專利名稱：加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車鋰離子動力電池組，具體涉及一種加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組，在鋰離子動力電池組系統(tǒng)正常工作時，保證鋰電池箱內(nèi)的溫度恒定、安全；在電動汽車行駛過程中發(fā)生意外碰撞、翻滾時，可以有效防止鋰離子動力電池組因外力擠壓而發(fā)生的燃燒。
背景技術(shù)：
以鋰離子動力電池組為驅(qū)動力源的電動汽車，尤其是純電動汽車(EV)運行過程中，鋰離子電池動力系統(tǒng)(以下簡稱鋰電池系統(tǒng))的安全性，已成為國家行業(yè)和廣大關(guān)注電動汽車發(fā)展的各界人士密切關(guān)注的問題。幾乎每個從事電動汽車研究的工程師都在想盡辦法排除鋰電池系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的積累熱能，他們除了限制鋰電池輸出的最大功率、最大電流、檢測鋰電池的工作電壓，工作溫升變化等手段，目的都是防止鋰電池系統(tǒng)溫度升高造成特性變壞，直至燃燒的發(fā)生。從各類媒體報導(dǎo)的純電動汽車燃燒事件，防止鋰電池系統(tǒng)運行中的燃燒，已成為電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。熱力學(xué)基本定理指出 了發(fā)生燃燒的三個基本條件:1、足夠高的溫度。2、可燃燒的物質(zhì)。3、助燃的空氣(氧氣)。三者缺一燃燒都不可能持續(xù)發(fā)生。那么在鋰電池系統(tǒng)本身發(fā)生燃燒時，對應(yīng)上述的三個條件是什么呢？ 1、由于大電流長時間放電產(chǎn)生的積累熱能不斷增加，產(chǎn)生的高溫破壞了鋰電池單體的密封性；2、密封性破壞，使電池內(nèi)的有機電解液外溢可以成為為可燃物質(zhì)；3、周圍空氣中氧氣的助燃使燃燒加劇。再分析一下單體鋰電池發(fā)生高溫一破壞一燃燒一爆炸的動態(tài)過程。目前電動汽車上配置的鋰電池系統(tǒng)，都是許多個單體電池(通常容電量在幾Wh到幾百Wh不等)通過復(fù)雜的串、并形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。讓如此多的單體同時工作，產(chǎn)生負(fù)載的能力的不均衡是不可避免的，如果不能及時檢測，監(jiān)控這種不均衡程度的儀器(BMS)，那么最先出現(xiàn)不均衡負(fù)載的電池單體會加快不均勻步伐，惡性循環(huán)、性能變壞，導(dǎo)致它發(fā)熱破壞，造成短路燃燒，燃燒速度波及與之相鄰的另外單體電池，形成連鎖式燃爆。綜上述，動力電池系統(tǒng)無論是什么原因(內(nèi)部嚴(yán)重不均衡，或是外部受碰撞擠壓)造成的破壞一燃燒現(xiàn)象，都有一個階段，如果施加一個阻撓燃燒的條件，那么剛剛發(fā)生的燃燒一定會被阻斷或大大減緩發(fā)生的程度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組，在鋰離子動力電池組系統(tǒng)正常工作時，保證鋰電池箱內(nèi)的溫度恒定、安全；在電動汽車行駛過程中發(fā)生意外碰撞、翻滾時，可以有效防止鋰離子動力電池組因外力擠壓而發(fā)生的燃燒。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了這樣的技術(shù)方案:所述加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組，由鋰電池箱、單體電池、熱超導(dǎo)管、排熱風(fēng)機、冷媒組成；其特征在于，鋰電池箱內(nèi)排列組裝有若干個單體電池，單體電池排列組裝之后形成的隙間固定有熱超導(dǎo)管，熱超導(dǎo)管的內(nèi)部加注冷媒，熱超導(dǎo)管分為液態(tài)段、蒸發(fā)段、冷凝段；鋰電池箱的一側(cè)安裝有排熱風(fēng)機。本發(fā)明中，單體電池:例如26650型圓柱單體鋰電池；熱超導(dǎo)管:采用薄壁銅管或鋁管做成的密閉真空管。冷媒:即載冷劑和制冷劑。理想的冷媒，無毒、不爆炸、對金屬及非金屬無腐蝕作用、不燃燒、泄漏時易于察覺、化學(xué)性安定、對潤滑油無破壞性、具有較高的蒸發(fā)潛熱、對環(huán)
境無害。采用這樣的結(jié)構(gòu)后，在加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組系統(tǒng)正常工作時，鋰電池箱內(nèi)的積累熱只要達到某一值(即冷媒蒸發(fā)點)，熱超導(dǎo)管液態(tài)段內(nèi)的冷媒(液體)將被迅速蒸發(fā)變成氣態(tài)上升，經(jīng)過蒸發(fā)段至冷凝段后，由于蒸發(fā)發(fā)生在電池箱內(nèi)，液體蒸發(fā)將會吸收大量熱能，管壁溫度急劇下降、迫使鋰電池箱內(nèi)內(nèi)溫度隨之下降，達到冷卻鋰電池系統(tǒng)的作用。蒸發(fā)成氣體的冷媒質(zhì)上升到冷凝段后(冷凝段設(shè)置在電池箱外)，周圍的環(huán)境溫度較低，蒸發(fā)氣體開始凝結(jié)又變成液態(tài)，順管壁下落至底部底的液態(tài)段，冷媒體凝結(jié)過程放出的大量熱被放置在電池箱外的排熱風(fēng)機迅速吹散，下落到液態(tài)段的冷媒體又開始下一過程的循環(huán):蒸發(fā)一冷凝一回流。如圖中箭頭所示。因此，在鋰離子動力電池組系統(tǒng)正常工作時，保證鋰電池箱內(nèi)的溫度恒定、安全。熱超導(dǎo)管是采用薄壁銅管或鋁管做成的，設(shè)置在其中的冷媒體蒸發(fā)——冷凝的兩相變化速度又極快，相變過程中的吸熱 ，放熱量非常多，其導(dǎo)熱能力比常規(guī)的空氣對流、金屬傳導(dǎo)、熱源輻射高出許多倍。電動汽車在行駛過程中如發(fā)生意外碰撞、翻滾，車載鋰電池系統(tǒng)受強大的外力擠壓，發(fā)生破壞一燃燒也是要發(fā)生的，但是，如上述放置車箱內(nèi)的熱管是用很薄的銅、鋁制成的，在周邊電池單體的擠壓下也會立即破裂，溢出的冷媒體蒸發(fā)面積驟然增大，吸熱現(xiàn)象將十分迅猛，對剛剛造成的燃燒會強力降溫使之熄滅或延緩。如果在熱管中在放置些阻燃劑，防燃效果將會更好，能有效地將意外損失降到最低。


圖1所示是本發(fā)明加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組具體結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖中未繪出熱超導(dǎo)管的3的冷凝段34。圖2是圖1所示A-A剖視圖；圖中箭頭所示為冷媒在熱超導(dǎo)管內(nèi)蒸發(fā)一冷凝一回流過程示意。
具體實施例方式本發(fā)明所述加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組，由鋰電池箱1、單體電池2、熱超導(dǎo)管3、排熱風(fēng)機4、冷媒33組成；其特征在于，鋰電池箱I內(nèi)排列組裝有若干個單體電池2，單體電池2排列組裝之后形成的隙間固定有熱超導(dǎo)管3，熱超導(dǎo)管3的內(nèi)部加注冷媒33，熱超導(dǎo)管3分為液態(tài)段32、蒸發(fā)段31、冷凝段34 ;鋰電池箱I的一側(cè)安裝有排熱風(fēng)機4。
權(quán)利要求
1.一種加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組，由鋰電池箱(I)、單體電池(2)、熱超導(dǎo)管(3)、排熱風(fēng)機(4)、冷媒(33)組成；其特征在于，鋰電池箱(I)內(nèi)排列組裝有若干個單體電池(2)，單體電池(2)排列組裝之后形成的隙間固定有熱超導(dǎo)管(3)，熱超導(dǎo)管(3)的內(nèi)部加注冷媒(33)，熱超導(dǎo)管(3)分為液態(tài)段(32)、蒸發(fā)段(31)、冷凝段(34);鋰電池箱(1)的一側(cè)安裝有排熱風(fēng)機(4)。
全文摘要
加裝阻燃熱超導(dǎo)管的鋰離子動力電池組，由鋰電池箱、單體電池、熱超導(dǎo)管、排熱風(fēng)機、冷媒組成。在鋰離子動力電池組系統(tǒng)正常工作時，保證鋰電池箱內(nèi)的溫度恒定、安全。電動汽車在行駛過程中如發(fā)生意外碰撞、翻滾，車載鋰電池系統(tǒng)受強大的外力擠壓，發(fā)生破壞→燃燒也是要發(fā)生的，但是，如上述放置車箱內(nèi)的熱管是用很薄的銅、鋁制成的，在周邊電池單體的擠壓下也會立即破裂，溢出的冷媒體蒸發(fā)面積驟然增大，吸熱現(xiàn)象將十分迅猛，對剛剛造成的燃燒會強力降溫使之熄滅或延緩。
文檔編號H01M10/50GK103227355SQ201310117800
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月23日
發(fā)明者趙建勛, 趙一丁, 黃繼海, 趙元雷, 馬德有, 金惠 申請人:趙元雷