本發(fā)明涉及電池，具體而言，涉及水冷板及應(yīng)用彈性制冷材料提高電池?zé)岚踩阅艿姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車的快速普及，消費(fèi)者和汽車廠商對電池安全問題越來越重視，動(dòng)力電池不僅是電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿碓春秃诵牧悴考?，也是其快速發(fā)展的主要技術(shù)壁壘。鋰電池以其高能量密度、高循環(huán)壽命、高環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在手機(jī)、電動(dòng)車、移動(dòng)電源等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2、彈性制冷是一種新型制冷技術(shù)，具有解決目前傳統(tǒng)制冷劑制冷和蒸汽壓縮制冷技術(shù)所存在的大部分問題的巨大應(yīng)用潛力，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的制冷技術(shù)之一。它具有環(huán)保、高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，在成本、制冷量和效率及可行性等方面具有可觀的優(yōu)勢。但應(yīng)用彈性制冷的彈熱器件在形變過程中占用空間大、材料使用壽命低，在實(shí)際應(yīng)用中仍然需要不斷改進(jìn)，因此，實(shí)現(xiàn)更加高效環(huán)保的固態(tài)制冷技術(shù)依舊是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種電池用水冷板，有利于保證電池的熱安全性能。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用彈性制冷材料提高電池?zé)岚踩阅艿姆椒ǎ摲椒商岣唠姵氐陌踩阅堋?/p>

3、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、一種電池用水冷板，包括水冷基板、入水口和出水口，所述水冷基板的材質(zhì)包括彈性制冷材料，所述入水口和所述出水口分居于所述水冷基板沿其長度方向的兩端，所述水冷基板的內(nèi)部設(shè)置有冷卻液通道，所述冷卻液通道從水冷基板的一端延伸至另一端，所述冷卻液通道具有一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)所述冷卻液通道呈均勻分布；所述水冷板具有波浪構(gòu)型。

5、一些實(shí)施方式中，所述彈性制冷材料包括銅鋅鋁復(fù)合材料、鎳鈦復(fù)合材料、鎳鈦銅復(fù)合材料、鐵鈀復(fù)合材料、鐵銦鈀復(fù)合材料、鐵銠復(fù)合材料和鎳錳銦鈷復(fù)合材料中的至少一種。

6、一些實(shí)施方式中，所述水冷基板的材質(zhì)包括cu68.13zn15.74al16.13、cu68zn16al116、ni50ti50、ni32.5ti50.4cu12.6、fe68.8pd31.2、fe49rh51、ni45mn36.4in13.6co5中的一種或多種。

7、一些實(shí)施方式中，還包括水循環(huán)裝置，所述水循環(huán)裝置的出水端連接所述水冷基板的入水口，所述水循環(huán)裝置的進(jìn)水端連接所述水冷基板的出水口，循環(huán)液在所述水循環(huán)裝置中進(jìn)行冷卻，以提供冷卻液。

8、一些實(shí)施方式中，所述水冷基板包括中間層、第一端層和第二端層，所述第一端層和所述第二端層分居于所述中間層的兩側(cè)。

9、一些實(shí)施方式中，所述中間層為cu68.13zn15.74al16.13和/或cu68zn16al116，所述第一端層和所述第二端層各自獨(dú)立為ni50ti50、ni32.5ti50.4cu12.6、fe68.8pd31.2、fe49rh51和ni45mn36.4in13.6co5中的任意一種。

10、一種應(yīng)用彈性制冷材料提高電池?zé)岚踩阅艿姆椒?，包括以下步驟：

11、(a)通過建立模型和理論分析，確定彈性制冷材料在應(yīng)力作用下的溫度變化的關(guān)系式(1)；

12、關(guān)系式(1)：其中，h是熱系數(shù)，λ是表面積，text是環(huán)境溫度，t是彈性制冷材料的溫度，l是彈性制冷材料的長度，γ是根據(jù)方程(1)確立的彈熱常數(shù)；；

13、獲取關(guān)系式(2)：t0為彈性制冷材料初始狀態(tài)的溫度，l0為彈性制冷材料初始狀態(tài)的長度，，lf為彈性制冷材料的拉伸長度；tf為彈性制冷材料形變時(shí)產(chǎn)生的溫度；c是根據(jù)方程(2)獲取的彈性制冷材料的熱容；

14、獲取關(guān)系式(3)：rc是彈性制冷材料的制冷能力，γ是彈熱常數(shù)，t是彈性制冷材料的溫度，c是彈性制冷材料的熱熔，δl為彈性制冷材料的形變量；

15、獲取關(guān)系式(4)：δtadi為絕熱溫變，δs為等溫熵變，t為環(huán)境溫度溫度，c為彈性制冷材料在受到恒定應(yīng)力作用下的比熱容；

16、獲取關(guān)系式(8)：ccop，mat是彈性制冷材料的固態(tài)彈性制冷性能，q為循環(huán)過程中的制冷量，w為循環(huán)過程中的輸入功；

17、(b)測試不同材質(zhì)的彈性制冷材料樣品對制冷效能的影響，獲取多個(gè)性能參數(shù)；將不同材質(zhì)的彈性制冷材料制成樣品并進(jìn)行測試，以驗(yàn)證步驟(a)的模型的準(zhǔn)確性；通過步驟(b)可對步驟(a)的關(guān)系式進(jìn)行驗(yàn)證及矯正；

18、(c)將矯正后的彈性制冷材料的關(guān)系式應(yīng)用至電池中，，通過實(shí)際測試以進(jìn)行驗(yàn)證；所述彈性制冷材料制作成水冷板，用于電池中以進(jìn)行降溫。

19、一些實(shí)施方式中，所述關(guān)系式(4)中，δs經(jīng)過關(guān)系式(5)獲得：

20、關(guān)系式(5)：t0是由關(guān)系式(6)獲得；

21、關(guān)系式(6)：

22、其中，q為彈性制冷材料相變過程的潛熱，ms是馬氏體相變開始的溫度；af是奧氏體相變結(jié)束的溫度；

23、當(dāng)相變呈現(xiàn)的彈熱效應(yīng)為一階類型時(shí)，δs經(jīng)過關(guān)系式(7)獲得；

24、關(guān)系式(7)：δε代表形變量；σ代表單軸應(yīng)力；t是實(shí)驗(yàn)溫度。

25、一些實(shí)施方式中，所述水冷板包括水冷基板、入水口和出水口，所述水冷基板的材質(zhì)包括彈性制冷材料，所述入水口和所述出水口分居于所述水冷基板沿其長度方向的兩端，所述水冷基板的內(nèi)部設(shè)置有冷卻液通道，所述冷卻液通道從水冷基板的一端延伸至另一端，所述冷卻液通道具有一個(gè)或多個(gè)，多個(gè)所述冷卻液通道呈均勻分布；所述水冷板具有波浪構(gòu)型。

26、一些實(shí)施方式中，所述彈性制冷材料包括銅鋅鋁復(fù)合材料、鎳鈦復(fù)合材料、鎳鈦銅復(fù)合材料、鐵鈀復(fù)合材料、鐵銦鈀復(fù)合材料、鐵銠復(fù)合材料和鎳錳銦鈷復(fù)合材料中的至少一種。

27、一些實(shí)施方式中，所述水冷板還包括水循環(huán)裝置，所述水循環(huán)裝置的出水端連接所述水冷基板的入水口，所述水循環(huán)裝置的進(jìn)水端連接所述水冷基板的出水口，循環(huán)液在所述水循環(huán)裝置中進(jìn)行冷卻，以提供冷卻液。

28、一些實(shí)施方式中，所述銅鋅鋁復(fù)合材料包括cu68.13zn15.74al16.13和cu68zn16al116；所述鎳鈦復(fù)合材料包括ni50ti50；所述鎳鈦銅復(fù)合材料包括ni32.5ti50.4cu12.6；所述鐵鈀復(fù)合材料包括fe68.8pd31.2；所述鐵銠復(fù)合材料包括fe49rh51；所述鎳錳銦鈷復(fù)合材料包括ni45mn36.4in13.6co5。

29、一些實(shí)施方式中，所述水冷基板包括中間層、第一端層和第二端層，所述第一端層和所述第二端層分居于所述中間層的兩側(cè)；所述中間層為cu68.13zn15.74al16.13和/或cu68zn16al116，所述第一端層和所述第二端層各自獨(dú)立為ni50ti50、ni32.5ti50.4cu12.6、fe68.8pd31.2、fe49rh51和ni45mn36.4in13.6co5中的任意一種。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

31、(1)本發(fā)明的電池用水冷板，有利于更好地降溫，可保障電池的安全性能，延長使用壽命。

32、(2)本發(fā)明根據(jù)動(dòng)力電池的實(shí)際結(jié)構(gòu)，考慮彈熱材料的原理、種類，進(jìn)行相關(guān)器件設(shè)計(jì)。具體包括根據(jù)彈熱效應(yīng)的基本原理，通過其材料表征方法，歸納總結(jié)，并通過相關(guān)檢測進(jìn)行測試表征，分別以鎳鈦基、銅基、鐵基、鐵磁體形狀記憶合金以及彈性聚合物作為彈熱材料，實(shí)現(xiàn)固態(tài)制冷的研究目的，進(jìn)而解決動(dòng)力電池?zé)岚踩嚓P(guān)問題，可以從根本上對鋰離子電池的改進(jìn)起到指導(dǎo)性作用。

33、(3)用彈性制冷材料制備的零部件可獲得更佳的降溫效果，可以直接從機(jī)理上指導(dǎo)鋰離子電池的改進(jìn)，有助于提高鋰離子電池的壽命和安全性，進(jìn)一步促進(jìn)其商業(yè)化應(yīng)用。使用彈性制冷的零部件不會(huì)增加設(shè)備的重量和尺寸，而且可以延長其使用壽命，進(jìn)而可以形成經(jīng)驗(yàn)分析模型，應(yīng)用于電動(dòng)車和動(dòng)力電池相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。