高功率电池模块制造技术

本实用新型专利技术提供一种高功率电池模块，包括：盒体、电解液、电池芯和热交换装置；盒体的内部具有腔室，热交换装置连接盒体的腔室一起构成一种密闭的流体循环空间，电解液填充于腔室之中，电池芯配置于盒体的腔室之中，电池芯和电解液保持电绝缘的状态下被浸入电解液中，热交换装置可以循环地将电解液带出腔室后降低离开腔室的电解液的温度，再将降温后的电解液从入口送回腔室；本实用新型专利技术的一较佳实施例还包括离子浓度自动平衡装置，用以自动侦测和维持电解液的离子浓度；本实用新型专利技术以电解液作为高功率电池模块的冷却液，可以解决高功率电池模块在充/放电操作过程的发热问题，也延长了电池系统的寿命。

【技术实现步骤摘要】
高功率电池模块
本技术涉及一种二次电池的温度控制领域，特别是一种以电解液作为冷却液的高功率电池模块。
技术介绍
为了减少使用化石燃料的汽油或柴油车辆造成的污染(如空气污染)问题，电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(Plug-inHEV)已逐渐成为未来车辆的发展趋势。一般而言，使用于车辆的动力电池包含了许多的电池单元(batterycell)，即一般俗称的电池芯，常见大量被使用于动力电池的电池芯的是锂离子电池(LIB)，一般而言，多个已经封装的电池芯彼此串联/并联之后再封装成电池模块/电池包，依据车辆所需要的电力，通常会使用数个电池模块/电池包，而这些电池模块/电池包其中则包含了数千个电池芯。这些使用电力的车辆不可避免的会遭遇的一项技术问题，就是动力电池在充/放电操作过程中的发热问题。温度是影响动力电池寿命和安全性的关键因素，电池温度过高会加剧电池内部的副反应，缩短电池的寿命，严重时会引发热失控造成电池起火或爆炸等安全问题。锂离子电池的适宜操作温度在25℃至40℃之间。因此，动力电池的温度管理成为研究的重点。在诸如电动车辆的许多应用中需要高功率电池系统。除了在封装的电池单元周围使用诸如空气，液体或固体之类的冷却介质外，目前没有任何方法。已知使用锂离子电池的动力电池的温度控制方法可以分为气冷，液冷和相变材料(PCM)冷却三种。例如已公开的美国专利2011059347提出了使用气冷方式散热的电池模块，在数个板形电池单元之间的两个或者更多的接口中置入散热组件，利用通过散热组件的空气作为冷却剂。例如中国专利CN202076386U公开了一种电池温度控制系统，包括电池包、热交换系统、以及温控装置；热交换系统包括热交换器、冷却液循环管道、以及制冷剂循环管道；这件专利技术利用冷却液而不是空气作为介质，并且采用热交换的方式对电池进行冷却或加热。例如已公开的美国专利20100279154用于电池冷却的电池模块’，提出了一种使用相变材料作为冷却剂的电池散热技术，基本上是在采用了压缩机和冷凝器的冷却系统中使用冷却剂(例如乙二醇)或制冷剂(例如R-11和R134A)作为冷却剂。上述的几种已知的专利技术基本上是在电池组外部建立了冷却模块。所有的这些专利技术改进了电池或模块周围的冷却结构，或者专注于使用不同材料作为电池/电容器模块外部的冷却板或散热组件。这些专利技术清楚地将电池和冷却系统分为两个独立的部分。这种分离电池和冷却部分的结构，对于电池的冷却效果仍然有限。其原因在于，一般锂离子电池主要由阳极(Anode，以石墨为例)、阴极(Cathode，以锂为例)、电解质，与隔离物(Separator)所组成，电解质在大部份的电池中通常是液体又称为电解液。但是，为了防止氧化和潮湿的原因，电极，电解质以及必要的隔离物被封装在永久密封的包装中。包装材料也会减少了热传导，消除了电解液直接传热的机会。而前述已知的所有专利技术的冷却方法都是用来降低电池模块/电池包外的温度。
技术实现思路
有鉴于此，本技术所要解决的技术问题在于提供一种高功率电池模块，用于解决高功率电池模块在充/放电操作过程的发热问题。为了解决上述的技术问题，本技术提出的高功率电池模块的一种实施例包括：盒体、电解液、未封装的电池芯和热交换装置；其中盒体可以是刚性或软性的容器，盒体的内部具有一腔室，盒体具有连通腔室的内部的一入口和一出口；电解液填充于腔室之中；未封装的电池芯配置于盒体的腔室之中，电池芯被浸入电解液，一第一电极配置于盒体的外部并且电性连接电池芯的正极，一第二电极配置于盒体的外部并且电性连接电池芯的负极；热交换装置连接盒体的入口及该出口，热交换装置和腔室一起构成一种密闭的流体循环空间，热交换装置循环地通过出口将电解液带出腔室后降低离开腔室的电解液的温度，再将降温后的电解液从入口送回腔室。本技术以电解液作为高功率电池模块的冷却液，直接从内部冷却还未包装的电池芯，可以解决高功率电池模块在充/放电操作过程的发热问题。在本技术高功率电池模块的进一步优选实施例中，还包括一离子浓度自动平衡装置，可以侦测腔室内的电解液的离子浓度(carrierconcentration)，如果检测到较低的离子浓度，则可以将高浓度的相同电解液补充注入腔室或热交换器中。因此可以帮助未封装的电池芯的电极维定稳定的离子浓度，减少了由于锂离子离子的减少而导致的循环寿命中的电池衰减，并且延长了电池模块的寿命。在本技术高功率电池模块的进一步优选实施例中，还包括一充电装置，充电装置电性连接一外部电源、第一电极和第二电极，充电装置使用外部电源提供的电力对电池芯进行充电。作为本技术高功率电池模块的优选结构，其中热交换装置包含：一热交换器和一泵，热交换器和泵通过管路连接盒体的入口和出口，泵循环地从出口将电解液带出腔室后，通过热交换器降低离开腔室的电解液的温度，再将降温后的电解液从入口送回腔室。作为本技术高功率电池模块的优选结构，其中热交换装置配置于充电桩，充电桩具有一充电枪，充电枪装设有一第一管接头和一第二管接头，第一管接头用以连接盒体的入口，第二管接头用以连接盒体的出口，热交换装置的热交换器的热交换介质入口和出口连接充电桩的充电枪的第一管接头和第二管接头。本技术的一方面还包括一种高功率电池模块及其充电装置，包括：盒体、电解液、未封装的电池芯、热交换装置和一充电装置；其中盒体可以是刚性或软性的容器，盒体的内部具有一腔室，盒体具有连通腔室的内部的一入口和一出口；电解液填充于腔室之中；未封装的电池芯配置于盒体的腔室之中，电池芯被浸入电解液，一第一电极配置于盒体的外部并且电性连接电池芯的正极，一第二电极配置于盒体的外部并且电性连接电池芯的负极；其中热交换装置连接盒体的入口及出口，热交换装置和腔室一起构成一种密闭的流体循环空间，热交换装置循环地通过出口将电解液带出腔室后降低离开腔室的电解液的温度，再将降温后的电解液从入口送回腔室；其中充电装置电性连接一外部电源、第一电极和第二电极，充电装置使用外部电源提供的电力对电池芯进行充电。在本技术高功率电池模块及其充电装置的优选结构，其中热交换器装设于车辆的前侧位置，以气冷或是水冷的热交换方式降低电解液的温度，再将降温后的电解液从盒体的入口送回腔室之中。作为本技术高功率电池模块及其充电装置的进一步优选结构，其中热交换装置配置于充电桩，充电桩具有一充电枪，充电枪装设有一第一管接头和一第二管接头，第一管接头用以连接盒体的入口，第二管接头用以连接盒体的出口，热交换装置的热交换器的热交换介质入口和出口连接充电桩的充电枪的第一管接头和第二管接头。因此，在车辆使用充电桩进行充电的作业时，仍然可以解决高功率电池模块在充/放电操作过程的发热问题。在本技术高功率电池模块及其充电装置的进一步优选实施例中，还包括配置于所述充电桩的一离子浓度自动平衡装置，可以侦测腔室内的电解液的离子浓度，如果检测到较低的离子浓度，则可以将高浓度的相同电解液补充注入腔室或热交换器中。作为本技术的优选结构，所述的离子浓度自动平衡装置包含：一侦测器，用以侦测腔室内的电解液的离子浓度；一第一容器，用以储存高离子浓度的电解液；一第二容器，用以储存低离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率电池模块，其特征在于，包括：一盒体，该盒体的内部具有一腔室，该盒体具有连通该腔室的内部的一入口和一出口；一电解液，填充于该腔室之中，该电解液可通过该腔室的该入口进入该腔室，以及通过该腔室的该出口离开该腔室；一未封装的电池芯，配置于该盒体的该腔室之中，该电池芯被浸入该电解液，一第一电极配置于该盒体的外部并且电性连接该电池芯的正极，一第二电极配置于该盒体的外部并且电性连接该电池芯的负极；以及一热交换装置，该热交换装置连接该盒体的入口及该出口，该热交换装置和该腔室一起构成一种密闭的流体循环空间，该热交换装置循环地通过该出口将该电解液带出该腔室后降低离开该腔室的该电解液的温度，再将降温后的该电解液从该入口送回该腔室。

【技术特征摘要】
1.一种高功率电池模块，其特征在于，包括：一盒体，该盒体的内部具有一腔室，该盒体具有连通该腔室的内部的一入口和一出口；一电解液，填充于该腔室之中，该电解液可通过该腔室的该入口进入该腔室，以及通过该腔室的该出口离开该腔室；一未封装的电池芯，配置于该盒体的该腔室之中，该电池芯被浸入该电解液，一第一电极配置于该盒体的外部并且电性连接该电池芯的正极，一第二电极配置于该盒体的外部并且电性连接该电池芯的负极；以及一热交换装置，该热交换装置连接该盒体的入口及该出口，该热交换装置和该腔室一起构成一种密闭的流体循环空间，该热交换装置循环地通过该出口将该电解液带出该腔室后降低离开该腔室的该电解液的温度，再将降温后的该电解液从该入口送回该腔室。2.如权利要求1所述的高功率电池模块，其特征在于，该盒体是刚性或软性的容器。3.如权利要求1所述的高功率电池模块，其特征在于，包括：一离子浓度自动平衡装置，包含：一侦测器，用以侦测该电解液的离子浓度；一第一容器，用以储存高离子浓度的电解液；一第二容器，用以储存低离子浓度的电解液；一配送器连接该第一容器、该第二容器和该腔室，该配送器可以选择性地将该第一容器中的高离子浓度的该电解液或是该第二容器中的低离子浓度的该电解液补充入该腔室；一控制电路，电性连接该侦测器和该配送器，该控制电路依据该侦测器侦测获得的该腔室内的该电解液的离子浓度，控制该配送器将该第一容器中的高离子浓度的该电解液或是该第二容器中的低离子浓度的该电解液补充入该腔室。4.如权利要求3所述的高功率电池模块，其特征在于，包括：一充电装置，该充电装置电性连接一外部电源、该第一电极和该第二电极，该充电装置使用该外部电源提供的电力对该电池芯进行充电。5.如权利要求1所述的高功率电池模块，其特征在于，该热交换装置包含：一热交换器和一泵，该热交换器和该泵通过管路连接该盒体的该入口和该出口，该泵循环地从该出口将该电解液带出该腔室后，通过该热交换器降低离开该腔室的该电解液的温度，再将降温后的该电解液从该入口送回该腔室。6.如权利要求1所述的高功率电池模块，其特征在于，该热交换装置配置于充电桩，该充电桩具有一充电枪，该充电枪装设有一第一管接头和一第二管接头，该第一管接头用以连接该盒体的该入口，该第二管接头用以连接该盒体的该出口，该热交换装置的热交换器的热交换介质入口和出口连接充电桩的充电枪的第一管接头和第二管接头。7.一种高功率电池模块，其特征在于，包括：一盒体，该盒体的内部具有一腔室，该盒体具有连通该腔室的内部的一入口和一出口；一电解液，填充于该腔室之中，该电解液可通过该腔室的该入口进入该腔室，以及通过该腔室的该出口离开该腔室；一未封装的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓萱，张国兴，赖中平，
申请(专利权)人：BGT材料有限公司，
类型：新型
国别省市：英国,GB