一种温度可调控的车载动力电池组制造技术

一种温度可调控的车载动力电池组，该车载动力电池组外壁上布置热电组件，两者之间设置有低熔点合金层。本发明专利技术提供的车载动力电池冬季续航能力得到了提高，降低了夏季燃爆风险，提高了充电速度。

A Temperature-adjustable Vehicle Power Battery

An on-board power battery pack with adjustable temperature is arranged on the outer wall of the on-board power battery pack, and a low melting point alloy layer is arranged between the two. The vehicle power battery provided by the invention has improved winter endurance, reduced the risk of ignition and explosion in summer, and increased charging speed.

【技术实现步骤摘要】
一种温度可调控的车载动力电池组
本专利技术涉及电动汽车车载动力电池，具体涉及一种温度可调控的车载动力电池组。
技术介绍
随着环保标准的提高，大力推广绿色清洁的电动汽车成为社会可供选择的技术方案。然而，对电动汽车电池的续航里程和充电时间与消费者的需求间存在巨大差异。因此，电池热管理是电动汽车实际应用过程中需要解决的关键技术问题之一。电池热管理系统的主要功能包括：电池温度的准确测量和监控；电池温度过高时的有效散热和通风；低温条件下的快速加热；有害气体产生时的有效通风以及对电池温度场均匀分布的保持。电池热管理可分为降温和升温两种情况。降温，主要是防止温度超过电池正常工作的最大允许值，具体要求控制电池组的温升，均衡电池箱内各点的温度，保持各单体电池的温度一致，防止因温度不同而造成电池组间的电池性能差异。目前的降温方式主要有空气冷却、液体冷却和相变冷却。其中，空气冷却成本最低但冷却效果不佳；相变冷却冷却效果良好但成本过高；液体冷却成本适中但需要冷却介质的存储空间和体外循环空间。升温，主要是提高环境温度较低充电时电池的活性，提高锂电池负极石墨的嵌入能力，以避免低温工况下大电流充电而可能出现的电池热失控。当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，一个接头处释放热量，另一个接头处吸收热量。该过程在热力学上可逆，当改变直流电的方向时，放热端和吸热端随之改变。这个现象称为热电材料的珀耳帖效应，也称为热电第二效应。具有该效应的热电材料可以实现从低温侧向高温侧的定向热量传递。此过程为全固态能量转换，无需化学反应、无流体介质、无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长、后期维护成本几乎为零。现有电池在充电时，如果环境温度较低，锂离子电池，正极锂脱出快，负极锂向内部的嵌入速度慢，会造成锂金属在电极表面的积累，生成枝晶，导致电池短路；镍氢电池由于贮氢负极对氢的吸收速度慢，氢来不及被贮氢合金吸收，形成氢气，增大电池内压，影响安全性能。针对低温充电问题，现有技术是前期采用小电流充电，充电过程转换效率小于100％，使得部分电量转换成热量，进而使得电动汽车电池组温度逐渐升高，充电接受能力上升，最终达到正常充电速度。但是，该方法前期充电电流较小，致使电流产生的热量较小，电池从低温达到正常温度时间较长，最终延长了充电时间。另一方面，充电时间长意味着单个充电桩工作效率低，为了满足充电需求而不断增加充电设施，客观上增加了电网建设、运营和维护成本。现有电池在放电工作时，如果环境温度较高，不仅影响电池的实际使用性能和寿命，还直接影响电池的安全可靠性。温度过高会引起电极材料和电解液间的放热反应，使热失控进一步加剧并快速传播到整个电池组，会导致产气甚至爆炸问题。如果环境温度较低，会导致车载动力电池的续航能力下降。因此，为克服上述存在的问题，需要提供一种温度可调控的车载动力电池组，
技术实现思路
为此，本专利技术拟利用热电材料的帕尔帖效应在一定程度上实现车载动力电池的温度控制，以达到节能安全高效的目的。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种温度可调控的车载动力电池组，所述车载动力电池组外壁上设置热电组件，在两者之间设置有低熔点合金层。优选的，所述热电组件由热电元件组成；所述热电元件用适于中低温区的P型和N型Bi2Te3类热电材料制作而成。优选的，所述电池组正负电极上分别设有用于常规的充放电工作引出线和用于给热电组件供电的引出线。优选的，所述供电的引出线与热电组件组成的回路中设置转换开关。优选的，所述P型Bi2Te3类热电材料包括如下式所示的材料：(Bi1-xSbx)2Te3，0.7≤x≤0.75。优选的，所述P型Bi2Te3类热电材料是按下述方法制备的：(1)将按所述化学式比例把Bi、Sb和Te装入烧结用石英管中真空封管后，装入700～850℃下的电阻加热、100°～130°振幅摇摆的摇摆炉烧结36～48h；(2)以3℃/h的速率降温至600℃，保温1～2小时后再以1.5℃/h的速率将温度降到585℃；(3)保温1～1.5小时后以3℃/h的速率降温到550℃；(4)退火48小时后自然冷却到室温，即获得P型Bi2Te3类热电材料。优选的，所述N型Bi2Te3类热电材料为其中至少1种元素发生偏析的海岛结构组织，其海部由C轴朝向一个方向的平均粒径为5μm以下且晶粒构成；岛部由平均长度为20～50μm的细长晶粒构成；所述岛部无规分布于海部。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：本专利技术提供的技术方案中，采用在电池组的外壁设置了热电组件，在两者之间设置有低熔点合金层，使得车载电池组的冬季续航能力提高了5～10％，降低了夏季燃爆风险，提高了充电速度5～10％；本专利技术用的Bi2Te3类热电材料热电性能突出，致密性高。附图说明：图1本专利技术车载动力电池组的结构示意图；图2本专利技术接线示意图；图3本专利技术车载动力电池组的装配图；其中：1：电池单体；2：低熔点合金；3：热电组件；4：P型热电材料；5：N型热电材料；6：基板；7：电池组外壁；8：正电极；9：负电极；10：正极接发动机线；11：正极接热电组件线；12：切换开关；13：负极接发动机线；14：负极接热电组件线；15：联络线；16：挡板；17：面板；18：通孔；19：凹孔；20：挡板卡边。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：1、热电材料：A、P型Bi2Te3类热电材料(1)将可选用单质原料按(Bi0.28Sb0.72)2Te3称重；装入底部烧结较平石英管中进行抽真空封管，然后装入电阻加热的摇摆炉，将石英管竖直放置，加温至780℃烧结反应40小时，在反应过程中不定时地按振幅120°摇摆石英管，保证反应充分和溶体组分分布均匀，反应结束将石英管放置到竖直位置；(2)然后以3℃/h的速率缓慢降温至600℃，保温1小时后再以1.5℃/h的速率降温到585℃；(3)保温1.5小时后再以3℃/h降温到550℃；(4)然后在该温度退火48小时后自然冷却到室温即获得P型Bi2Te3类热电材料。B、N型Bi2Te3类热电材料的结构：其组织结构为海岛结构，海部由平均粒径为5μm以下且C轴朝向一个方向的晶粒构成，岛部由细长的晶粒构成，且长度方向的平均长度为20～50μm，所述岛部无规地分布于海部中，且所述岛部材料构成元素的至少1种元素发生偏析的结构；2、车载动力电池组A、车载动力电池组的结构：该车载动力电池组由单体电池1组成，单体电池1规则排列并置于位置相对的挡板16和位置相对的面板17之间；挡板16的两侧边缘具有垂直于挡板16伸出的、相对的挡板卡边20，该挡板卡边20上设置有通孔18，面板17外表面设置有与该通孔18对应的凹孔19，并且面板17在其垂直于挡板16的两侧边缘具有垂直于面板17伸出的、相对的面板卡边，相对的面板17与挡板16通过在所述通孔18和凹孔19内插有插销连接固定，多个单体电池1与面板17的接触端分别卡在面板17的面板卡边之间。B、车载动力电池组的装配：如图3所示，首先，将下面板置于前、后挡板下边缘的卡边上，并在下面板与前、后挡板的接合部位安装密封垫，同时在挡板下边缘的卡边通孔和下面板上对应的凹孔内插入插销；其次，在下面板的内表面上排列单体电池，在每个单体电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度可调控的车载动力电池组，其特征在于，所述车载动力电池组外壁上设置热电组件，在两者之间设置低熔点合金层。

【技术特征摘要】
1.一种温度可调控的车载动力电池组，其特征在于，所述车载动力电池组外壁上设置热电组件，在两者之间设置低熔点合金层。2.根据权利要求1所述的车载动力电池组，其特征在于，所述热电组件由热电元件组成；所述热电元件包括中低温区的P型和N型Bi2Te3类热电材料。3.根据权利要求1所述的车载动力电池组，其特征在于，所述电池组正负电极上分别设有充放电的引出线和给热电组件供电的引出线。4.根据权利要求3所述的车载动力电池组，其特征在于，所述供电的引出线与热电组件组成的回路中设置转换开关。5.根据权利要求2所述的车载动力电池组，其特征在于，所述P型Bi2Te3类热电材料包括如下式所示的材料：(Bi1-xSbx)2Te3，0.7≤x≤0.75。6.根据权利要求5所述的车载动力电池组，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振明，刘超群，刘伟，来小康，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11