一種動力電池的散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動力電池冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶有熱擴散板和導(dǎo)熱柱的復(fù)合散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]動力電池如鋰離子電池能量密度高，體積小，循環(huán)壽命較長，在電動乘用車、商務(wù)車上應(yīng)用潛力和市場很大。然而由于鋰離子電池在充放電過程中溫度升高影響自身性能與循環(huán)壽命，過高的溫度甚至引起熱失控，導(dǎo)致自燃、爆炸等事故，常規(guī)的鈷酸鋰正極材料電池溫度需要控制在50攝氏度以內(nèi)，以避免熱失控和起火爆炸，提高安全性。隨著電池材料和工藝的進步，以磷酸鐵鋰為正極材料的電池工作溫度雖然可以提升到60攝氏度或更高，但隨著溫度進一步上升，電池容量衰減明顯，在高溫下仍然會發(fā)生熱失控和著火現(xiàn)象。因此動力鋰尚子電池散熱技術(shù)的研究和實施尤為迫切。
[0003]動力鋰離子電池散熱系統(tǒng)通常采取風(fēng)冷方式冷卻電池通道，風(fēng)冷散熱系統(tǒng)體積小，但是散熱效果非常有限，并且電池溫度均勻性差;此外，利用相變材料通常是石蠟材料具有相變過程吸收潛熱高、溫升小、化學(xué)穩(wěn)定性好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點，應(yīng)用在動力鋰離子電池上能降低電池溫升速度、緩和熱沖擊，提高電池壽命和穩(wěn)定性亦有一定的效果，但是相變材料也同時存在導(dǎo)熱率低，不能迅速、均勻地傳熱等缺點。
[0004]專利201210399617.6公開了一種電池模塊，包括:多個方形電池單體；以及限定了大致蜿蜒形狀的波紋翅片，所述波紋翅片帶有交替的直線段和頂部段，使得所述多組電池單體中的至少一個設(shè)置在所述波紋翅片的限定在相鄰直線段之間的區(qū)域中。該專利雖然具有一定的散熱效果，但動力電池向翅片傳熱沒有專門的緊固機制，導(dǎo)致接觸縫隙和接觸熱阻較大，中心向外傳熱具有較大溫差，不適合于大功率動力型電池。
[0005]專利200910039125.4公開了一種帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動力電池裝置，該裝置包括螺釘、若干電池單體、箱蓋通風(fēng)孔、電極連接軸、箱體頂蓋、側(cè)面通風(fēng)孔、框體;所述的電池單體是以電池作為基體，外部加裝殼體；電池和殼體之間填充相變材料并采用絕緣橡膠密封;電池箱體開設(shè)通風(fēng)孔散熱。該專利通過填充相變材料雖然緩和了電池發(fā)熱沖擊，但是沒有解決相變材料導(dǎo)熱率低而導(dǎo)致散熱速度慢和溫度控制不足的缺點。當相變材料完全溶化后，潛熱吸熱結(jié)束，過低的導(dǎo)熱系數(shù)反而阻擋熱量向電池箱體的散熱速度。
[0006]專利201110345442.6公開了一種LED燈太陽花散熱器，包括圓形散熱座和若干散熱鰭片，在圓形散熱座的外圓上排列有散熱鰭片，其特征在于:還包括散熱筋，在相鄰兩個散熱鰭片之間連接有散熱筋，所述散熱筋為弧形。所述散熱座由銅材料制成。該專利的散熱鰭片通過擠壓工藝制備而成，工藝相對復(fù)雜、耗時，且制得的散熱鰭片重量過重，體積龐大，不能用于對重量、體積要求高的如汽車等的動力電池系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種動力電池的散熱裝置，該裝置通過熱擴散板、導(dǎo)熱柱形成導(dǎo)熱通路，復(fù)合運用相變材料吸熱等多種散熱方式，不僅散熱速度快，散熱效果好，電池使用過程中的均溫性好，并且裝置結(jié)構(gòu)緊湊，重量相對較輕，利于在有限的空間內(nèi)布置。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]開口向上的電池包箱體內(nèi)立式間隔布置若干個柱形電池，電池底部與電池包箱體底部之間襯墊緩沖下絕緣板；
[0010]在電池頂部和底部之間的電池包箱體內(nèi)配置至少一塊熱擴散板，熱擴散板上開設(shè)與電池一一對應(yīng)的通孔，通孔內(nèi)緣具有加大熱擴散體，加大熱擴散體緊密外套電池外壁；
[0011]在電池周圍間隔配置若干個導(dǎo)熱柱，導(dǎo)熱柱緊密接觸熱擴散板和電池包箱體。
[0012]除了電池底部通過緩沖下絕緣板向電池包箱體底部導(dǎo)熱，電池包箱體預(yù)先加工、安裝導(dǎo)熱柱，并與熱擴散板連接，形成電池單體-熱擴散板-導(dǎo)熱柱-電池包箱體底部的導(dǎo)熱通路，熱擴散板緊密套裝在電池的中下部、中部或者上部高度，避免圓柱電池頂部因缺乏散熱途徑導(dǎo)致溫度過高。熱擴散板上的通孔內(nèi)緣具有加大熱擴散體，以增大熱擴散板和電池之間的導(dǎo)熱面積，提高導(dǎo)熱效率。電池包箱體和電池之間加裝絕緣板以實現(xiàn)電絕緣，電池單體外部亦涂覆或包裹有絕緣膜層以實現(xiàn)電池外部的電絕緣。
[0013]進一步的，所述熱擴散板下方的電池包箱體空間內(nèi)填充相變材料層或熱塑性灌封材料層。相變材料層為包含相變溫度在30?80 °C的石蠟、脂肪酸和無機鹽相變材料中的一種或多種的相變材料層;熱塑性灌封材料層為導(dǎo)熱率大于0.2W/mK的有機娃、聚氨酯材料層。填充在熱擴散板下部電池包箱體空間內(nèi)的相變材料層或熱塑性灌封材料層具有一定的導(dǎo)熱效果:相變材料在溶化時的潛熱可以吸收電池產(chǎn)生的部分熱量，并保持溫度不變，從而降低電池溫度熱沖擊幅度，此外，通過熱擴散板、導(dǎo)熱柱和電池包箱體導(dǎo)出另外部分熱量，從而進一步降低電池溫度;熱塑性灌封材料通常具有導(dǎo)熱填料，也可以進一步加強導(dǎo)熱，降低熱沖擊，此外，熱塑性灌封材料具有較好的韌性和延展性能，可降低機械應(yīng)力，減緩機械沖擊。
[0014]再進一步，所述熱擴散板下方的電池包箱體空間內(nèi)部分填充或完全充滿絕緣導(dǎo)熱油或者具有導(dǎo)熱填料的復(fù)合絕緣導(dǎo)熱油;所述絕緣導(dǎo)熱油為導(dǎo)熱率大于0.05W/mK的有機導(dǎo)熱油，為普通合成油或者精制礦物油的一種，例如:烷基苯型(苯環(huán)型)導(dǎo)熱油，聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔導(dǎo)熱油，有機硅油，典型品牌如陶氏化學(xué)的DowTherm導(dǎo)熱油，所述導(dǎo)熱填料導(dǎo)熱率在10W/mK以上，主要選擇包括氧化鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳化硅等類似的具有導(dǎo)熱功能的絕緣顆粒。在車輛行駛過程中，導(dǎo)熱油的液態(tài)震蕩產(chǎn)生的導(dǎo)熱、對流綜合作用有利于電池向外散熱。導(dǎo)熱填料可進一步增強傳熱。
[0015]再進一步，所述加大熱擴散體和電池之間填充界面導(dǎo)熱材料層。界面導(dǎo)熱材料層為以聚氨酯、有機硅、環(huán)氧樹脂或丙烯酸為基體，導(dǎo)熱率不小于0.2W/mK的導(dǎo)熱粘結(jié)膠層。界面導(dǎo)熱材料層具有兩個作用:一是保證加大熱擴散體和電池之間的導(dǎo)熱接觸面充分，避免局部區(qū)域因加工、裝配等原因形成的空隙造成的導(dǎo)熱中空帶，二是界面導(dǎo)熱材料層還可以起到密封作用，避免熱擴散板下方的相變材料或絕緣導(dǎo)熱油，復(fù)合絕緣導(dǎo)熱油等填充物因溶化而泄漏。
[0016]進一步的，所述通孔在熱擴散板上叉排或者順排，導(dǎo)熱柱在電池包箱體內(nèi)叉排或者順排，導(dǎo)熱柱與電池間隔平行排列。這種布置方式不僅充分利用了電池包箱體的內(nèi)部空間，在有限的空間內(nèi)盡可能多的布置導(dǎo)熱柱和電池，結(jié)構(gòu)緊湊，并且導(dǎo)熱柱和電池的均勻間隔布置，也有利于提高導(dǎo)熱效率。
[0017]再進一步，所述熱擴散板為上、下間隔布置的兩層，分別位于電池的中下部和上部高度位置。以便于進一步降低溫升和溫度梯度，多層熱擴散板之間通過導(dǎo)熱柱連接，從而增加電池向外的導(dǎo)熱通路，消除局部熱點、降低溫升。
[0018]再進一步，多層熱擴散板之間的導(dǎo)熱柱可以采用以下連接方式:所述導(dǎo)熱柱為上、下配置的兩段式導(dǎo)熱柱，兩段導(dǎo)熱柱的連接端面位于下層的熱擴散板內(nèi)，固定螺栓將上層熱擴散板和兩段導(dǎo)熱柱緊固連接在一起。安裝時，先將下段導(dǎo)熱柱固定安裝在電池包箱體底部上，然后安裝下層熱擴散板，再安裝上段導(dǎo)熱柱和上層熱擴散板，便于裝配和定位。
[0019]再進一步，所述熱擴散板上的通孔沖壓成形，所述加大熱擴散體為沖壓時在通孔內(nèi)緣形成的70