CN216015486U - 一种电解液作为热管相变材料的电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电解液作为热管相变材料的电池，包括电池电芯、电解液、电池外壳和上盖，其特征在于，所述上盖上面设置有散热热管，所述电解液含有相变材料，当电池内温度升高时所述相变材料通过设置在上盖的热管孔挥发到散热热管中。当电解液温度大于40℃时，相变材料带着电芯产生的热量挥发至上盖热管中，在热管冷凝部位冷凝，由于重力或毛细作用回流至电解液，形成一个闭环，同时达到传热目的。本申请结构简单，利用共享电解液及热管结构，能将大电流充放电时电芯产生的热量通过电解液中的相变材料，热管和翅片导出。同时，加入适量的相变材料，可使电解液黏度变小，导电能力更强。

Description

一种电解液作为热管相变材料的电池

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电解液作为热管相变材料的电池。

背景技术

锂电池是目前最常用的电池种类之一，锂电池技术虽然发展时间不长(25 年左右)，但技术含金量最高、最先进，相对于其它电池，能量密度也最大，目前广泛用于便携式电子设备、电动车、储能设备上。

现有的锂电池，按形状大致分为方块电池和圆柱电池，锂电池电芯都封装在金属壳或铝塑壳内。当大电流充放电时，由于电化学反应，产生大量的热，电池无散热结构时，局部就会长时间聚集热量，导致电池的使用寿命降低，当热量聚集到一定程度时，里面的电解液和溶剂就会分解、燃烧、爆炸。考虑到安全性问题，目前锂电池的单体体积非常小，电池容量都做的不太高。

传统的散热系统主要采用强制风冷、水冷和自然对流散热三种，均存在一定应用缺陷：强制风冷和水冷属于主动散热，此类系统由于需要风机、泵、管线以及其它附件而使结构庞大复杂，也消耗了电池能量，降低了电池的实际功率密度和能量密度。自然对流散热属于被动散热，是通过优化电池组结构进行最大效率的空冷，在空气对流状况不佳的情况散热效果非常有限。

热管充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，在加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力或重力的作用下，液体回流到蒸发段。这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。热管技术已经被广泛应用于军工、航天等行业，在电池行业，也用于作电芯降温。

经检索，发现现有技术专利公开号为CN104362409A，一种基于油浴自然循环与热管相耦合的电池组热管理系统，基于油浴自然循环与热管相耦合的电池组热管理系统包括多个热管和多个循环管，热管的蒸发段布置在动力电池箱内，热管的冷凝段穿出箱体顶盖置于动力电池箱外部，在动力电池箱的剩余空间内充满变压器油，壳体的左右侧壁上均安装有多个循环管，循环管的一端与壳体的上部连通，循环管的另一端与壳体的下部连通，形成变压器油的自然循环。该专利使用太多的变压器油，结构复杂导热效果差。

专利号CN202042554U，一种电池，电芯中设有空心的导热管，导热管的端部贯穿盖板延伸出电池外。导热管有利于调节电芯内部温度，当电芯内部温度迅速升高时，能迅速带走电芯内部热量，迅速给电池降温，提高电池的安全性能。但该系统所用导热管中，有流动的导热介质，需外配泵，导热介质需要用泵进行循环。

专利号CN107887671B，一种锂离子电池组全天候有效热管理系统，锂离子电池间设置的导热套管，所述导热套管内填充相变材料或热管，填充相变材料的导热套管和填充热管的导热套管交替均匀排列，所述热管顶部设有翅片。该锂离子电池组结构复杂，实现不便。

实用新型内容

针对上述现有的锂电池散热效果差、安全性低、结构复杂的问题，本申请提供一种电解液作为热管相变材料的电池。

本申请采取的技术方案为：

一种电解液作为热管相变材料的电池，包括电池电芯、电解液、电池外壳和上盖，其特征在于，所述上盖上面设置有散热热管，所述电解液含有相变材料，当电池内温度升高时所述相变材料通过设置在上盖的热管孔挥发到散热热管中。

进一步地，所述电解液中含有在100℃以下可作为导热介质的相变材料。

进一步地，所述相变材料为甲醇、丙酮、乙醇、全氟酮的一种或几种。

进一步地，所述电解液含有沸点低于100℃的碳酸酯类或其衍生物，例如碳酸二甲酯。

进一步地，所述散热热管为圆柱形、螺旋状或扁平状。

进一步地，所述散热热管连接有散热翅片。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

方形或圆柱电芯，大电流充放电时，电芯产生的热量很快传传递到电解液中，电解液受热，当温度大于40℃时，其中的相变物质带着热量挥发至热管，热量再由热管传到翅片，释放于空气中，迅速降低电池内部的温度；电池壳体内部空余空间注满电解液，电解液有导热功能，可以保证各嵌套电芯热量均匀一致性分布。

同时，加入适量的相变材料，可使电解液黏度变小，导电能力更强。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为方形电池上盖及扁平热管图。

图2为方形电池的结构示意图。

图3为圆柱形电池上盖及扁平热管图。

图4为圆柱形电池的结构示意图。

图中：1-壳体，2-电芯，3-上盖，4-散热热管，5-极柱，6-翅片，7-热管孔

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1和图2，一种电解液作为热管相变材料的电池，方形电池壳体1中，有叠片电芯2，电芯的两极由铜排极柱5连接，电池的上盖3上有扁平散热热管4，电池壳体内注满含有相变材料的电解液，这里相变材料可以为甲醇、丙酮、乙醇或全氟酮。当温度超过40℃时，相变材料带着热量，从热管孔7挥发至扁平热管，在冷凝段热量释放于空气中，相变材料冷凝回流至电解液；电池壳体内部空余空间注满电解液，电解液有导热功能，可以保证各嵌套电芯热量均匀一致性分布。

实施例2

如图3和图4，一种电解液作为热管相变材料的电池，圆柱形电池壳体1中，有缠绕式电芯2，电芯的两极由铜排极柱5连接，电池的上盖3上有圆柱散热热管4，热管4上连接有翅片6，电池壳体内注满含有相变材料的电解液，这里相变材料可以为沸点低于100℃的碳酸酯类或其衍生物，例如碳酸二甲酯。当温度超过40℃时，相变材料带着热量，从热管孔7挥发至圆柱热管，热量由热管传至翅片，再释放于空气中，相变材料冷凝回流至电解液；电池壳体内部空余空间注满电解液，电解液有导热功能，可以保证各嵌套电芯热量均匀一致性分布。

由技术常识可知，本申请可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本申请范围内或在等同于本申请的范围内的改变均被本申请包含。

Claims (4)

1.一种电解液作为热管相变材料的电池，包括电池电芯、电解液、电池外壳和上盖，其特征在于，所述上盖上面设置有散热热管，所述电解液含有相变材料，当电池内温度升高时所述相变材料通过设置在上盖的热管孔挥发到散热热管中。

2.根据权利要求1所述的电解液作为热管相变材料的电池，其特征在于，所述相变材料为甲醇、丙酮、乙醇、全氟酮的一种。

3.根据权利要求1所述的电解液作为热管相变材料的电池，其特征在于，所述散热热管为圆柱形、螺旋状或扁平状。

4.根据权利要求1所述的电解液作为热管相变材料的电池，其特征在于，所述散热热管连接有散热翅片。

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