长的时段，在最佳工作温度下存放和操作锂离子电池是非常重要的。由于锂离子电池的特性，电池组在_20°C至60°C的环境温度范围内工作。然而，即使在此温度范围内工作，但如果环境温度下降至低于o°c那么电池组会开始失去其充电或放电的容量或能力。根据环境温度，当温度从(TC偏离时蓄电池的寿命周期容量或者充/放电能力会大大降低。但是，不可避免的是在环境温度落在所述温度范围之外的情况下使用锂离子电池。鉴于上述情况，电池之间会产生显著的温度变化，这对电池组的性能是有害的。为了延长整个电池组的使用寿命，电池可以处在低于期望的阈值温度。为了提升最佳性能，应使电池组中电池之间的温差最小化。然而，根据与环境的热路径，在充电和放电操作期间不同的电池将达到不同的温度。因此，如果一个电池处于相对于其它电池为较高的温度下，其充电或放电效率将不同，因此它会比其它电池更快地充电或放电。这导致整个电池组的性能下降。因此，仍然有可能改进现有技术的锂电池电池组以提高锂电池工作的环境温度范围并且提供具有改进的封装特性的新电池组。同样地，仍然有可能将电池组保持在最佳工作温度以确保最长的可能生命周期、标称容量、和标称的充电率和放电率。
技术实现思路
根据本技术的一个方面，锂离子电池组包括:多个棱柱形锂聚合物电池、与多个电池中的一个或多个电池热连通的第一热沉、至少两个石墨散热器。每个散热器具有至少两个主表面，其中，每个散热器是压缩块膨胀石墨颗粒板、石墨化聚酰亚胺板、或者其组合中的至少一种。每个散热器与热沉热连通，并且每个散热器在大约室温下具有大于大约300W/mK的面内热导率并且具有与至少一个锂聚合物电池接触的主表面。根据本技术的另一方面，锂离子电池组包括多个棱柱形锂聚合物电池和第一热沉，该第一热沉与多个电池中的一个或多个热连通。对于每对聚合物电池而言，至少一个石墨散热器与这对电池的每个电池热连通。每个散热器具有至少两个主表面，并且每个散热器是压缩块膨胀石墨颗粒板、石墨化聚酰亚胺板、及其组合中的至少一种。每个散热器与热沉热连通，足够量的散热器在大约25°C下具有大于铝板的面内热导率的面内热导率，因此与具有由铝所制成散热器的电池组相比减小电池组的重量。根据本技术的另一方面，锂离子电池组包括多个电池堆，每个电池堆定位成邻近至少另一个电池堆。每个电池堆具有多个棱柱形锂聚合物电池，每个棱柱形锂聚合物电池包括两个相对的主表面。至少一个石墨散热器具有至少两个主表面并且在大约室温下具有大于大约300W/mK的面内热导率，散热器是膨胀石墨颗粒压缩块板、石墨化聚酰亚胺板、或者其组合中的至少一种。该散热器与电池堆内的两个相邻电池的每个电池的主表面之一热接触，该散热器进一步接触一个或多个相邻电池堆中的一个或多个电池的主表面。根据本技术的又一方面，锂离子电池组包括布置在具有中心和相对端的电池堆中的多个电池单元。至少一个石墨散热器具有截面为大致U形的部分以及第一支脚、第二支脚和第三支脚。第一支脚位于电池堆中的相邻电池单元之间，第三支脚定位成邻近电池堆中至少一个电池单元。第一支脚定位成比第三支脚更靠近中心，并且第二支脚将第一支脚连接到第二支脚。每个散热器具有至少两个主表面，其中，每个散热器是压缩块膨胀石墨颗粒板、石墨化聚酰亚胺板、或者其组合中的至少一种。在大约室温下每个散热器具有大于大约300W/mK的面内热导率。根据本技术的又一方面，锂离子电池组包括布置在具有中心和一对相对端以及至少两个石墨散热器的电池堆中的多个棱柱形锂聚合物电池。每个散热器包括延伸超过电池堆的部分，并且每个散热器具有至少两个主表面。每个散热器是膨胀石墨颗粒压缩块板、石墨化聚酰亚胺板、或者其组合中的至少一种，并且在大约室温下每个散热器具有大于大约300W/mK的面内热导率，并且至少一个主表面与至少一个锂聚合物电池接触。与定位成相对更远离中心的部分相比，定位成相对靠近中心的部分从电池堆延伸更远。根据本技术的再一方面，提供一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件。该热管理组件包括柔性石墨散热器，该石墨散热器具有两个相对主表面以及流体经过的第一管道并且具有至少250W/m-K的面内热导率。柔性石墨散热器的两个相对主表面中的至少一个接触电池单元的相对主表面的之一的至少一部分以及第一管道的外表面的至少一部分。根据本技术的另一方面，提供一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件。热管理组件包括:大致U形的空心框架，该框架的尺寸被设计成在其中承载电池单元；以及具有两个相对主表面和至少250W/H1-K的面内热导率的柔性石墨散热器。流体经过的第一管道与空心框架流体连通。柔性石墨散热器的两个相对主表面的至少一个主表面接触电池单元的相对主表面的一个主表面的至少一部分，并且还接触至少一部分的空心框架。根据本技术的另一方面，提供一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件。热管理组件包括:引导流体介质经过的冷板、多个大致L形的柔性石墨散热器；每个散热器具有从冷板向上延伸的直立支脚以及平行于所述冷板的上表面并且与之热接触的接触支脚。该柔性石墨散热器具有至少250W/m-K的面内热导率，并且直立的支脚在其之间形成间隙。电池单元被接收在间隙中。根据本技术的又一方面，提供一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件。该热管理组件包括:一对间隔的平行管道，传热介质被引导经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有相对主表面的电池单元的热管理组件，其特征在于，所述热管理组件包括：大致U形的空心框架，所述空心框架的尺寸被设计成在其中承载电池单元；柔性石墨散热器，所述柔性石墨散热器具有两个相对的主表面以及至少250W/m?K的面内热导率；流体经过的第一管道，所述第一管道与所述空心框架流体连通；并且其中，所述柔性石墨散热器的两个相对主表面中的至少一个接触所述电池单元的相对主表面之一的至少一部分并且还接触所述空心框架的至少一部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ韦恩，JA泰勒，J诺尔利，BE雷斯，M波洛克，IA麦卡伦，TW韦伯，RA雷诺三世，MD斯马尔奇，EG费希曼，
申请(专利权)人：格拉弗技术国际控股有限公司，
类型：实用新型
国别省市：