一种热均衡式双极性电池堆制造技术

本发明专利技术提供了一种热均衡式双极性电池堆，其中，热均衡式双极性电池堆中的各个电极片能够为第一电极片或第二电极片，第一电极片的绝缘密封框完全包绕第一电极片的电极板的四周边缘，第二电极片的电极板从绝缘密封框的一个或多个侧面伸出从而形成能够与周围环境进行热交换的翅片状的电极板热交换部，第一电极片的数量≥0，第二电极片的数量≥1。电极板热交换部通过与绝缘导热材料、换热介质、相变材料、换热流体等接触，能够很好地控制双极性电池堆内电极板热交换部温度的一致性，进而有效地控制各电池单元温度的一致性，提高电池堆倍率特性、循环寿命和能量利用率。

A Thermal Balanced Bipolar Battery Reactor

【技术实现步骤摘要】
一种热均衡式双极性电池堆
本专利技术涉及电池领域，具体地涉及一种双极性电池。
技术介绍
双极性电池的电池堆由两个单极性电极片、若干个双极性电极片、隔离层和电解液组成。双极性电极片是指在双极板两侧分别涂覆正极材料层和负极材料层后具有两个极性的电极片，单极性单极片是指在单极板一侧涂覆正极材料层或负极材料层后具有单极性的电极片。由于双极性电池堆的电池单元由电极板、正极材料层、隔离层、负极材料层和另一电极板构成，每个电池单元都具有独立的电化学结构，因而可以通过增加双极性电极片的数量来增加电池单元的个数，进而提高电池的总体电压。双极性电池具有电池单元之间电阻能耗小、电极表面电流和电位分布均匀、电池充放电速度快等优势，因此适用于电动汽车、电力储能等领域。双极性电池堆为了满足应用需求，需要堆叠若干个电极片以提高电池堆的工作电压。但是，电极片层叠数量越多，电池堆中间区域的电池单元的热量就越无法尽快散出，因此容易引发电池堆热失控，造成安全事故；另外，电池堆中间区域的电池单元与侧边区域的电池单元之间存在温度梯度，特别在大倍率充放电过程中，电池堆内电池单元之间的温度不均衡现象更加严重，进而使得电池单元之间不一致的问题更加突出，电池堆长时间工作在温度不均匀的环境中，将降低电池堆性能，缩短电池堆寿命。
技术实现思路
针对以上存在的问题，本专利技术提供一种热均衡式双极性电池堆，在该热均衡式双极性电池堆的全部或部分电极片中，电极片的电极板从电极片的绝缘密封框的边缘向外延伸，从而形成能够与周围环境进行热交换的翅片状的电极板热交换部，因此可以实现双极性电池堆的冷却、加热以及热均衡。本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术提供一种热均衡式双极性电池堆，该热均衡式双极性电池堆包括隔离层以及设有电极板、电极材料层和绝缘密封框的电极片。电极片分为双极性电极片和单极性电极片，两个单极性电极片分别设置于多个双极性电极片的整体两侧，电极片按照不同极性的电极材料层相对放置的顺序上下串联层叠，隔离层设置于相邻的电极片之间，绝缘密封框围绕电极片的电极板的四周边缘设置。其中，热均衡式双极性电池堆中的各个电极片可以为第一电极片或第二电极片，第一电极片的绝缘密封框完全包绕第一电极片的电极板的四周边缘，第二电极片的电极板从绝缘密封框的一个或多个侧面伸出从而形成能够与周围环境进行热交换的翅片状的电极板热交换部，第一电极片的数量≥0，第二电极片的数量≥1。在绝缘密封框为一体成型的结构时，可以在绝缘密封框的侧面上形成沟槽，第二电极片的电极板可以从沟槽向外引出；在绝缘密封框为分体结构时，可以将分体结构的绝缘密封框分别固定连接于第二电极片的电极板的两侧，将第二电极片的电极板的电极板热交换部置于绝缘密封框边缘的外侧。电极板热交换部可以从绝缘密封框的一个或多个侧面伸出，优选地电极板热交换部从绝缘密封框的一组相对侧面或两组相对侧面(即，全部四个侧面)伸出。热均衡式双极性电池堆中的电极片可以全部为第二电极片，从而在每两个相邻的第二电极片的电极板热交换部之间形成间隔空间。另外，在热均衡式双极性电池堆的全部电极片中，也可以在每两个相邻的第二电极片之间设有至少一个第一电极片，从而在每两个相邻的第二电极片的电极板热交换部之间形成间隔空间。也就是说，在热均衡式双极性电池堆中，可以设有第一电极片或者可以不设有第一电极片，但是需设有至少一个第二电极片。在每两个第二电极片之间的第一电极片的数量大于等于零。通过在热均衡式双极性电池堆中有序地设置第二电极片，可以将第二电极片的电极板热交换部与绝缘导热材料、换热介质、相变材料、换热流体等接触，从而能够很好地控制双极性电池堆内电极板热交换部温度的一致性，进而有效地控制各个电池单元温度的一致性。第二电极片的电极板的厚度可以大于等于第一电极片的电极板的厚度。优选地，第二电极片的电极板的厚度大于第一电极片的电极板的厚度，这样在保证散热的情况下同时可以减轻电池重量。为了防止相邻的电极板热交换部发生导电接触，同时为了提高电极板热交换部的强度和结构稳定性，热均衡式双极性电池堆还可以包括支撑体，支撑体能够对第二电极片的电极板热交换部进行支撑并且将相邻的电极板热交换部进行绝缘隔离。例如，在位于热均衡式双极性电池堆相对两侧的间隔空间中，多个支撑体可以分别设置于全部的间隔空间中；或者，在位于热均衡式双极性电池堆相对两侧的间隔空间中，多个支撑体可以以上下交错的方式分别设置于相对两侧的间隔空间中；或者，在位于热均衡式双极性电池堆相对两侧的间隔空间中，多个支撑体可以以左右对称的方式分别设置于相对两侧的间隔空间中。当第二电极片的电极板热交换部从第二电极片的相对的两个侧面伸出时，支撑体可以沿着双极性电池堆的相对两侧填充于间隔空间中；当第二电极片的电极板热交换部从第二电极片的四个侧面伸出时，支撑体可以分别沿着双极性电池堆的两组相对侧面以相同或不同的方式填充于间隔空间中。在双极性电池堆的每组相对的侧面中，支撑体可以填充全部的间隔空间，或者以上下错开的方式填充部分间隔空间，或者以左右相互对称的方式填充部分间隔空间。支撑体可以为多孔绝缘支撑体，多孔绝缘支撑体能够部分地或完全地填充间隔空间，其中，多孔绝缘支撑体可以由内芯和包覆层构成，内芯的材料优选地为导热多孔材料，包覆层的材料优选地为绝缘导热材料；或者其中，多孔绝缘支撑体可以全部由多孔的绝缘导热材料制成。通过多孔绝缘支撑体，既可以对电极板热交换部之间进行绝缘，又可以对电极板热交换部进行热量传导，从而使得各个电极板热交换部之间的温度均衡一致。导热多孔材料可以为泡沫铝、泡沫铜、泡沫石墨等中的一种或几种组合，绝缘导热材料可以为导热有机复合材料、绝缘导热硅胶和氧化铝等中的一种或几种组合。由于在多孔支撑体中存在孔洞，因此可以在多孔支撑体中注入相变材料，相变材料可以为蜂蜡、聚乙二醇(例如聚乙二醇1000)、月桂酸、正十八烷、六水溴化锶、醋酸钠、三水合醋酸钠、溴化锶和卤化金属等中的一种或几种混合，通过相变材料可以利用其相变过程吸收电池内部产生的热量，并且在周围环境温度降低时释放热量以减小电池内部的温度变化率，保证电池温度的均匀性。另外，也可以在多孔支撑体中注入传热介质，通过传热介质可以提高电极板热交换部的传热效率。传热介质可以为水、乙二醇、烃类导热油、硅基导热油和二卞基甲苯导热油等中的一种或几种混合。支撑体也可以为无孔绝缘支撑体，无孔绝缘支撑体与电极板热交换部接触部分的面积小于电极板热交换部的表面积，无孔绝缘支撑体的材料可以为绝缘材料。绝缘材料可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、CPP(流延聚丙烯)和硅胶等中的一种或几种组合。也就是说，无孔绝缘支撑体主要起到支撑电极板热交换部以及将相邻的电极板热交换部进行绝缘隔离的作用。无孔绝缘支撑体具有与电极板热交换部相互接触的部分，该部分的面积应小于电极板热交换部的表面积，从而使得电极板热交换部上的与无孔绝缘支撑体非接触的部分可以与周围环境进行热交换。因此，无孔绝缘支撑体的形状和结构不受到限制，只要其上下端面的表面积小于电极板热交换部的表面积即可。为了保证相邻的电极板热交换部之间的电绝缘，还可以在第二电极片的电极板热交换部的表面上设有绝缘层，绝缘层的材料可以为绝缘导热材料。绝缘导热材料可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热均衡式双极性电池堆，其特征在于，所述热均衡式双极性电池堆包括隔离层以及设有电极板、电极材料层和绝缘密封框的电极片，所述电极片分为双极性电极片和单极性电极片，两个所述单极性电极片分别设置于多个所述双极性电极片的整体两侧，所述电极片按照不同极性的电极材料层相对放置的顺序上下串联层叠，所述隔离层设置于相邻的所述电极片之间，所述绝缘密封框围绕所述电极片的电极板的四周边缘设置，其中，所述热均衡式双极性电池堆中的各个所述电极片能够为第一电极片或第二电极片，所述第一电极片的绝缘密封框完全包绕所述第一电极片的电极板的四周边缘，所述第二电极片的电极板从所述绝缘密封框的一个或多个侧面伸出从而形成能够与周围环境进行热交换的翅片状的电极板热交换部，所述第一电极片的数量≥0，所述第二电极片的数量≥1。

【技术特征摘要】
1.一种热均衡式双极性电池堆，其特征在于，所述热均衡式双极性电池堆包括隔离层以及设有电极板、电极材料层和绝缘密封框的电极片，所述电极片分为双极性电极片和单极性电极片，两个所述单极性电极片分别设置于多个所述双极性电极片的整体两侧，所述电极片按照不同极性的电极材料层相对放置的顺序上下串联层叠，所述隔离层设置于相邻的所述电极片之间，所述绝缘密封框围绕所述电极片的电极板的四周边缘设置，其中，所述热均衡式双极性电池堆中的各个所述电极片能够为第一电极片或第二电极片，所述第一电极片的绝缘密封框完全包绕所述第一电极片的电极板的四周边缘，所述第二电极片的电极板从所述绝缘密封框的一个或多个侧面伸出从而形成能够与周围环境进行热交换的翅片状的电极板热交换部，所述第一电极片的数量≥0，所述第二电极片的数量≥1。2.根据权利要求1所述的热均衡式双极性电池堆，其中，所述热均衡式双极性电池堆中的全部电极片均为所述第二电极片，从而在每两个相邻的所述第二电极片的电极板热交换部之间形成间隔空间。3.根据权利要求1所述的热均衡式双极性电池堆，其中，在所述热均衡式双极性电池堆的全部电极片中，在每两个相邻的所述第二电极片之间设有至少一个所述第一电极片，从而在每两个相邻的所述第二电极片的电极板热交换部之间形成间隔空间。4.根据权利要求3所述的热均衡式双极性电池堆，其中，所述第一电极片的电极板的厚度小于所述第二电极片的电极板的厚度。5.根据权利要求2至4中任一项所述的热均衡式双极性电池堆，其中，所述热均衡式双极性电池堆还包括支撑体，所述支撑体能够对所述第二电极片的电极板热交换部进行支撑并且将相邻的所述电极板热交换部进行绝缘隔离。6.根据权利要求5所述的热均衡式双极性电池堆，其中，所述支撑体为多孔绝缘支撑体，所述多孔绝缘支撑体能够部分地或完全地填充所述间隔空间，其中，所述多孔绝缘支撑体由内芯和包覆层构成，所述内芯的材料为导热多孔材料，所述包覆层的材料为绝缘导热材料，或者其中，所述多孔绝缘支撑体全部由多孔的绝缘导热材料制成；或者，所述支撑体为无孔绝缘支撑体，所述无孔绝缘支撑体与所述电极板热交换部接触部分的面积小于所述电极板热交换部的表面积，所述无孔绝缘支撑体的材料为绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永翀，张晓虎，朱峰，张彬，李尚昆，张艳萍，
申请(专利权)人：北京好风光储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11