一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池充电预热装置领域，尤其涉及一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置，包括：底板、电池和自动预热装置。其中，所述电池固定在底板上，电池中心设置有中空的电池芯轴，所述电池芯轴中安装有自动预热装置。本发明专利技术通过利用电池中的电池芯轴提供的空间及其特点，在其中安装自动预热装置实现了对电池的自动预热，相对于现有的外部加热进行电池预热的方式，本发明专利技术的这种设计不仅不会影响电池的整体结构，而且可以省去大量的复杂线路的布置，使得采用本发明专利技术预热装置的电池不会额外增加运行所需要的空间，在经济性、实用性方面得到显著提升。

A self heating battery module fast charging internal preheating device

【技术实现步骤摘要】
一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置
本专利技术涉及电池充电预热装置领域，尤其涉及一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。在环境危机与能源危机的双重压力下，新能源电动汽车越来越受到市场的欢迎。电池作为具有高能量密度和功率密度的储能元件，被广泛应用于电动汽车动力来源。然而相比于其他类型电池，锂离子电池具有高比能量、长循环使用寿命以及无环境污染等优势，因此锂离子电池经常被选为车载能源储存设备为电动车提供动力，以其优秀的稳定性和一致性在电动汽车领域得到广泛应用。不过，锂离子电池的充电过程一直是个矛盾的待优化问题。电池中的离子从正极流向负极就会产生能量，这便是电池的充电过程，其充电速度受限于离子移动的速度。如果提高温度，离子移动速度就会加快，充电速度相应提升。然而长时间的高温充电会让电解液分解，缩短电池寿命。所以，选择一个适当的温度参数和时间参数尤为重要。相关研究人员经过反复测试，得到结论：电池在充电前迅速加热到60℃快充10min后迅速降温到环境温度，则不会形成电池的热衰减，也避免了严重的固体电解质界面膜(SEI膜)增长，SEI膜是电极材料与电解液在固液界面上发生反应形成的钝化层。在限定的时间内，高温充电所带来的减少析锂的收益，远大于副反应的负面损失。然而，本专利技术人研究发现：目前的研究主要是采用从电池外部进行恒温加热的方式实现充电前预热，但这种方式明显增加了锂电池组运行所需要的空间、重量以及经济成本，存在一定的局限性。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置；该装置不仅能够有效利用电池自身的热量，并根据电池的运行状态自动实现预热，而且高效环保，成本低，维护简单，扩展性好。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术手段为：一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置，包括：底板、电池和自动预热装置。其中，所述电池固定在底板上，电池中心设置有中空的电池芯轴，所述电池芯轴中安装有自动预热装置，其包括卷帘式隔热管、热敏磁性环、磁体环和内部储放热装置；所述卷帘式隔热管是由若干段管体形成的能够伸缩的结构，且各段管体相互贯通，使卷帘式隔热管形成能够伸缩的内部腔室；卷帘式隔热管的上端为开口状。所述热敏磁性环由圆环柱体和附着于该圆环柱体的上、下表面上的热敏磁性材料组成，且上端表面的热敏磁性材料的居里温度高于下面上热敏磁性材料。所述卷帘式隔热管的上端紧密套着附着热敏磁性环的所述圆环柱体；所述磁体环至少为两个，一个固定在电池芯轴的上端，另一个固定在卷帘式隔热管的下端靠近其端面的位置，且热敏磁性环与磁体环的磁性相反，以便于两者之间具有相互吸引的磁性力。所述内部储放热装置包括管体和封装在该管体中的相变材料；内部储放热装置的一端穿过卷帘式隔热管上端口后固定在电池芯轴中，且内部储放热装置长度小于卷帘式隔热管伸展状态时的长度。以便于卷帘式隔热管包覆在内部储放热装置外表面，当卷帘式隔热管处于收缩状态时，内部储放热装置暴露在外，当卷帘式隔热管处于伸展状态时将内部储放热装置包覆在其中。进一步地，所述电池芯轴选用高导热，高刚度，低密度的材料制成，如铜合金、铝合金、不锈钢等金属材料，以便于更快地实现热传递。进一步地，所述内部储放热装置的管体选用高导热，高刚度，低密度的材料制成，如铜合金、铝合金、不锈钢等金属材料，以便于更快地实现热传递。进一步地，所述卷帘式隔热管选用低导热，高刚度，低密度的材料制成，可选地，所述卷帘式隔热管的材质主要包括：(a)多孔隔热材料：聚氨酯泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、气凝胶毡(导热系数常温为0.018W/(Km))等。(b)热反射材料：金、银、镍、铝箔或镀金属的聚酯，聚酰亚胺薄膜等；如：镀铝聚酯薄膜；镀铝聚酰亚胺薄膜等。优选多孔隔热材料，其更符合低密度，低导热的要求。本专利技术中的卷帘式隔热管通过具有磁性相反的热敏磁性环与磁体环实现伸展或收缩，进而实现对内部储放热装置的包裹或不包裹，进而实现对电池运行过程中因自身电阻等因素产生的热量的储存、封存、解封与释放。进一步的，所述热敏磁性环的居里温度高于60℃。可选地，热敏磁性环的材质包括：(a)镍基合金：Ni-Cr、Ni-Mn、Ni-Al、Ni-Mo、Ni-Zn、Ni-Cu等。(b)铁镍合金：Fe-Ni。(c)铁镍为基的合金：Fe-Ni-Mn、Fe-Ni-Mo、Fe-Ni-Cr等。这些合金的居里温度点均可以调配到100℃以下，即可以满足本专利技术中居里温度点的要求。电池快速充电的优质先决条件是电池内部温度达到60℃时开始快充10min；因此本专利技术中选择热敏磁性环5的居里温度要高于60℃。进一步地，所述磁体环为环形柱状体，其在电池芯轴的顶部、底部均有固定。可选地，所述电池芯轴顶部的磁体环的内外径之差为0.3-0.4mm；所述电池芯轴底部的磁体环的内外径之差为0.1-0.2mm。进一步地，所述卷帘式隔热管的上端面的直径与电池芯轴顶部的环形柱状体结构的磁体环的内径相适应，即卷帘式隔热管的上端面能够进入所述磁体环中，且与磁体环的内壁紧密连接。进一步地，所述卷帘式隔热管聚具有类似于伸缩杆的外形结构，其由开口的柱状管相扣而成，且由下至上半径平滑减小。即下部柱状管的上端面半径略小于中部柱状管的下端面半径；中部柱状管的上端面半径略小于上部柱状管的下端面半径。进一步地，所述内部储放热装置中的相变材料是由石蜡、石墨粉、金属粉末依次按质量比为6-8：1-2：1组成的混合物；可选地，所述金属粉末为铁、铜、铝中的一种或几种混合物。上述相变材料能够充分滞留热量，通过调节组分含量变化使相变温度在45-65℃之间，这个温度与锂电池组快速充电所需的预热温度60℃相适应。进一步地，所述电池是由多个电池成阵列式分布的电池组，各电池之间顺排错列，组内形成风道，有助于及时带走电池外部相变材料的热量，均匀散热。进一步地，还包括散热管，所述散热管为环形柱状套管，所述环形柱状套管由为内部填充相变材料的金属壳，所述电池设置在套管中。进一步地，所述套管中的相变材料是由石蜡、石墨粉、金属粉末依次按质量比为6-8：1-2：1组成的混合物；可选地，所述金属粉末为铁、铜、铝中的一种或几种混合物。上述相变材料能够分提高电池的散热效率，过调节组分含量变化使相变温度在30-45℃之间，这个温度与锂电池组的最适宜温度25-40℃相适应。进一步地，还包括热管，所述电池组的边部电池和相邻的内部电池之间连接热管，所述热管分为直导热管和L型导热管。热管起到电池组内外部换热的作用，由于直导热管和L型导热管的形状不同，可以适应到不同的电池之间的距离。进一步地，所述热管的两端嵌入电池的环形柱状套管内。进一步地，所述热管在环形柱状套管的外壁纵向排列。进一步地，还包括箱体外壳、箱体固定装置，箱体外壳、箱体固定装置为形状相同的凹槽型结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置，其特征在于，包括：底板、电池和自动预热装置；所述电池固定在底板上，电池中心设置有中空的电池芯轴，所述电池芯轴中安装有自动预热装置，其包括卷帘式隔热管、热敏磁性环、磁体环和内部储放热装置；/n所述卷帘式隔热管是由若干段管体形成的能够伸缩的结构，且各段管体相互贯通，使卷帘式隔热管形成能够伸缩的内部腔室；卷帘式隔热管的上端为开口状；所述热敏磁性环由圆环柱体和附着于该圆环柱体的上、下表面上的热敏磁性材料组成，且上端表面的热敏磁性材料的居里温度高于下面上热敏磁性材料；/n所述卷帘式隔热管的上端紧密套着附着热敏磁性环的所述圆环柱体；所述磁体环至少为两个，一个固定在电池芯轴的上端，另一个固定在卷帘式隔热管的下端靠近其端面的位置，且热敏磁性环与磁体环的磁性相反，以便于两者之间具有相互吸引的磁性力；/n所述内部储放热装置包括管体和封装在该管体中的相变材料；内部储放热装置的一端穿过卷帘式隔热管上端口后固定在电池芯轴中，且内部储放热装置长度小于卷帘式隔热管伸展状态时的长度。/n

【技术特征摘要】
1.一种自加热式电池模组快速充电内部预热装置，其特征在于，包括：底板、电池和自动预热装置；所述电池固定在底板上，电池中心设置有中空的电池芯轴，所述电池芯轴中安装有自动预热装置，其包括卷帘式隔热管、热敏磁性环、磁体环和内部储放热装置；
所述卷帘式隔热管是由若干段管体形成的能够伸缩的结构，且各段管体相互贯通，使卷帘式隔热管形成能够伸缩的内部腔室；卷帘式隔热管的上端为开口状；所述热敏磁性环由圆环柱体和附着于该圆环柱体的上、下表面上的热敏磁性材料组成，且上端表面的热敏磁性材料的居里温度高于下面上热敏磁性材料；
所述卷帘式隔热管的上端紧密套着附着热敏磁性环的所述圆环柱体；所述磁体环至少为两个，一个固定在电池芯轴的上端，另一个固定在卷帘式隔热管的下端靠近其端面的位置，且热敏磁性环与磁体环的磁性相反，以便于两者之间具有相互吸引的磁性力；
所述内部储放热装置包括管体和封装在该管体中的相变材料；内部储放热装置的一端穿过卷帘式隔热管上端口后固定在电池芯轴中，且内部储放热装置长度小于卷帘式隔热管伸展状态时的长度。


2.如权利要求1所述的自加热式电池模组快速充电内部预热装置，其特征在于，所述卷帘式隔热管的材质选用多孔隔热材料或热反射材料；更优选为多孔隔热材料；
优选地，所述多孔隔热材料包括：聚氨酯泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉、气凝胶毡中的任意一种；
优选地，所述热反射材料包括：金、银、镍、铝箔，或者镀金属的聚酯、聚酰亚胺薄膜中的任意一种；进一步优选为镀铝聚酯薄膜、镀铝聚酰亚胺薄膜等。


3.如权利要求1所述的自加热式电池模组快速充电内部预热装置，其特征在于，所述热敏磁性环的居里温度高于60℃；优选地，热敏磁性环的材质包括镍基合金、铁镍合金、铁镍为基的合金中的任意一种。


4.如权利要求1所述的自加热式电池模组快速充电内部预热装置，其特征在于，所述磁体环为环形柱状体，其在电池芯轴的顶部、底部均有固定；优选地，所述电池芯轴顶部的磁体环的内外径之差为0.3-0.4mm；所述电池芯轴底部的磁体环的内外径之差为0.1-0.2mm；
优选地，所述卷帘式隔热管的上端面的直径与电池芯轴顶部的环形柱状体结构的磁体环的内径相适应。


5.如权利要求1所述的自加...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟佳奇，王鑫煜，马庆明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37