一种基于热管和液冷的方形锂电池复合散热结构制造技术

本发明专利技术公开一种基于热管和液冷的方形锂电池复合散热结构，包括导热铝箱、液冷板和L型热管，导热铝箱包括电池容纳腔和电池容纳腔背侧排布的热管蒸发段容纳腔，L型热管的蒸发段布置在热管蒸发段容纳腔内，液冷板包括内部冷却液流道，L型热管的冷凝段紧密贴合安装在液冷板上并交错布置在导热铝箱左右两侧，L型热管的蒸发段与冷凝段在绝热段处以垂直圆角过度。本发明专利技术的复合散热结构可以提高组内各方形锂电池的温度均匀性，而且液冷板不与方形锂电池直接接触，可避免冷却液泄漏对电池造成危害。害。害。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热管和液冷的方形锂电池复合散热结构


[0001]本专利技术属于储能锂电池领域，涉及一种方形锂电池模组的散热结构。

技术介绍

[0002]随着“碳达峰”、“碳中和”目标的提出，降低碳排放、有效延缓全球变暖已成为各个行业技术革新的热点。为了能在储能领域减少碳排放，选择锂电池作为储能电池已成为储能行业发展的趋势。由于储能系统中的锂电池数量极其庞大，且电池能量密度高、排布紧密，导致锂电池在充放电过程中所产生的热量很难及时有效地排出，从而引起锂电池温度升高。锂电池工作性能与其温度息息相关，温度过高或不均匀都会使得电池间内阻及容量出现不一致，严重时甚至会发生热失控的现象。因此，有效的锂电池散热技术是储能系统安全、可靠运行的关键。
[0003]储能锂电池散热技术根据冷却介质可分为空冷、液冷、相变材料冷却以及热管冷却，这些散热技术在单一应用时都有其本身无法克服的固有问题，防漏液、紧凑化依旧是储能锂电池散热技术需要突破的瓶颈。因此，有针对性地选择空冷、液冷、相变材料冷却以及热管冷却进行合理地结合以弥补单一散热技术本身的固有缺陷是储能锂电池热管理的发展趋势。中国专利CN112582703A采用的L型热管于蒸发段和冷凝段的连接处(绝热段处)按90度弯折，其中蒸发段直接或通过上铜板粘合于电池侧壁，冷凝段直接或通过下铜板粘合于与电池底部接触的液冷板，尽管通过外置热管冷凝段避免了液冷板漏液，但电池散热结构的紧凑性不足，且主要围绕单块电池进行散热结构设计，难以在电池组散热结构中应用。
[0004]另外，尽管液冷板在电池组散热中已得到大量应用，但其通常需要直接接触电池(如中国专利CN212810393U)或穿插设置在电池之间(如中国专利CN205159464U)，才能达到提高电池间温度均匀性的目的，无法规避冷却液泄漏对电池造成危害的风险，并且液冷板自身的散热效果也受到影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于热管和液冷的方形锂电池复合散热结构。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种基于热管和液冷的电池组复合散热结构，该复合散热结构包括导热铝箱、热管和液冷板；所述导热铝箱包括电池容纳腔和设置于电池容纳腔背侧的热管蒸发段容纳腔，热管的蒸发段设置在热管蒸发段容纳腔内，热管的冷凝段设置在液冷板上，液冷板设置在导热铝箱外侧且不与导热铝箱接触，液冷板内设置有供冷却液流动的冷却液流道。
[0008]优选的，所述热管选自L型热管等平板热管中的一种。
[0009]优选的，所述导热铝箱的各电池容纳腔按电池组中各锂电池的行列分布方式排布，该导热铝箱的每个热管蒸发段容纳腔与一列或一行电池容纳腔的位置相对应。
[0010]优选的，各热管的冷凝段交错布置在导热铝箱两侧并分别与设置在导热铝箱对应侧的液冷板相贴合。
[0011]优选的，所述导热铝箱两侧的液冷板内的冷却液流动方向相反。
[0012]优选的，所述液冷板上设置有间隔排列的用于插接热管的冷凝段的热管冷凝段容纳腔，或者所述液冷板上设置有间隔排列的用于卡接热管的冷凝段的液冷板凹槽。
[0013]优选的，所述冷却液流道包括设置在液冷板内部的交替排列的直线形管道和曲线形管道。相邻曲线形管道之间以及冷却液进口或冷却液出口与紧邻冷却液进口或冷却液出口的曲线形管道之间分别通过对应的直线形管道相接合(即连接为一体)。
[0014]优选的，所述曲线形管道为S形或口字形(自冷却液进口流入冷却液流道的冷却液在口字形和直线形两种形状管道的接合处交替进行分流和汇合后由冷却液出口流出)，曲线形管道的拐角处以及与直线形管道的接合处均以相同半径的圆角过度。
[0015]优选的，所述冷却液流道中，直线形管道位于液冷板内的中间位置，曲线形管道位于液冷板内并与设置在液冷板上的热管的冷凝段的位置相对应；各曲线形管道的几何尺寸保持一致且呈轴对称状(例如口字形的管道)或中心对称状(例如S形的管道)。
[0016]一种储能锂电池，包括上述基于热管和液冷的电池组复合散热结构；所述复合散热结构的电池容纳腔内设置有锂电池。
[0017]优选的，所述电池容纳腔下方为热管蒸发段容纳腔，热管蒸发段容纳腔位于导热铝箱底部，锂电池的电极外露于导热铝箱顶部。
[0018]优选的，所述电池组为方形锂电池模组。
[0019]本专利技术的有益效果体现在：
[0020]本专利技术提出的电池组(例如方形锂电池模组)复合散热结构，采用了导热铝箱和热管，并结合间隔设置在导热铝箱外侧的液冷板，利用热管的被动冷却功能、高导热性以及冷却液的高对流换热系数，实现电池快速及时散热，从而降低组内电池的温度及提高电池温度均匀性。并且该复合散热结构简单紧凑、防漏液、便于安装和拆卸。
[0021]进一步的，本专利技术中冷却液流道采用直线形管道与曲线形管道接合的结构形式，减小了冷却液流动路径长度，降低了冷却液进出口温差，使得各热管(例如L型热管)的冷凝段散热速率趋于一致，提高组内电池温度均匀性，且曲线形管道有利于提高热管的冷凝段的散热效果，从而提升了组内电池的散热效果。
[0022]进一步的，本专利技术中采用的口字形的管道，可以通过提高热管(例如L型热管)的冷凝段的散热效果，使组内电池温度均匀性提高。
附图说明
[0023]图1为实例1中基于热管和液冷的方形锂电池复合散热结构的示意图；
[0024]图2为方形锂电池的组内排布示意图；
[0025]图3为图1所示导热铝箱的结构示意图；
[0026]图4为图1所示L型热管的结构及排布示意图；
[0027]图5为图1所示液冷板的结构及排布示意图；
[0028]图6a为图1所示液冷板内的冷却液流道的结构示意图之一(液冷板剖视)；
[0029]图6b为图1所示液冷板内的冷却液流道的结构示意图之二(液冷板剖视)；
[0030]图7为实例3中基于热管和液冷的方形锂电池复合散热结构的液冷板结构及排布示意图；
[0031]图8为图7所示液冷板内的冷却液流道的立体图；
[0032]图中：1
‑
锂电池，2
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导热铝箱，21
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电池容纳腔，22
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热管蒸发段容纳腔，3
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热管，31
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热管蒸发段，32
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热管绝热段，33
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热管冷凝段，4
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液冷板，41
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热管冷凝段容纳腔，42
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液冷板凹槽，5
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冷却液流道，51
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冷却液进口，52
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冷却液出口，53
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直线形管道，54
‑
曲线形管道。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明，所述实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术保护范围的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热管和液冷的电池组复合散热结构，其特征在于：该复合散热结构包括导热铝箱(2)、热管(3)和液冷板(4)；所述导热铝箱(2)包括电池容纳腔(21)和设置于电池容纳腔(21)背侧的热管蒸发段容纳腔(22)，热管(3)的蒸发段设置在热管蒸发段容纳腔(22)内，热管(3)的冷凝段设置在液冷板(4)上，液冷板(4)设置在导热铝箱(2)外侧，液冷板(4)内设置有供冷却液流动的冷却液流道(5)。2.根据权利要求1所述一种基于热管和液冷的电池组复合散热结构，其特征在于：所述热管(3)为L型热管。3.根据权利要求1所述一种基于热管和液冷的电池组复合散热结构，其特征在于：所述导热铝箱(2)的电池容纳腔(21)按锂电池(1)的行列分布方式排布，该导热铝箱(2)的每个热管蒸发段容纳腔(22)与一列或一行电池容纳腔(21)的位置相对应。4.根据权利要求3所述一种基于热管和液冷的电池组复合散热结构，其特征在于：各热管(3)的冷凝段交错布置在导热铝箱(2)两侧并分别与设置在导热铝箱(2)对应侧的液冷板(4)相贴合。5.根据权利要求4所述一种基于热管和液冷的电池组复合散热结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马菁，段志勇，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：