基于氟化液的密封浸没式电池包、冷却系统及其制作方法技术方案

一种基于氟化液的密封浸没式电池包、冷却系统及其制作方法，电池包包括：壳体，包括壳壁、上盖以及下盖，上盖顶部设置散热翅片，下盖内表面设置有多个突起梁结构；电池模组，安装于壳体内底部的突起梁结构上，电池模组部分或全部侵没于氟化液；换热器，设置于壳体与电池模组之间或设置于壳体的外表面，用于带走电池模组工作时所产生的热量，换热器设置有冷媒入口及冷媒出口供制冷剂循环进出；封装口，设置于壳体上，用于对电池包抽真空并充注氟化液；压力传感器，一端设置于壳体内部，用于检测电池包内部的压强；温度传感器，用于实时监测电池模组、氟化液的温度；以及电池控制模块，用于管理电池模组；所述电池包通过换热器接入冷却系统。

【技术实现步骤摘要】
基于氟化液的密封浸没式电池包、冷却系统及其制作方法
本公开涉及新能源电池及其散热
，适用于新能源汽车动力电池包、航天用锂电池、储能锂电池的冷却，尤其涉及一种基于氟化液的密封浸没式电池包、冷却系统及其制作方法。
技术介绍
随着化石能源的短缺以及环境污染问题加剧，在交通领域内，绿色能源动力汽车得到大力发展，电动力汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池汽车是这方面的代表。电动力汽车的性能很大程度上取决于其电池。锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长和自放电率低等优势，在动力电池领域得到了广泛地应用。除了电动汽车领域之外，锂电池也广泛运用于航空航天、船舶等以及一些军用装备领域。锂电池的性能受温度的影响很大，温度过高或者过低都会降低电池的性能，并且减少电池充放电的循环次数，即降低其使用寿命。电池过热会使得电池热失控，进而导致电池燃烧，引发安全问题，造成事故。可靠的电池热管理技术是动力电池正常使用的保证，而使得电池内外的温度均匀可以显著的提高其使用寿命；现有常用的电池热管理系统一般有风冷式、液冷式和直冷式三种，直冷式只在很少的车型中出现，还没有广泛应用；风冷式即一般使用经过汽车空调系统降温后的冷风流入电池包进行冷却，需要使用自带的风机鼓风。其优点是结构简单、重量轻。缺点在于受外界环境温度影响大，此外风冷对流换热系数太低所以冷却能力极其有限，无法应对较大热流的情况；液冷式是现今使用最广泛的电池冷却方式。一般使用乙二醇水溶液为循环工质，水溶液先经过换热器被汽车制冷系统降温，然后流入电池包进行冷却，再回流进入换热器；液冷式散热对于不同的动力电池又有所区别。对于圆柱形电池来说，取热是相对困难的，目前常用的方式是冷板用一种波浪形结构与电池贴合，如图14所示，这种结构冷却导致冷板过长，从而使得冷板下游的电池温度比起上游要高很多。此外，对于圆柱电池来说，径向的导热率一般远低于轴向和周向，所以这种波浪形散热结构可能会使得圆柱电池中心温度较高。方形锂电池是现今国内市场上最常见的电池，这种电池的液冷形式是直接将冷板和电池模组进行贴合，相对于圆柱电池来说，方形电池更容易取热，因为平直的冷板即可以与方形电池很好贴合。冷板内部可以做成微小通道结构，用于提高换热性能。而要使得电池的均温性良好，则必须考虑到水冷板上各个通道流量的均匀分配问题，并且通道不能过长避免下游温度过高。软包电池的液冷方式与方形及圆柱电池有所区别，因为软包电池一般为厚度较小的片状结构，在片状结构侧面由于封装形式导致一般会凸起不利于该侧传导出热量。所以其冷却方式一般如图15所示，利用贴合的金属薄片将热量导出，然后被水冷板带走。这种散热方式存在的问题是，为了增大能量密度，金属导热片很薄，所以依靠较薄的导热片所能传走的热量也是很有限的，这使得软包电池距水冷板远端温度较高，所以液冷散热条件下软包电池的均温性很差。总体来说，液冷散热方式是目前应用广泛的散热方式，但散热系统相比于风冷及直冷更重，而且对于软包和圆柱电池，都存在取热困难和均温性差等问题。直冷式即直接利用汽车空调系统的制冷剂相变来冷却电池包。由于流动沸腾散热相对于单相流动散热来说，对流换热系数要大得多，因而直冷式可以应对更高的热流密度。直冷式和液冷式类似的地方在于制冷剂冷却电池的时候也是通过流经带有通道的冷板实现的。这一点和液冷式类似。所以直冷式对于圆柱电池和软包电池同样存在取热困难和均温性差的问题；除此之外，直冷式的技术难点有：在较长的通道要保证均温性很困难，因为两相流动中有可能出现弥散流导致过热，以及多个并联蒸发器流量分配和干度的控制等问题，都没有很好地解决。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述问题，本公开提供了一种基于氟化液的密封浸没式电池包、冷却系统及其制作方法，以缓解现有技术中电池包内电池散热困难，均温性差，耗能高等技术问题。(二)技术方案在本公开的一个方面，提供一种基于氟化液的密封浸没式电池包，包括：壳体101，包括壳壁、上盖以及下盖，所述上盖顶部设置散热翅片108，下盖内表面设置有多个突起梁结构104；电池模组103，安装于所述壳体101内底部的突起梁结构104上，所述电池模组103部分或全部侵没于氟化液105；换热器2，设置于所述壳体101与所述电池模组103之间或设置于所述壳体101的外表面，用于带走电池模组103工作时所产生的热量，所述换热器2设置有冷媒入口201及冷媒出口202供制冷剂循环进出；封装口106，设置于所述壳体101上，用于对所述电池包抽真空并充注氟化液105；压力传感器107，一端设置于所述壳体内部，用于检测电池包内部的压强；温度传感器，用于实时监测所述电池模组103、氟化液105的温度；以及电池控制模块，用于管理所述电池模组。在本公开实施例中，所述换热器2包括盘管型换热器或板式微通道换热器。在本公开实施例中，根据所使用的换热器2的种类分为盘管型电池包或板式微通道型电池包。在本公开实施例中，所述换热器2为板式微通道换热器时，板内设置的微通道孔的宽度d在0.2～3mm之间，高度h在0.2～3mm之间。在本公开实施例中，所述氟化液105为绝缘且不可燃，在1大气压下的沸点为5～40℃的氟化液。在本公开实施例中，所述氟化液的充液率应为除去所述电池模组103、换热器2等构件外剩余空间的20％-80％之间。在本公开实施例中，所述电池模组103，包括：方形电池模组、圆柱形电池模组或软包电池模组。在本公开实施例中，所述换热器2可单层设置或多层重叠设置。在本公开的另一方面，提供一种基于氟化液的密封浸没式电池包冷却系统，用于冷却以上任一项所述的基于氟化液的密封浸没式电池包，所述基于氟化液的密封浸没式电池包冷却系统，包括：压缩机6，用于压缩制冷系统制冷剂；冷凝器5，其输入连接所述压缩机6，用于与外接空气换热；节流阀4，其入口连接所述冷凝器5的输出端；蒸发器7，其输入端连接所述节流阀4的出口，输出端连接到所述压缩机6；以及阀门3，其一端连接所述节流阀4的出口；所述基于氟化液的密封浸没式电池包的换热器2的冷媒入口201连接所述阀门3的另一端，换热器2的冷媒出口(202)连接到所述压缩机6，由此接入所述冷却系统。在本公开的又一方面，还提供一种基于氟化液的密封浸没式电池包的制作方法，用于制作如上任一项所述的基于氟化液的密封浸没式电池包，所述基于氟化液的密封浸没式电池包的制作方法，包括：步骤A：首先装好电池模组、换热器、电池管理模块，封闭电池包壳体；步骤B：通过封装口抽真空至步骤A所封闭的电池包壳体内压强小于1-10Pa；以及步骤C：对步骤B抽真空后的电池包内充注氟化液，完成所述基于氟化液的密封浸没式电池包的制作。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开基于氟化液的密封浸没式电池包、冷却系统及其制作方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)所采用的氟化液是不导电流体，不会造成电池内部短路等情况，有效克服了水冷板漏液所带来的安全隐患；(2)直接灌注氟化液冷却，只需要充满电池缝隙即可，氟化液用量较少，此外，相对于水冷来说，省去了冷板以及阀门等结构，减轻了电池包重量以及这些机构所占空间，增大了能量密度；(3)对于圆柱电池和软包电池来说，氟化液可以在软包电池和圆柱电池的细小间隙中沸腾，取热能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于氟化液的密封浸没式电池包，包括：壳体(101)，包括壳壁、上盖以及下盖，所述上盖顶部设置散热翅片(108)，下盖内表面设置有多个突起梁结构(104)；电池模组(103)，安装于所述壳体(101)内底部的突起梁结构(104)上，所述电池模组(103)部分或全部侵没于氟化液(105)；换热器(2)，设置于所述壳体(101)与所述电池模组(103)之间或设置于所述壳体(101)的外表面，用于带走电池模组(103)工作时所产生的热量，所述换热器(2)设置有冷媒入口(201)及冷媒出口(202)供制冷剂循环进出；封装口(106)，设置于所述壳体(101)上，用于对所述电池包抽真空并充注氟化液(105)；压力传感器(107)，一端设置于所述壳体内部，用于检测电池包内部的压强；温度传感器，用于实时监测所述电池模组(103)、氟化液(105)的温度；以及电池控制模块，用于管理所述电池模组。

【技术特征摘要】
1.一种基于氟化液的密封浸没式电池包，包括：壳体(101)，包括壳壁、上盖以及下盖，所述上盖顶部设置散热翅片(108)，下盖内表面设置有多个突起梁结构(104)；电池模组(103)，安装于所述壳体(101)内底部的突起梁结构(104)上，所述电池模组(103)部分或全部侵没于氟化液(105)；换热器(2)，设置于所述壳体(101)与所述电池模组(103)之间或设置于所述壳体(101)的外表面，用于带走电池模组(103)工作时所产生的热量，所述换热器(2)设置有冷媒入口(201)及冷媒出口(202)供制冷剂循环进出；封装口(106)，设置于所述壳体(101)上，用于对所述电池包抽真空并充注氟化液(105)；压力传感器(107)，一端设置于所述壳体内部，用于检测电池包内部的压强；温度传感器，用于实时监测所述电池模组(103)、氟化液(105)的温度；以及电池控制模块，用于管理所述电池模组。2.根据权利要求1所述的基于氟化液的密封浸没式电池包，所述换热器(2)包括盘管型换热器或板式微通道换热器。3.根据权利要求1所述的基于氟化液的密封浸没式电池包，根据所使用的换热器(2)的种类分为盘管型电池包或板式微通道型电池包。4.根据权利要求1所述的基于氟化液的密封浸没式电池包，所述换热器(2)为板式微通道换热器时，板内设置的微通道孔的宽度d在0.2～3mm之间，高度h在0.2～3mm之间。5.根据权利要求1所述的基于氟化液的密封浸没式电池包，所述氟化液(105)为绝缘且不可燃，在1大气压下的沸点为5～40℃的氟化液。6.根据权利要求1所述的基于氟化液...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭思聪，李铁，王涛，郭聪，姜玉雁，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11