本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于鋰電池組的溫度調(diào)控系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池組的高效均溫散熱系統(tǒng)，屬于新能源領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著全球環(huán)境問題的日益凸顯和石油資源的日益緊缺，新能源汽車尤其是純電動(dòng)汽車以其能真正實(shí)現(xiàn)“零排放”而成為電動(dòng)汽車的重要發(fā)展方向。鋰電池，例如鋰離子電池憑借其優(yōu)良的性能成為新一代電動(dòng)汽車的理想動(dòng)力源，它具有重量輕、儲(chǔ)能大、功率大、無污染、也無二次污染、壽命長(zhǎng)、自放電系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，是較為理想的車用蓄電池。

鋰離子電池因內(nèi)阻原因在長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生大量熱量，從而引起電芯產(chǎn)生較大的溫升。由于鋰電池組內(nèi)電芯數(shù)量多，排列密集，外側(cè)電芯易被外界空氣冷卻，而內(nèi)部電芯因缺少與外界空氣的接觸，造成內(nèi)外電芯較大的溫差，給電芯的使用帶來極大的危害?，F(xiàn)階段的解決辦法主要包括：a)風(fēng)冷：即在電池組內(nèi)安裝微型風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流，由于電池組內(nèi)空間受限，均溫效果十分不理想；b)液冷：即在電池組下面加循環(huán)液再通過制冷器降溫，效果一般且嚴(yán)重影響電池包的結(jié)構(gòu)緊湊性。尤其在高溫夏季，鋰離子電池的不均一溫升已經(jīng)嚴(yán)重影響了鋰離子電池的使用；但是簡(jiǎn)單的加設(shè)均溫結(jié)構(gòu)，動(dòng)力鋰電池組與均溫結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)接觸不良等現(xiàn)象，影響均溫效果。

因此業(yè)界亟待開發(fā)一種適用于動(dòng)力鋰電池組的均溫散熱系統(tǒng)，籍以延長(zhǎng)動(dòng)力鋰電池組的使用壽命，并提升其性能，以及擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池組的均溫散熱系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案包括：

本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池組的均溫散熱系統(tǒng)，其包括：

均溫膜，其在選定平面或曲面上沿選定方向連續(xù)延伸，并依次與動(dòng)力鋰電池組中的各電芯的至少局部表面相接觸，所述均溫膜包括沿所述選定方向連續(xù)延伸的導(dǎo)熱層；

與所述均溫膜傳熱連接的散熱機(jī)構(gòu)；

以及，與所述均溫膜連接的張緊裝置，至少用于使所述均溫膜保持張緊狀態(tài)，從而使所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面在兩者的接觸界面處無縫貼合。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱層具有極佳導(dǎo)熱性能，并與所述動(dòng)力鋰電池組緊密接觸。

進(jìn)一步的，至少在所述選定方向上，所述導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱系數(shù)在0.1W/mK以上，優(yōu)選在10W/mK以上，進(jìn)一步優(yōu)選在100W/mK以上，尤其優(yōu)選在500W/mK以上。

進(jìn)一步的，所述均溫膜為柔性耐彎折結(jié)構(gòu)(彎折百萬次以上不影響性能)，同時(shí)具有超薄的特點(diǎn)(厚度為1μm～50μm或者10μm～1000μm)，應(yīng)用于動(dòng)力鋰離子電池組時(shí)基本不占用空間。

進(jìn)一步的，所述均溫膜具有高效均熱作用，均溫效果顯著，可以控制動(dòng)力鋰電池組內(nèi)溫升在5℃以內(nèi)，且不會(huì)因?yàn)殡娏驒C(jī)械故障而失效。

進(jìn)一步的，所述均溫膜還可包括與導(dǎo)熱層結(jié)合的加熱元件，所述導(dǎo)熱層至少分布在所述加熱元件與所述動(dòng)力鋰電池組之間。該種均溫膜不僅能解決天熱時(shí)溫升不均一問題，而且能解決低溫時(shí)鋰離子電池不工作的問題。

進(jìn)一步的，所述散熱機(jī)構(gòu)包括風(fēng)冷散熱裝置、液冷散熱裝置或半導(dǎo)體制冷片。

進(jìn)一步的，所述張緊裝置與均溫膜兩端固定連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過采用具有良好傳熱性能的均溫膜與動(dòng)力鋰電池組中的各電芯接觸配合，可以有效減小動(dòng)力鋰電池組內(nèi)各電芯間的溫度差異，即達(dá)成“均溫”之效果，同時(shí)再輔以強(qiáng)制散熱機(jī)構(gòu)對(duì)均溫膜兩端進(jìn)行強(qiáng)制降溫，可以將動(dòng)力鋰電池組中各電芯產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)，防止電芯溫度過高而影響其工作性能及安全性，另外再通過張緊裝置的配合還使得均溫膜與各電芯在接觸界面處無縫結(jié)合，進(jìn)而使均溫膜的功效得以充分發(fā)揮，最終優(yōu)化了動(dòng)力鋰電池組的工作性能，以及有效延長(zhǎng)了動(dòng)力鋰電池組的使用壽命。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一典型實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用示意圖之一；

圖2為本實(shí)用新型一典型實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用示意圖之二；

圖3為本實(shí)用新型一典型實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用示意圖之三；

圖4為本實(shí)用新型一典型實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用示意圖之四；

圖5為本實(shí)用新型一典型實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用示意圖之五；

圖6為本實(shí)用新型一典型實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用示意圖之六。

具體實(shí)施方式

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案實(shí)用新型人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如下將對(duì)該技術(shù)方案、其實(shí)施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案實(shí)用新型人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本實(shí)用新型的技術(shù)方案，如下將對(duì)該技術(shù)方案、其實(shí)施過程及原理等作進(jìn)一步的解釋說明。

本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)方面提供的一種應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池組的均溫散熱系統(tǒng)包括：

均溫膜，其在選定平面或曲面上沿選定方向連續(xù)延伸，并依次與動(dòng)力鋰電池組中的各電芯的至少局部表面相接觸，所述均溫膜包括沿所述選定方向連續(xù)延伸的導(dǎo)熱層；

與所述均溫膜傳熱連接的散熱機(jī)構(gòu)；

以及，與所述均溫膜連接的張緊裝置，至少用于使所述均溫膜保持張緊狀態(tài)，從而使所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面在兩者的接觸界面處無縫貼合。

進(jìn)一步的，所述均溫膜具有超薄及柔性的特點(diǎn)，厚度為1μm～50μm或者10μm～1000μm，彎折百萬次以上不影響性能，應(yīng)用于鋰離子電池組不占用空間。

進(jìn)一步的，所述均溫膜具有高效均熱作用，均溫效果顯著，可以控制模組內(nèi)溫升在5℃以內(nèi)，且不會(huì)因?yàn)殡娏驒C(jī)械故障而失效。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱層優(yōu)選由具有良好導(dǎo)熱性能的材料形成。例如，至少在所述選定方向上，所述導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱系數(shù)在0.1W/mK以上，優(yōu)選在10W/mK以上，進(jìn)一步優(yōu)選在100W/mK以上，尤其優(yōu)選在500W/mK以上。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱層的厚度為1μm～1000μm，優(yōu)選為1μm～50μm，或者優(yōu)選為10μm～1000μm。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱層可選自散熱片和/或?qū)嵬繉印?/p>

在一些實(shí)施方案中，所述散熱片選自石墨散熱片、石墨烯散熱片、金屬散熱片中的任意一種或兩種以上的組合，優(yōu)選為石墨散熱片或石墨烯散熱片。

其中，所述散熱片的厚度優(yōu)選為10μm～1000μm。

進(jìn)一步的，所述石墨散熱片或石墨烯散熱片具有極好的導(dǎo)熱性，其導(dǎo)熱系數(shù)為500～2000W/mK。

進(jìn)一步的，所述金屬散熱片的導(dǎo)熱系數(shù)為100～500W/mK。

其中，所述金屬散熱片可優(yōu)選采用金屬箔，例如銅箔、鋁箔等。

在一些實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱涂層的厚度優(yōu)選為1μm～50μm。

在一些實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱涂層的導(dǎo)熱系數(shù)優(yōu)選為0.1～10W/mK。

在一些實(shí)施方案中，所述散熱片可以通過膠層與加熱元件結(jié)合。例如前述石墨散熱片/石墨烯散熱片、金屬散熱片(銅箔、鋁箔)等可通過膠層等結(jié)合于加熱膜表面。

其中，所述膠層的組成材料可以為環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、彈性樹脂(如橡膠彈性體)，也可以為環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、硅膠樹脂中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

在一些實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱涂層可以通過印刷、涂布、噴涂、旋涂中的至少一種方式形成于加熱元件表面。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)熱涂層可以主要由耐溫高分子材料與分散于所述高分子材料中的導(dǎo)熱粉體組成。

其中，所述耐溫高分子材料的耐溫性優(yōu)選為150℃～300℃。例如，所述耐溫高分子材料可以為環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑、彈性樹脂(如橡膠彈性體)，也可以為環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、硅膠樹脂、聚酰亞胺中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

其中，所述導(dǎo)熱涂層可包含10～90wt％導(dǎo)熱粉體。

較為優(yōu)選的，在所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面的至少局部表面的接觸界面處還分布有離型層或壓敏膠層，所述離型層或壓敏膠層用于使所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面表面在所述接觸界面處無縫貼合。

在一些更為具體的實(shí)施方案中，所述均溫膜沿波浪形曲線在動(dòng)力鋰電池組中的各電芯之間連續(xù)穿過，同時(shí)共形覆設(shè)在各電芯外壁與所述均溫膜接觸的區(qū)域上。

較為優(yōu)選的，在這些更為具體的實(shí)施方案中，所述電芯為圓柱形。

更為優(yōu)選的，所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面的接觸界面處分布有離型層。

在一些較為具體的實(shí)施方案中，所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面的接觸界面處分布有壓敏層。

其中，所述電芯可以為矩形體。

在一些實(shí)施方案中，所述壓敏膠層或離型層的厚度優(yōu)選為0.1～10μm；尤其優(yōu)選的，所述壓敏膠層或離型層的厚度＜5μm。

在一些實(shí)施方案中，所述壓敏膠層或離型層由覆設(shè)于所述均溫膜表面和/或所述電芯表面的壓敏膠或離型劑組成。

其中，所述壓敏膠可包括亞克力、硅膠和PU膠中的任意一種，但不限于此。

其中，所述離型劑包括硅油離型劑、氟塑離型劑中的任意一種，但不限于此。

較為優(yōu)選的，所述離型層或壓敏膠層還包含有導(dǎo)熱粉體，用以使所述離型層或壓敏膠層具有良好的導(dǎo)熱性。

優(yōu)選的，所述離型層或壓敏膠層包含10～90wt％導(dǎo)熱粉體。

其中，前述導(dǎo)熱粉體的粒徑優(yōu)選為5nm～5μm。

其中，所述導(dǎo)熱粉體可優(yōu)選自但不限于此氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、納米金剛石、抗氧化銅粉、鋁粉中的一種或兩種以上的組合。

在一些實(shí)施方案中，所述導(dǎo)熱層上還覆設(shè)有絕緣層。

較為優(yōu)選的，所述絕緣層的厚度為0.1～5μm。

進(jìn)一步的，所述絕緣層可以通過印刷、涂布、噴涂、旋涂中的至少一種方式形成于導(dǎo)熱層表面。

其中，所述絕緣膜的材質(zhì)可以為PET、PI、PDMS、PMMA、PE、PP和PC中的任一種或兩種以上的組合，且不限于此。

在一些實(shí)施方案中，所述動(dòng)力鋰電池組包含緊密排布的兩個(gè)以上電芯，該兩個(gè)以上電芯的外壁和/或上端面和/或下端面的至少局部區(qū)域與所述均溫膜接觸。

在一些較為具體的實(shí)施方案中，所述的均溫結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)均溫膜，該兩個(gè)均溫膜分別設(shè)置于所述動(dòng)力鋰電池組相背對(duì)的兩側(cè)，并分別與動(dòng)力鋰電池組中的各電芯的外側(cè)面相接觸。

在一些更為具體的優(yōu)選實(shí)施方案中，該兩個(gè)均溫膜均沿波浪形曲面連續(xù)延伸，并分別從動(dòng)力鋰電池組的相背對(duì)的兩側(cè)將各電芯的外壁包覆，且配合形成將各電芯外壁完全包裹的結(jié)構(gòu)。

在一些更為具體的實(shí)施方案中，所述均溫膜沿波浪形曲線在動(dòng)力鋰電池組中的各電芯之間連續(xù)穿過，同時(shí)共形覆設(shè)在各電芯外壁與所述均溫膜接觸的區(qū)域上。

進(jìn)一步的，所述均溫膜設(shè)于所述動(dòng)力鋰電池組的外殼內(nèi)，且所述均溫膜兩端還與所述外殼固定連接。

在一些較為優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述均溫膜還與散熱裝置和/或制冷裝置傳熱連接。

前述的散熱機(jī)構(gòu)可以選用業(yè)界已知的風(fēng)冷散熱裝置(例如風(fēng)扇等)、液冷散熱裝置(水冷或油冷散熱裝置)或半導(dǎo)體制冷片，當(dāng)然也可以是業(yè)界習(xí)用的散熱鰭等，但不限于此。藉此散熱機(jī)構(gòu)，可以通過所述均溫膜將動(dòng)力鋰電池組中過多的熱能迅速轉(zhuǎn)移出并散發(fā)，防止動(dòng)力鋰電池組內(nèi)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。

進(jìn)一步的，所述張緊裝置與均溫膜兩端固定連接。適用于本實(shí)用新型的張緊裝置可以是業(yè)界已知的機(jī)械式張緊裝置、電動(dòng)式張緊裝置、液壓或氣動(dòng)式張緊裝置等。優(yōu)選的，所述張緊裝置可在均溫膜的兩端沿均溫膜所在曲面或平面施以均勻的張力，從而使均溫膜與各電芯在接觸界面處實(shí)現(xiàn)完全的無縫貼合。

在前述的一些實(shí)施方案中，所述電芯可以是各種形態(tài)的，例如矩形體、圓柱形體等等。而相應(yīng)的，所述均溫膜可以在適當(dāng)?shù)耐饬ψ饔?如，以手工加壓或者模具加壓，或者也可以是張力裝置提供的一部分壓力)下，通過壓敏膠層與電芯表面(如上、下端面，外壁的局部或全部區(qū)域)緊密貼合。但為便于施加前述的外力，優(yōu)選在將各電芯組裝成具有緊湊結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組之前使均溫膜與各電芯結(jié)合，或者，優(yōu)選使均溫膜與已經(jīng)成型的動(dòng)力鋰電池組中各電芯暴露在動(dòng)力鋰電池組外部的表面區(qū)域貼合。

在前述的另一些實(shí)施方案中，所述電芯優(yōu)選為圓柱形的。其中，所述均溫膜可以在各電芯被組裝為具有緊湊結(jié)構(gòu)的動(dòng)力鋰電池組之前或者被組裝所述動(dòng)力鋰電池組的基本結(jié)構(gòu)(其中應(yīng)不含可能會(huì)阻止所述均溫膜在各電芯之間連續(xù)穿過的配件)之后與各電芯結(jié)合，并且對(duì)于各電芯外壁的粗糙度并無特別要求(只需肉眼觀察為光滑的即可)，通過前述的離型劑，一方面可以利用離型劑的潤(rùn)滑效果使所述均溫膜在各電芯之間順暢的連續(xù)穿過，另一方面也可以通過離型劑產(chǎn)生的一定的張力作用使所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面在接觸界面處更緊密的貼合，尤為重要的是，在使所述均溫膜在各電芯之間穿過后，只需通過前述的張緊裝置在所述均溫膜的兩端均勻施加一定的張力作用，即可使所述均溫膜張緊，消除均溫膜與電芯表面在接觸界面處可能存在的間隙，使所述均溫膜與相應(yīng)電芯表面在接觸界面處無縫貼合。這種方式簡(jiǎn)捷易操作，且均溫膜與各電芯之間可具有更大的、且基本一致的接觸面，因此具有更佳的均溫效果。

籍由本實(shí)用新型的前述設(shè)計(jì)，可以利用均溫膜中的具有良好導(dǎo)熱性能的導(dǎo)熱層使熱量在動(dòng)力鋰電池組內(nèi)的迅速傳導(dǎo)，快速消除各電芯之間的溫度差異(例如可以將動(dòng)力鋰電池組中各電芯間的溫度差值控制在5℃以下)，達(dá)成“均溫”效果，避免因各電芯之間的溫差過大而導(dǎo)致的一系列問題，從而得以優(yōu)化了動(dòng)力鋰電池組的工作性能，以及有效延長(zhǎng)了動(dòng)力鋰電池組的使用壽命。

如下將結(jié)合附圖及若干典型實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的解釋說明。

請(qǐng)參閱圖1所述為本實(shí)用新型第一實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用狀態(tài)示意圖，其中均溫膜1可置于圓柱形電芯兩側(cè)，各均溫膜的導(dǎo)熱面(導(dǎo)熱層)與電芯10側(cè)面接觸。在動(dòng)力鋰電池組電芯見溫度差異增大時(shí)，熱量通過導(dǎo)熱面均勻迅速的向外轉(zhuǎn)移和散發(fā)，達(dá)到各電芯均溫之效果。

請(qǐng)參閱圖2所示為本實(shí)用新型第二實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用狀態(tài)示意圖，其中均溫膜1沿S型軌跡從各圓柱形電芯之間穿過，其中均溫膜的導(dǎo)熱面(導(dǎo)熱層)將電芯10側(cè)面包裹。在動(dòng)力鋰電池組電芯見溫度差異增大時(shí)，熱量通過導(dǎo)熱面均勻迅速的向外轉(zhuǎn)移和散發(fā)，達(dá)到各電芯均溫之效果。

請(qǐng)參閱圖3所示為本實(shí)用新型第三實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用狀態(tài)示意圖，其中均溫膜1可置于圓柱形電芯兩側(cè)，兩個(gè)均溫膜的導(dǎo)熱面(導(dǎo)熱層)包覆各電芯10側(cè)面，且兩個(gè)均溫膜之間配合形成將各電芯外壁完全包裹的結(jié)構(gòu)。在動(dòng)力鋰電池組電芯見溫度差異增大時(shí)，熱量通過導(dǎo)熱面均勻迅速的向外轉(zhuǎn)移和散發(fā)，達(dá)到各電芯均溫之效果。

前述各實(shí)施例中，均溫膜的主體部分可與各電芯均置于動(dòng)力鋰電池組的殼體內(nèi)，其兩端可與所述殼體固定連接，也可以從殼體30中露出，并與外設(shè)的輔助散熱機(jī)構(gòu)或制冷裝置(風(fēng)冷、液冷或其它裝置)連接。

請(qǐng)參閱圖4所示為本實(shí)用新型第四實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用狀態(tài)示意圖，所述均溫膜與電芯經(jīng)前述第一、第二或第三實(shí)施例的方式緊密纏繞后，兩端連接張緊裝置24，并與風(fēng)冷散熱裝置21連接，如此可以通過所述均溫膜將動(dòng)力鋰電池組中過多的熱能及時(shí)轉(zhuǎn)移出并散發(fā)，防止動(dòng)力鋰電池組內(nèi)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。

請(qǐng)參閱圖5所示為本實(shí)用新型第五實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用狀態(tài)示意圖，所述均溫膜與電芯經(jīng)前述第一、第二或第三實(shí)施例的方式緊密纏繞后，兩端連接張緊裝置24，并液冷散熱裝置22連接，如此可以通過所述均溫膜將動(dòng)力鋰電池組中過多的熱能及時(shí)轉(zhuǎn)移出并散發(fā)，防止動(dòng)力鋰電池組內(nèi)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。

請(qǐng)參閱圖6所示為本實(shí)用新型第六實(shí)施例中一種均溫膜在動(dòng)力鋰電池組中的應(yīng)用狀態(tài)示意圖，所述均溫膜與電芯經(jīng)前述第一、第二或第三實(shí)施例的方式緊密纏繞后，兩端連接張緊裝置24，并與半導(dǎo)體制冷片23傳熱連接，如此可以通過所述均溫膜將動(dòng)力鋰電池組中過多的熱能及時(shí)轉(zhuǎn)移出并散發(fā)，防止動(dòng)力鋰電池組內(nèi)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。