一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法技术方案

本发明专利技术专利公开了一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法，包括电池外壳、正极材料、负极材料、隔膜、一体化微通管、正极端、负极端、正极集流管、负极集流管；所述电池外壳与所述一体化微通管构成封闭区间，所述正极材料、负极材料和隔膜填充于所构成的封闭区间，所述一体化微通管内填充冷却剂吸收热量，所述正极端与负极端设置于电池的顶部，所述正极集流管连接所述正极材料上的正极集流片并与所述正极端连接，所述负极集流管连接所述负极材料上的负极集流片并与所述负极端连接。本发明专利技术专利得益于锂离子电池热管理系统一体化集成，使得电池模组系统能量密度得到提升，并且通过一体化微通管使得电池的热安全性得到提升。得到提升。得到提升。

【技术实现步骤摘要】
一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法


[0001]本专利技术专利涉及动力电池设计及其制造领域，尤其涉及一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池具有高能量密度、高电压和长循环寿命，并且方形铝壳电池因具有较好的规格形状，便于狭窄空间内组装等优势，被广泛的应用于新能源纯电动汽车、低速电瓶车和电动工具等作为动力能源的存储和供给系统。尤其是，在近些年发展长续航里程、高能量密度的动力电池技术路线上，对动力电池的容量、倍率性能要求越来越高，锂离子动力电池的规格尺寸也越做越大。但，随着动力电池的能量密度越来越大，其热安全性也将面临着更加严峻的挑战，装载高能量密度的纯电动汽车安全事故频发，在行驶、充电和静置过程中的着火爆燃事故给广大消费者造成严重的财产损失，危及人身安全。
[0003]虽然当前针对锂离子动力电池的安全性提升已有较多的结构设计与冷却方法，如专利CN201811644243.3公开了一种新能源电池冷却用微通道换热器，通过在电池之间设置导热板，将热量传递至微通道换热器进行转移，然而该结构设计致使电池模组整体的空间体积偏大，管路结构复杂。本专利技术专利通过内部设置带有多节翅片的一体化微通管结构，通过翅片与电极材料直接内部接触，致使内部流通的冷却剂吸收电池在工作时产生的热量，大大降低了电池内核处于高温的时间段。该结构不仅紧凑，无过多外部管路组件，可有效降低电池模组的集成重量，也节省了部分热管理系统设计成本，具有广阔的应用前景。

技术实现思路
/>[0004]针对上述专利技术的不足，本专利技术专利通过一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法，解决现有的动力电池热安全性问题，并且可以大大降低电池模组的热管理系统组件的设计，从而整体上提升系统的能量密度，增加续航里程。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法，其特征在于，包括：电池外壳、正极材料、负极材料、隔膜、一体化微通管、正极端、负极端、正极集流管、负极集流管；所述的电池外壳与所述的一体化微通管通过激光焊接构成多个封闭空腔，所述的正极材料、负极材料和隔膜按照隔膜、正极材料、隔膜、负极材料、隔膜顺序进行三明治式叠层装配，并装填于所构成的多个封闭空腔；所述的一体化微通管内填充冷却剂，进行对流换热；在所述的一体化微通管上设置有N节翅片，并且翅片内为中空结构，内表面加工成微纳结构，增大接触面积，所述N节翅片均匀分布在封闭空腔中；所述的正极端设置在电池的顶端，所述的正极集流管一端连接所述的正极材料，另一端与所述正极端连接，所述的负极端设置在电池的顶端，所述的负极集流管一端连接所述的正极材料，另一端与所述负极端连接。
[0007]进一步地，所述的正极材料、负极材料和隔膜按照隔膜、正极材料、隔膜、负极材
料、隔膜的顺序进行三明治式叠层，所述的隔膜尺寸大于所述的正极材料、负极材料尺寸，使得所述隔膜可以包裹住所述正极材料和所述负极材料，所述的正极材料上设置有正极集流片，所述的负极材料上设置有负极集流片。
[0008]进一步地，所述的一体化微通管包括主通管、进接口、出接口、N节翅片(N大于等于2)和侧壳；所述的侧壳与所述的电池外壳进行焊接封闭成空腔；所述的主通管与所述的翅片是连通结构，所述的N节翅片均匀分布在所述正极材料、负极材料和隔膜叠层间，所述的翅片内部表面加工成微纳结构增大其接触面积；所述的进接口连接外部冷却管流通冷却剂，所述的出接口连接外部回流管回收冷却剂；所述的出接口与所述的侧壳之间设置有通道，所述的正极集流管与负极集流管设置于所构成的通道中；所述的一体化微通管材质为铝合金或轻质钢或铜合金。
[0009]进一步地，所述的正极端和负极端设置在电池的顶端外壳，所述顶端外壳设置有两个泄压孔，所述的正极端与所述的正极集流管一端连接，所述的正极集流管另一端与所述正极材料上的正极集流片连接；所述的负极端与所述的负极集流管一端连接，所述的负极集流管另一端与所述负极材料上的负极集流片连接，所述的正极集流管和负极集流管外层设置有绝缘层，所述的正极集流管和负极集流管采用软母线结构设计，使其具有较好的延展性。
[0010]进一步地，所述的一体化微通管内流动的冷却剂为水或乙醇或相变蜡或水与乙醇混合液或相变纳米流体，利用其比热容和潜热吸收电池产生的大量的热量。
[0011]通过本专利技术专利的实施可以有效的提升动力电池的热安全性，实现动力电池热管理系统高度集成化，降低系统的整体质量和功耗，有效延长新能源电动汽车的续航里程，提供较好的客服体验。
附图说明
[0012]图1为本专利技术专利一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法整体示意图。
[0013]图2为本专利技术专利正极材料、负极材料通过正极集流管和负极集流管内部连接的示意图。
[0014]图3为本专利技术专利一体化微通管结构示意图。
[0015]图4为本专利技术专利正极材料、负极材料、隔膜的装配示意图。
[0016]图5为本专利技术专利电池成组装配示意图。
[0017]图中：外壳(1)；泄压孔(101)；正极材料(2)；正极集流片(201)；负极材料(3)；负极集流片(301)；隔膜(4)；一体化微通管(5)；主通管(501)；进接口(502)；出接口(503)；翅片(504)；封闭腔体(505)；侧壳(506)；正极端(6)；负极端(7)；正极集流管(8)；负极集流管(9)。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术专利实施案例中的附图，对本专利技术实施中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本专利技术专利一部分方式，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得
的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施案例1
[0020]参照图1至图5，本实施案例涉及外壳(1)；泄压孔(101)；正极材料(2)；正极集流片(201)；负极材料(3)；负极集流片(301)；隔膜(4)；一体化微通管(5)；主通管(501)；进接口(502)；出接口(503)；翅片(504)；封闭腔体(505)；侧壳(506)；正极端(6)；负极端(7)；正极集流管(8)；负极集流管(9)。所述外壳(1)与所述一体化微通管(5)的侧壳(506)采用激光焊接，从而构成多个封闭空腔(505)用于装填所述的正极材料(2)、负极材料(3)和隔膜(4)，并且在所述的顶端外壳(1)设置有两个泄压孔(101)用来排泄电池内部过高的压力，所述一体化微通管(5)的出接口(503)贯穿顶端外壳(1)，用来与外部回流管连接，进行冷却剂的回收，所述的顶端外壳(1)上设置有正极端(6)和负极端(7)，用来进行电池模组的装配组合电路串并联用，并且在所述的一体化微通管(5)中的主通管(501)上设置有N节翅片(504)，翅片(504)与主通管(501)之间是连通的，流经主通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法，其特征在于，包括：电池外壳、正极材料、负极材料、隔膜、一体化微通管、正极端、负极端、正极集流管、负极集流管；所述的电池外壳与所述的一体化微通管通过激光焊接构成多个封闭空腔，所述的正极材料、负极材料和隔膜按照隔膜、正极材料、隔膜、负极材料、隔膜顺序进行三明治式叠层装配，并装填于所构成的多个封闭空腔；所述的一体化微通管内填充冷却剂，进行对流换热；在所述的一体化微通管上设置有N节翅片，并且翅片内为中空结构，内表面加工成微纳结构，增大接触面积，所述N节翅片均匀分布在封闭空腔中；所述的正极端设置在电池的顶端，所述的正极集流管一端连接所述的正极材料，另一端与所述正极端连接，所述的负极端设置在电池的顶端，所述的负极集流管一端连接所述的正极材料，另一端与所述负极端连接。2.根据权力要求1所述的一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法，其特征在于，所述的正极材料、负极材料和隔膜按照隔膜、正极材料、隔膜、负极材料、隔膜的顺序进行三明治式叠层，所述的隔膜尺寸大于所述的正极材料、负极材料尺寸，使得所述隔膜可以包裹住所述正极材料和所述负极材料，所述的正极材料上设置有正极集流片，所述的负极材料上设置有负极集流片。3.根据权力要求1所述的一种热管理系统一体化集成的锂离子电池结构及其制作方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕又付，罗卫明，李传常，陈荐，谭磊，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：