一种具有电芯自循环散热系统的单体电池及电池组技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有电芯自循环散热系统的单体电池及电池组，单体电池包括电芯、毛细散热管、上集液管、下集液管、冷凝管和压力调节阀；毛细散热管位于电芯的内部，并且毛细散热管的两端分别由电芯的两端伸出；上集液管位于电芯的上端，并且与该端伸出的毛细散热管连通；下集液管位于电芯的下端，并且与该端伸出的毛细散热管连通；冷凝管的两端分别与上集液管和下集液管连通；下集液管中设有冷却工质，并且冷却工质能够沿毛细散热管、上集液管、冷凝管和下集液管进行循环；压力调节阀位于下集液管，用于调节下集液管的管内压力。该单体电池可以实现对电芯内部产生热量的直接散热冷却处理，提高对电芯的冷却效果和效率。提高对电芯的冷却效果和效率。提高对电芯的冷却效果和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有电芯自循环散热系统的单体电池及电池组


[0001]本技术属于电池热管理
，具体涉及一种具有电芯自循环散热系统的单体电池及电池组。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新能源电动汽车的一种动力源，具有能量密度高、寿命长等优点，而温度与锂电池性能以及安全性有直接相关性。在电池运行时，不仅其自身不可避免地会产生热量，而且还会受到外界环境温度的影响。因此，需要将电池温度控制在合适的范围内。
[0003]目前，通常采用在外部对电池进行冷却的方式，以达到控制电池温度的目的。然而，由于电化学反应发生在电池内部的电芯中，即电池自身产生的热量来自于内部的电芯，这样热量从内部传导至外部需要经过多个介质界面并且需要一定的时间，因此电池内部易形成热量积累。同时，外部冷却方式是直接作用在电池表面，通过降低电池表面温度增大电池内外温差从而强化传热，以减少电池内部热量的积聚，对电池内部的冷却效果有限。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术公开了一种具有电芯自循环散热系统的单体电池及电池组，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0006]本技术提出了一种具有电芯自循环散热系统的单体电池。该具有电芯自循环散热系统的单体电池，包括电芯、毛细散热管、上集液管、下集液管、冷凝管和压力调节阀；所述毛细散热管位于所述电芯的内部，并且所述毛细散热管的两端分别由所述电芯的两端伸出；所述上集液管位于所述电芯的上端，并且与该端伸出的所述毛细散热管连通；所述下集液管位于所述电芯的下端，并且与该端伸出的所述毛细散热管连通；所述冷凝管的两端分别与所述上集液管和所述下集液管连通；所述下集液管中设有冷却工质，并且所述冷却工质能够沿所述毛细散热管、所述上集液管、所述冷凝管和所述下集液管进行循环；所述压力调节阀位于所述下集液管，用于调节所述下集液管的管内压力。
[0007]优选的，所述电芯包括正极集流体、负极集流体和隔膜；所述隔膜位于所述正极集流体和所述负极集流体之间，并且所述毛细散热管分布在所述正极集流体的两个表面以及所述负极集流体的两个表面。
[0008]进一步优选的，所述正极集流体的两个表面和/或所述负极集流体的两个表面设有活性材料，并且所述毛细散热管位于所述活性材料中。
[0009]进一步优选的，所述正极集流体上设有正极极耳，所述负极集流体上设有负极极耳。
[0010]优选的，该具有电芯自循环散热系统的单体电池包括多个所述电芯，位于多个所述电芯中的所述毛细散热管的两端分别汇集并且分别与所述上集液管和所述下集液管连
通。
[0011]优选的，所述下集液管的一端还设有换液开关，用于更换填充所述冷却工质。
[0012]优选的，该具有电芯自循环散热系统的单体电池还包括壳体；所述壳体位于所述电芯的外部。
[0013]一种电池组，具有上述任意一项所述的具有电芯自循环散热系统的单体电池。
[0014]优选的，该电池组还包括翅片；所述翅片固定在所述冷凝管。
[0015]优选的，该电池组还包括控制单元；所述控制单元具有监测模块和控制模块，所述监测模块用于监测所述电芯的温度变化和所述下集液管中所述冷却工质压力，所述控制模块用于根据所述监测模块调节所述压力调节阀。
[0016]在本技术的电池组中，通过在电芯内部设置装有冷却工质的毛细散热管，并且在毛细散热管穿出电芯的两端分别设置上集液管和下集液管，同时借助冷凝管将上集液管和下集液管进行连通，这样，在毛细作用力下，冷却工质可以沿着毛细散热管向上流动，从而不断吸收电芯内部产生的热量，当温度超过冷却工质沸点时，在毛细散热管中蒸发，此时毛细散热管与冷凝管之间出现压力差，在压力差和毛细力的综合作用下，蒸发气体经过上集液管进入冷凝管，进而使气体在冷凝管中放出热量，并依靠毛细作用回流至下集液管，最终形成对电芯内部进行直接冷却的循环往复，达到对电芯内部产生热量的直接散热冷却，提高对电芯的冷却效果和效率。
附图说明
[0017]图1为本实施例电池组的外形结构示意图；
[0018]图2为本实施例电池组中具有电芯自循环散热系统的单体电池的外形结构示意图；
[0019]图3为本实施例具有电芯自循环散热系统的单体电池拆除壳体后的外形的结构示意图；
[0020]图4为本实施例中电芯的结构示意图；
[0021]图5为本实施例中壳体的透视的结构示意图；
[0022]图6为本实施例电池组件中控制单元的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本技术的技术方案作进一步详细介绍。
[0024]结合图1所示，本实施例的电池组包括多个依次排列的具有电芯自循环散热系统的单体电池1和翅片2。其中，翅片2位于具有电芯自循环散热系统的单体电池1的外部，并且与具有电芯自循环散热系统的单体电池1的连接，用于增加具有电芯自循环散热系统的单体电池1的散热面积，而且能够与主动散热设备，例如风扇，进行配合使用，以提高对具有电芯自循环散热系统的单体电池1的散热效率，提高该电池组的散热效果。
[0025]其中，在本实施例的电池组中，具有电芯自循环散热系统的单体电池采用了平板结构设计，并且由多个具有电芯自循环散热系统的单体电池以相互平行贴合的方式依次排列组成。当然，在其他实施例中，根据使用环境和设计要求的不同，可以调整具有电芯自循环散热系统的单体电池的数量和外形结构形式，以满足不同使用要求。
[0026]结合图2至图4所示，在本实施例中，具有电芯自循环散热系统的单体电池1，包括电芯11、毛细散热管12、上集液管13、下集液管14、冷凝管15和压力调节阀16。毛细散热管12位于电芯11的内部，并且毛细散热管12的两端分别由电芯11的两端伸出。上集液管13位于电芯11的上端，并且与毛细散热管12中伸出电芯11的上端连通。下集液管14位于电芯11的下端，并且与毛细散热管12中伸出电芯11的下端连通。冷凝管15的两端分别与上集液管13和下集液管14连通。下集液管14中设有冷却工质，并且冷却工质能够沿毛细散热管12、上集液管13、冷凝管15和下集液管14形成的循环回路进行往复循环。压力调节阀16位于下集液管3，用于调节下集液管14的管内压力，从而改变冷却工质的沸点。
[0027]其中，在本实施例中，冷凝管采用内部为丝网和铜粉烧结的复合型吸液芯，并且这两种材料沿冷凝管的管壁均匀分布，使其内部细小的孔隙可产生毛细作用。当然，在其他实施例中，也可以选用其他结构形式的冷凝管，保证其内部细小空隙可以产生毛细作用即可。
[0028]在本实施例中，通过在电芯内部设置装有冷却工质的毛细散热管，并且在毛细散热管穿出电芯的两端分别设置上集液管和下集液管，同时借助冷凝管将上集液管和下集液管进行连通，这样，在毛细作用力下，冷却工质可以沿着毛细散热管向上流动，从而不断吸收电芯内部产生的热量，当温度超过冷却工质沸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有电芯自循环散热系统的单体电池，其特征在于，包括电芯、毛细散热管、上集液管、下集液管、冷凝管和压力调节阀；所述毛细散热管位于所述电芯的内部，并且所述毛细散热管的两端分别由所述电芯的两端伸出；所述上集液管位于所述电芯的上端，并且与该端伸出的所述毛细散热管连通；所述下集液管位于所述电芯的下端，并且与该端伸出的所述毛细散热管连通；所述冷凝管的两端分别与所述上集液管和所述下集液管连通；所述下集液管中设有冷却工质，并且所述冷却工质能够沿所述毛细散热管、所述上集液管、所述冷凝管和所述下集液管进行循环；所述压力调节阀位于所述下集液管，用于调节所述下集液管的管内压力。2.根据权利要求1所述的具有电芯自循环散热系统的单体电池，其特征在于，所述电芯包括正极集流体、负极集流体和隔膜；所述隔膜位于所述正极集流体和所述负极集流体之间，并且所述毛细散热管分布在所述正极集流体的两个表面以及所述负极集流体的两个表面。3.根据权利要求2所述的具有电芯自循环散热系统的单体电池，其特征在于，所述正极集流体的两个表面和所述负极集流体的两个表面设有活性材料，并且所述毛细散热管位于所述活性材料中。4.根据权利要求2所述的具有电芯自循环散热系统的单体电池，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：安周建，赵亚兵，时天禄，毛帅，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：新型
国别省市：