一种电池热管理结构以及包括该结构的电池模组制造技术

本实用新型专利技术提供一种电池热管理结构以及包括该结构的电池模组。所述电池模组主要包括上盖、裸电芯、下壳体和电池热管理结构，该电池热管理结构包括导热板、加热负极耳和加热正极耳，其中，导热板分别与加热正极耳和加热负极耳连接为一体。具有本实用新型专利技术的电池热管理结构的电池模组，在有效保证模组工作温度的同时，体积利用率与现有模组几乎相同，以提供一种电池能量密度大幅提高、制造工艺简化、热管理功能良好的电池模组。

A battery thermal management structure and a battery module including the structure

【技术实现步骤摘要】
一种电池热管理结构以及包括该结构的电池模组
本技术涉及汽车动力电池
，具体涉及一种具有热管理功能的电池模组。
技术介绍
电动汽车是新能源汽车领域的重要发展方向，为了保证足够的续航里程，电动汽车需要安装大量的电池模组，而电池模组是由若干个单体电芯组成的，这种多个电芯组成模组的成组方式存在诸多缺点，如结构件多、结构复杂、成组率低、能量密度低、可维护性差等等。在中国专利申请号为201610164344.5的专利技术名称为“一种电池模组”的文献中，公开了一种电池模组，包括下壳体、上盖和多个裸电芯，下壳体一端开口且内部设有多个互不想通的栅格，栅格内放置裸电芯，上盖内设导电连接体并与裸电芯电连接，通过上盖密封下壳体。该方案虽然可提高电池模组能量密度，但也存在非常严重的缺陷。众所周知，锂离子电池对温度异常敏感，当自身温度保持在20～30℃时是其最理想工作区，而通常情况下，电动车辆要求在-30～55℃的外部环境下工作，温度低于0℃时，电池容易出现充电析锂或放电降功率现象，析锂产生的枝晶会刺破隔膜形成短路造成安全事故，降功率后的电池将无法满足车辆使用要求；而当温度超过45℃时，锂电池的循环寿命会急剧下降，而且还会出现热失控等安全问题，危及车内人员生命安全。现有技术中并没有针对上述电池模组提及保证工作温度的记载。现有技术中，对于单体电池，通常情况下的散热加热方式为：在电芯的侧面设置铝板等导热性能好的材料导出热量，铝板一面与电芯贴合，另一面设置电加热膜或者PTC加热，用于加热；加热方式也可以是把加热膜或者PTC直接与电芯接触进行加热，但是，无论是哪种方式，目前的散热、加热方式结构均非常复杂，导致单体电芯占用空间相对较大，不利于自动化装配和能量密度提升，对于单体电池的应用尚可，对于能量密度高的电池模组来讲，非常不利于大规模组装、以及空间利用率和成本控制。此外，目前这种外置加热方式，升温速率一般在1℃/min左右，升温速度无法满足快速加热要求，限制了新能源汽车的推广应用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，特别是针对锂离子动力电池，本技术提供了一种具有热管理功能的结构，针对安全性能、电池本身工作温度要求、以及升温速率等方面综合考量，改善电动汽车用电池模组中的电池温度环境条件，以保证电池在最优工作温度下，长效、安全地工作。本技术提供的技术方案如下：一种电池热管理结构，该结构包括导热板、加热负极耳和加热正极耳，其中，所述导热板分别与所述加热正极耳和所述加热负极耳连接为一体。所述加热正极耳和所述加热负极耳分别与用于加热的电源进行电连接。优选地，所述导热板与加热正极耳、加热负极耳本身可以为一体件，也可以是通过焊接、铆接、螺栓连接等方式连接。其中，所述导热板位于电池的裸电芯一侧，且与所述裸电芯的该侧形状相同、紧密贴合。所述导热板的表面设置绝缘层，以防止与电池的裸电芯发生物理或化学反应。从材质上，导热板选用热传递效果好的金属箔，例如，镍、铁铝、铜、锰、铬等等金属的片均可。其中，在应用于电池模组中时，所述加热负极耳还与电池模组的加热总负出极电连接，所述加热正极耳还与电池模组的加热总正出极电连接，再由加热总负出极和加热总正出极与用于加热的电源进行电连接。同时，本技术还提供一种电池模组，其主要包括上盖、裸电芯、下壳体，所述下壳体一端开口且具有多个中空腔体，裸电芯放置在腔体内(裸电芯数量与腔体数量相同)，上盖与下壳体密封连接固定，使下壳体的腔体成为各个独立的密封腔体；其中，裸电芯包括导热板、加热负极耳和加热正极耳，导热板位于裸电芯的一个侧面(导热板与该侧面形状相同、紧密贴合)；且表面设置绝缘层，防止发生物理或化学反应；导热板分别与加热正极耳和加热负极耳连接为一体。进一步地，上盖在与加热负极耳和加热正极耳对应的位置分别设置有加热总正出极和加热总负出极，加热总负出极与加热负极耳电连接，加热总正出极与加热正极耳电连接。下壳体的腔体数量大于一个，可以是单行排布，也可以是多行排布的中空互相独立的腔体，腔体的截面形状可以是矩形、菱形、三角形、圆形、正多边形、不等长多边形等任何形式。下壳体可以是一体成型件，也可以是多个件组成的拼接件，可以是金属件，也可以是非金属件，下壳体的内外表面设置有保护层，防止表面发生化学或物理反应，也防止与相邻物体发生化学或物理反应。上盖还设置有总负出极、汇流排、总正出极和安全阀。总负出极、汇流排、总正出极分别与电芯极耳电连接，上盖设置有注液孔，上盖与下壳体密封连接完成后，通过注液孔往各个密封腔内注入电解液，注液完成后，在注液孔位置安装安全阀，安全阀的数量与下壳体的腔体数量相同，上盖的表面设置有保护层用于防止发生化学或物理反应，上盖集成有用于检测电压、温度的结构。裸电芯在其宽度方向上依次包括加热负极耳、电芯负极耳、电芯正极耳和加热正极耳，电芯正极耳、电芯负极耳分别与汇流排或总正出极、汇流排或总负出极电连接，裸电芯一侧设置有导热板，导热板本身具有一定的电阻值，且导热性较好，导热板位于裸电芯一侧，导热板分别与加热正极耳和加热负极耳连接为一体，多个裸电芯的加热负极耳分别与加热总负出极电连接，加热正极耳分别与加热总正出极连接，多个裸电芯在该加热回路中呈并联方式连接。当含有多个裸电芯的模组需要加热时，外部或内部电源连接加热总正出极和加热总负出极，电流流经导热板，由于导热板具有电阻，当有电流流过时，导热板可以产生热量从而加热裸电芯，使裸电芯温度上升到要求温度范围内。裸电芯正常工作过程中，同样会产生大量的热量，置于裸电芯侧面的导热板会把热量传递到加热总正出极和加热总负出极，此时，加热总正出极和加热总负出极作为与模组外界的热交换面进行散热，从而降低电芯内部温度。本技术的电池热管理结构通过在裸电芯的一侧设置导热板的结构，可以对裸电芯进行低温加热和高温散热的处理，从而保证模组内所有电芯的温度在合理的温度范围内工作，提高模组的环境适应性，保证模组使用寿命和运行安全。该结构可以适用于任何单个电芯、由多个电芯组成的模组、由模组组成的电池包；从形状上来说，这种结构可以适用于圆柱形电芯，即把导热板做成跟圆柱相匹配的形状即可，也可以适用于方壳电芯(长方体形)。并且，当前行业内用电加热膜和PTC加热时，升温速率普遍在0.15-0.3℃/min，即使采用结构复杂的液热，升温速率最大也只能到0.8℃/min，最好的也只能达到1℃/min，而应用本技术结构的电池模组(电芯50Ah，电芯连接形式为3P4S)，经实测，升温速率在5℃/min左右，远远高于行业内水平，且电芯受热均匀，温差在2℃以内；当该模组通过风冷散热时，在相同条件，由40℃降低到25℃以下，所用时间比其他形式电池降低一半以上，散热优势明显。具有本技术的电池热管理结构的电池模组，在有效保证模组工作温度的同时，体积利用率与现有模组几乎相同，以提供一种电池能量密度大幅提高、制造工艺简化、热管理功能良好的电池模组。附图说明图1：
技术介绍
中的电池模组爆炸图；图2：本技术实施例的电池模组爆炸图；图3：本技术实施例的电池模组上盖俯视图；图4：本技术实施例的电池模组单个裸电芯主视图；图5：本技术实施例的电池模组单个裸电芯主视图A-A剖视图；图6：本技术实施例的电池模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池热管理结构，其特征在于，所述结构包括导热板、加热负极耳和加热正极耳，其中，所述导热板分别与所述加热正极耳和所述加热负极耳连接为一体；所述导热板位于电池的裸电芯一侧，且与所述裸电芯的该侧形状相同、紧密贴合。

【技术特征摘要】
1.一种电池热管理结构，其特征在于，所述结构包括导热板、加热负极耳和加热正极耳，其中，所述导热板分别与所述加热正极耳和所述加热负极耳连接为一体；所述导热板位于电池的裸电芯一侧，且与所述裸电芯的该侧形状相同、紧密贴合。2.根据权利要求1所述的电池热管理结构，其特征在于，所述导热板的表面设置绝缘层，以防止与电池的裸电芯发生物理或化学反应。3.根据权利要求1或2所述的电池热管理结构，其特征在于，所述加热负极耳还与电池模组的加热总负出极电连接，所述加热正极耳还与电池模组的加热总正出极电连接。4.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括根据权利要求1-3任一所述的电池热管理结构。5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括上盖、裸电芯和下壳体，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨道均，吴宁宁，毛永志，安洪力，
申请(专利权)人：中信国安盟固利动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11