本技術(shù)是有關(guān)于一種液冷式散熱板，特別是一種可用于鋰電池模組的液冷式散熱板。本技術(shù)還進一步有關(guān)于包含該液冷式散熱板的鋰電池模組。

背景技術(shù)：

1、鋰電池相關(guān)的研究提升了其在電壓、能量密度、充放電效率以及循環(huán)壽命等方面的能力，使鋰電池不論是在日常行動裝置、電動汽機車、甚至大型儲能系統(tǒng)的應(yīng)用上，均具占有極為重要的戰(zhàn)略地位。隨著鋰電池材料和結(jié)構(gòu)的持續(xù)開發(fā)，電池的能量密度也不斷在提高，較大的充放電電流伴隨而生的便是大量的熱能。

2、鋰電池模組是由上千甚至上萬個鋰電池單元緊密排列組成在一有限小空間內(nèi)，例如像車輛底盤的空間，鋰電池在充放電過程中快速且大量產(chǎn)生的熱容易因散熱效率不佳導(dǎo)致熱量蓄積，而使得整體鋰電池模組溫度快速上升，造成安全性問題。

3、鋰電池因其特性而受局限于一狹窄的最佳工作溫度范圍內(nèi)(約15℃～40℃)，當(dāng)溫度過低時會導(dǎo)致電池輸出功率降低，而當(dāng)溫度過高時，加速的放熱反應(yīng)可能會導(dǎo)致鋰電池材料腐蝕、電池退化，甚至導(dǎo)致熱失控的安全問題。

4、除了將鋰電池單元維持在最佳工作范圍，更大的難度是在于整體鋰電池模組或組成整體模組的各個小模組也都必須設(shè)法維持在最佳工作范圍。目前常用于鋰電池模組的熱管理系統(tǒng)有：空氣冷卻、間接液體冷卻、直接液體冷卻或浸沒式冷卻、相變冷卻、熱管或均熱板冷卻、以及上述方法的組合等方法。然而，就商業(yè)上應(yīng)用來說，考慮到成本、安全性、散熱能力、重量、配置空間等因素，只有氣冷式和液冷式被動散熱已被大量應(yīng)用在例如電動汽車的鋰電池模組散熱。然而，和傳統(tǒng)的氣冷技術(shù)相比，液體導(dǎo)熱效率至少是空氣的25倍以上，同體積液體所能帶走的熱量是同體積空氣的近3000倍。由于鋰電池模組內(nèi)的鋰電池單元通常是以緊密排列方式組成模組，氣冷式散熱并無法讓空氣有效率地流經(jīng)各鋰電池單元之間進行散熱，因此氣冷式的散熱效率已逐漸無法應(yīng)付現(xiàn)有緊密排列的、高能量密度的鋰電池模組，而液冷式散熱則因其冷卻液的高熱容量，散熱效率明顯優(yōu)于氣冷式散熱。

5、一般常見的液冷式散熱裝置或系統(tǒng)是指間接液冷式散熱，主要是利用冷卻液在與鋰電池單元或鋰電池模組直接接觸的散熱裝置管路或流道內(nèi)循環(huán)流動，將鋰電池產(chǎn)生的熱量帶走并散逸至模組之外。因此液冷式散熱裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計上不僅需要考慮鋰電池模組內(nèi)鋰電池單元之間散熱的有效性以及溫度的一致性，更需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乜紤]安全性以防止冷卻液外泄。

6、常見的鋰電池模組的鋰電池單元包括有圓柱形、方塊形以及板形(或片狀)。由圓柱形鋰電池單元組成鋰電池模組，以特斯拉電動汽車為例，其所使用的液冷式散熱裝置是通過兩片彎曲片狀液冷板來進行散熱。這兩片彎曲片狀液冷板兩端各設(shè)有進液口及出液口，用以注入冷卻液進行熱交換后再將熱量帶走。兩片彎曲片狀液冷板沿著緊密排列的圓柱形鋰電池單元的輪廓外形蜿蜒并緊密接觸各個圓柱形鋰電池單元的上、下半部。接觸電池上半部的液冷板與接觸電池下半部的液冷板其內(nèi)的冷卻液流向相反，以降低冷卻液在流經(jīng)路徑的前段與后段溫差問題。

7、方塊形或板形電池單元組成的模組，其液冷式散熱方式常見的是利用將數(shù)片液冷板分別鋪設(shè)在整體模組的各個表面，通過流經(jīng)液冷板內(nèi)的冷卻液流路來進行熱交換將模組的熱量帶走。而各電池單元之間則可利用導(dǎo)熱板、液冷管等來進行散熱以降低整體鋰電池模組的重量及成本。這種配置方式所使用的液冷板必須具有一定的剛性、不易變形或破裂，同時必須要有良好的冷卻效率。例如：在專利文獻cn111630708a所公開的一種用于電池模組的冷卻構(gòu)件，包括：由上板和下板，以及設(shè)置于上板和下板之間的支撐件所組合而成的冷卻構(gòu)件。在此專利中，上板和下板結(jié)合后，其間形成一容置空間用來配置支撐件。支撐件用來增加冷卻構(gòu)件整體的剛性，并支撐上板及下板，避免受外力而變形。支撐件可通過擠出成型方式來制作使其具有凹陷的冷卻液流道。雖然支撐件的流道設(shè)計可增加冷卻構(gòu)件的剛性以及其散熱效率，但是增加支撐件也意味著使整體冷卻構(gòu)件比一般兩片式的液冷板增加了相當(dāng)?shù)闹亓浚焕陔妱悠囕p量化的趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為能解決上述目前液冷式散熱板(或裝置/系統(tǒng))應(yīng)用于鋰電池模組所面臨到的剛性、散熱效率、整體重量、安全性等問題，本實用新型的目的是在于提供一種可用于鋰電池模組的液冷式散熱板，其是直接以一金屬片(例如：鎂合金或鋁合金)以一體成型方式制作成一散熱組件，再將兩片散熱組件相互對應(yīng)接合成具有液流腔室的液冷式散熱板。散熱組件的制造方式可采用一般傳統(tǒng)沖壓或擠壓等制造工法，或是采用鍛造方式來進行制造。在本實用新型所提出的液冷式散熱板通過在散熱組件的內(nèi)表面上形成復(fù)數(shù)個散熱柱以增加散熱面積并提高散熱效率。當(dāng)兩片散熱組件接合形成液冷式散熱板時，這些散熱柱便分布在液冷式散熱板的液流腔室內(nèi)。因此，當(dāng)液冷式散熱板外表面接觸到熱源后，可通過金屬的高熱傳導(dǎo)特性快速將熱傳導(dǎo)并分散到這些散熱柱，并通過與流經(jīng)這些散熱柱的冷卻液體來進行熱交換，將熱快速帶走。相較于一般沒有散熱柱的液冷式散熱板而言，本實用新型所提出的液冷式散熱板，由于存在于液流腔室內(nèi)的散熱柱而具有更大的散熱總面積可與冷卻液體接觸并進行熱交換，因此能顯著提高散熱效率。同時，當(dāng)兩片散熱組件相互對應(yīng)接合成液冷式散熱板時，來自兩片散熱組件的散熱柱可以相互頂觸，以此可作為支撐件，使液流腔室內(nèi)因具有許多支撐件(散熱柱)而使液冷式散熱板具有較強的抗外力沖擊能力而不致變形破損。再加上本實用新型的液冷式散熱板可采用激光融焊方式在微小面積上進行同質(zhì)材料的焊接，更能強化焊接處，使其不易因外力沖擊而破裂，導(dǎo)致冷卻液泄漏。因此，相較于一般用于鋰電池模組的液冷式散熱板而言，本實用新型的液冷式散熱板具有更高的散熱效率及抗變形破損特性，應(yīng)用于鋰電池模組散熱時也具有更高的安全性。

2、本實用新型所提出的一種可用于鋰電池模組的液冷式散熱板是直接以一體成型方式將一金屬片/塊制作成具有散熱柱的散熱組件，接著再將兩片散熱組件以其散熱柱相互對應(yīng)(或相互頂觸)的方式接合，以形成具有許多散熱柱分布于液流腔室內(nèi)的液冷式散熱板，而散熱柱便分布在液流腔室內(nèi)的兩側(cè)內(nèi)表面上，直接浸入在冷卻液體中并進行熱交換以達到加速散熱的目的。這樣的散熱柱結(jié)構(gòu)設(shè)計，可使本實用新型的液冷式散熱板與熱源接觸的兩面都具有較大的熱交換面積，能快速通過熱傳導(dǎo)方式，將來自液冷式散熱板兩側(cè)的熱源，分別快速熱傳導(dǎo)至各散熱組件的散熱柱，并與冷卻液體進行熱交換，以達到快速散熱。相較于不具有散熱柱的中空式液冷式散熱板，本實用新型的液冷式散熱板由于具有更大的總散熱面積，且這散熱柱的散熱面積系接浸入在冷卻液體中，因此散熱效率會更高。

3、根據(jù)一實施例，本實用新型提供一種可用于鋰電池模組的液冷式散熱板，其至少包括：兩片散熱組件、至少一個進液口以及至少一個出液口。所述散熱組件具有：矩形板體，包括內(nèi)表面以及相對的外表面。內(nèi)表面周邊的其中三邊設(shè)有適當(dāng)高度的u型邊框，且內(nèi)表面上設(shè)有復(fù)數(shù)個散熱柱。所述u型邊框的中間邊框高度約為兩側(cè)邊框高度的2倍，且散熱柱高度不高于u型邊框的兩側(cè)邊框。本實用新型的一種可用于鋰電池模組的液冷式散熱板是由兩片散熱組件，以內(nèi)表面相對的方式相互接合后焊接而成，且其中一個散熱組件的u型邊框的中間邊框接合于另一個散熱組件的u型邊框的開口，以組合形成液冷式散熱板，并具有一液流腔室；其中，所述散熱組件整體結(jié)構(gòu)包括散熱柱及u型邊框是以一金屬片以一體成型方式制造而成。該液冷式散熱板具有至少一個進液口，用以連接外部管路以供一冷卻液體進入液流腔室；以及具有至少一個出液口，用以連接外部管路以供該冷卻液體流出液流腔室；其中，進液口及出液口設(shè)置于液冷式散熱板的同一側(cè)或不同一側(cè)。

4、根據(jù)本實用新型的一實施例，所述的散熱組件整體結(jié)構(gòu)包括散熱柱及u型邊框是以一金屬片以一體成型方式制造而成，且所述金屬片為鎂合金或鋁合金。

5、根據(jù)本實用新型的一實施例，所述的液冷式散熱板是由兩個散熱組件，以內(nèi)表面相對的方式相互接合后，以激光焊接方式焊合。

6、根據(jù)本實用新型的一實施例，所述的液流腔室內(nèi)進一步包括至少一導(dǎo)流板。

7、根據(jù)本實用新型的一實施例，所述的液冷式散熱板，其用于板狀或片狀鋰電池模組的散熱，且該液冷式散熱板為一長度約為250mm–600mm、寬度約為150mm–450mm、厚度約為10mm–30mm的板形結(jié)構(gòu)。

8、根據(jù)本實用新型的一實施例，所述的冷卻液體為水。

9、根據(jù)一實施例，本實用新型提供一種鋰電池模組，其包含復(fù)數(shù)個上述任一實施例所述的液冷式散熱板，以及復(fù)數(shù)個片狀或板狀鋰電池，其中，所述的液冷式散熱板交錯設(shè)置于所述復(fù)數(shù)個片狀或板狀鋰電池之間。

10、根據(jù)本實用新型的一實施例所述的鋰電池模組，其中，相鄰的兩個液冷式散熱板之間至少包含一個片狀或板狀鋰電池。

11、根據(jù)本實用新型的一實施例所述的鋰電池模組，其中，相鄰的兩個液冷式散熱板之間包含兩個片狀或板狀鋰電池。