具有散熱單元的電池組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及具有散熱單元的電池組，主體為能夠充電和放電的電芯單元或單元模塊（單元電池）的電池組，其所述的電池組具有以下結(jié)構(gòu)，包括電池組模塊，包括一個(gè)或多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元的寬度方向的兩個(gè)表面以及電池底部被U型散熱單元覆蓋，電池單元與電池單元之間通過散熱單元的面緊密貼合在一起，所述電池單元連接為電池組，電池組表面被U型散熱單元覆蓋；散熱單元以石墨烯及其石墨烯混合物作為熱量傳導(dǎo)媒介，將電池充電和放電過程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)的帶走，徹底解決電池在高倍率充放電過程中的散熱難的現(xiàn)象；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理以及輕便簡單，在尺寸和重量增加可以忽略的情況下，解決了現(xiàn)有技術(shù)中高倍率電池充放電時(shí)電池散熱問題，提高電池高倍率放電的有效時(shí)間，延長電池的使用壽命。
【專利說明】
具有散熱單元的電池組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉具有散熱單元的電池組，更具體的涉及一種包括電池單元和散熱單 元的電池組，該電池單元寬度方向的兩個(gè)面和底部覆蓋一層散熱單元，形成U型散熱單元； 每個(gè)電池單元通過其表面覆蓋的散熱單元緊密排列在一起組成電池組，電池組的外圍有附 散熱單元的面以及電池組底部再覆蓋一層散熱模片，形成大的U型散熱單元，通過與各電池 單元的散熱單元緊密接觸，將電池單元內(nèi)部的熱量及時(shí)導(dǎo)出電池組外部。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，二次電池作為一種清潔、輕便以及便攜移動式儲能方式，廣泛應(yīng)用于汽車， 電動車，航模，無人機(jī)等動力設(shè)備上，通常根據(jù)其使用設(shè)備的功率及續(xù)航需求，應(yīng)用其上電 池組通常由一個(gè)或多個(gè)電池單元通過串并聯(lián)的方式組合成動力設(shè)備需要的電池組。
[0003] 在設(shè)計(jì)和制造過程中由于其電子設(shè)備限制，電池組在尺寸和重量在滿足電子設(shè)備 功率及續(xù)航需求的條件下盡可能小，電池組通常以高密度的堆疊方式進(jìn)行組裝。因此，在電 池充電和放電期間，特別是高功率放電時(shí)，電池組產(chǎn)生大量的熱量無法快速有效的去除，各 電池單元內(nèi)部由于熱量堆積導(dǎo)致其內(nèi)部溫升差異較大，電池單元的各區(qū)域放電速率因溫升 差異而表現(xiàn)不一，電池單元局部區(qū)域放電不完全或者局部區(qū)域出現(xiàn)過放現(xiàn)象，導(dǎo)致電池單 元的放電時(shí)間縮短，由于長期在這種環(huán)境下使用電池單元之間的由于其溫度差異表現(xiàn)出來 的循環(huán)特性呈現(xiàn)較大的差異，造成各電池單元之間性能不均勻，導(dǎo)致電池組加速劣化，電池 組性能急劇下降。甚至發(fā)生起火或爆炸。
[0004] 目前，通常的處理方式大多采用在電池組外圍增加風(fēng)冷結(jié)構(gòu)或采用可流動性的冷 卻劑的冷卻系統(tǒng)將電池?zé)崃繋ё撸@種處理方式雖然有一定的效果，但對電池組體積以及 重量的增加也是非常龐大的，僅適用于固定能源站或者對重量或體積要求不高的設(shè)備上， 有很大的局限性，而且配套的冷卻系統(tǒng)造價(jià)高昂，屬定制類型，無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品通用化。
[0005] 因此非常需要從根本上解決上述問題的技術(shù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供具有散熱單元的電 池組。
[0007] 本實(shí)用新型的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 具有散熱單元的電池組，包括電池單元和散熱單元，每個(gè)電池單元的寬度方向兩 個(gè)面及其底部覆蓋一層散熱單元模塊，通過散熱模塊的良好熱傳導(dǎo)效應(yīng)，一方面將電池單 元各部分溫升趨于一致，另一方面將熱量通過電池單元底部的與電池組的散熱單元將電池 單元內(nèi)部的熱量及時(shí)導(dǎo)出電池組外部，提高電池組的冷卻效率，使電池組內(nèi)部各電池單元 的溫度保持一致，避免局部溫差照成的放電效率低以及電池單元劣化加速的問題。
[0009] 同時(shí)，所述電池組中的散熱單元為比較輕薄的薄膜，在體積和重量方面有很大的 優(yōu)越性，同時(shí)加工性能良好，可以根據(jù)電池組或電池單元的尺寸及形狀進(jìn)行任意裁切，提高 設(shè)計(jì)的靈活性和通用性，減少成本。
[0010]同時(shí)可以根據(jù)使用設(shè)備的動力需求以及空間限制，小型動力設(shè)備電池組可以直接 有2-24個(gè)電池單元組的電池組，大型的動力設(shè)備需要使用單個(gè)或多個(gè)電池組彼此連接構(gòu)成 大型的電池組。
[0011] 各電池單元可以是二次電池，例如鎳金屬氫化物二次電池或者鋰鋰二次電池，鋰 二次特別優(yōu)選的，因?yàn)殇嚩坞姵鼐哂懈吣芰棵芏群透唠妷骸?br>[0012] 散熱單元由石墨烯或石墨烯混合物組成，石墨烯混合物可以為石墨烯與銅、鋁、銀 等金屬納米顆粒組成。石墨烯為特別優(yōu)選，因?yàn)槭┢渚哂辛己玫膶?dǎo)熱系數(shù)。
[0013] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述散熱單元其膜片，結(jié)構(gòu)由石墨烯片或者以 銅、錯等金屬箱材為基材壓延而成的石墨稀片，厚度為其厚度IOym-lcm。
[0014] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述散熱單元覆蓋電池單元表面后呈連體U型 結(jié)構(gòu)。
[0015] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述散熱單元覆蓋電池單元寬度和底部三個(gè) 面。
[0016] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述覆蓋散熱單元的電池單元按照一定方式組 合成電池組時(shí)，各電池單元之間通過其散熱單元緊密接觸組合。
[0017] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述電池單元組合成電池組，其結(jié)構(gòu)為電池單 元寬度方向和底部方向再覆蓋一層U型的散熱單元。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中散熱單元采用石墨烯膜薄膜片，由于其獨(dú)特結(jié)構(gòu)， 將熱量均勻的分布在二維平面從而有效的將熱量轉(zhuǎn)移，保證組件在所承受的溫度下工作， 同時(shí)容易加工成適合任何表面的膜狀結(jié)構(gòu)，具有良好的產(chǎn)品通用性。通過對電池單元和電 池組進(jìn)行覆蓋散熱單元，電池在相同大功率放電條件下，采用散熱單元的電池組比不采用 散熱單元的電池組其溫度差l〇_15°C，電池組放電時(shí)間比原來增加15-20%，各電池單元的 溫度均勻性良好，而且體積重量增加量可以忽略，具有良好的實(shí)際應(yīng)用。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0020] 圖1為本實(shí)用新型具有散熱單元的電池組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為本實(shí)用新型具有散熱單元的電池組的電池單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 101、電池單元，102、電池單元表面覆蓋的散熱單元，103、電池組表面覆蓋的散熱 單元103。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，所描述的具體 實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0024] 請參閱圖1與圖2,分別為本實(shí)用新型具有散熱單元的電池組的結(jié)構(gòu)示意圖和電池 單元結(jié)構(gòu)示意圖。該電池組，包括電池單元101，電池單元表面覆蓋的散熱單元102，電池組 表面覆蓋的散熱單元103,該電池組表面覆蓋的散熱單元103呈U型結(jié)構(gòu)，與電池單元101上 覆蓋的散熱單元102緊密接觸，其寬度與電池單元101的寬度一致，長度為：電池單元高度*2 +電池單元厚度*n(n為電池單元的數(shù)量）。
[0025] 所述本實(shí)用新型具有高效率散熱的散熱單元，其結(jié)構(gòu)由石墨烯片或者以銅、鋁等 金屬箱材為基材壓延而成的石墨稀片，厚度為其厚度IOmi-lcm。
[0026] 所述本實(shí)用新型具有高效率散熱的電池單元101表面覆蓋散熱單元102,散熱單元 102將電池單元101寬度方向的兩個(gè)面和電池單元101的底部完全包裹覆蓋，呈U型結(jié)構(gòu)，其 寬度與電池單元101的寬度一致，長度為:電池單元高度*2+電池單元厚度。
[0027] 覆蓋散熱單元102的電池單元101，通過各電池單元101面上的三元單元102寬度方 向的面，緊密接觸，按照電池組組合后的電壓及容量要求。組合成電池組。
[0028]以下以提供具體的實(shí)施例和對比例對本實(shí)用新型的進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0029] 實(shí)施例電池組制作
[0030] 取型號為P9043150標(biāo)稱容量為5000mAh，持續(xù)放電倍率35C的聚合物鋰離子電芯12 只，其實(shí)際容量均為5020-5050mAh，將厚度為30μπι的石墨烯薄膜片，裁切成43*310mm規(guī)格的 散熱單元片，將散熱單元片呈U型狀粘附寬度方向的兩個(gè)面和底部，然后在將6只電池單元 以排列方式組合成6S1P的電池組2組，在電池組的側(cè)面（即原電池單元的寬度方向）和底部 再覆蓋一層散熱單元，其尺寸為43*355mm，與電池單元上的散熱單元緊密接觸。
[0031] 對比例電池組制作
[0032]選取與實(shí)施例組相同檔次和狀態(tài)的電池 12只，電池單元表面以及電池組不覆蓋散 熱單元，以實(shí)施例相同的組合方式組裝成相同規(guī)格的電池組2組。
[0033] 組合后其尺寸和重量如下表所示：
[0035]將實(shí)施例電池和對比例電池兩組并聯(lián)給總重量為7kg的四軸植保無人機(jī)上進(jìn)行飛 行的測試，放電至系統(tǒng)提升報(bào)警截止(室溫26°C)，其飛行后溫度，電壓，放電時(shí)間數(shù)據(jù)如下 表所示：

[0038]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍； 凡是依本實(shí)用新型所作的等效變化與修改，都被本實(shí)用新型權(quán)利要求書的范圍所覆蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 具有散熱單元的電池組，包括電池單元和散熱單元，所述電池單元上覆蓋一層散熱 單元，所述散熱單元將電池單元寬度方向的兩側(cè)和底部覆蓋形成U型散熱單元，電池單元按 照一定的排列順序通過寬度方向的散熱單元緊密接觸組合成電池組，電池組外圍在有一散 熱單兀與電池組底部和外側(cè)的散熱單兀包覆。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱單元的電池組，其特征在于:所述電池單元寬度方向的 表面以及電池底部被U型散熱單元覆蓋。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有散熱單元的電池組，其特征在于：附有U型散熱單元的電 池單元組裝成電池組時(shí)，各電池單元通過其表面的散熱單元緊密貼緊排列一起組成電池 組。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱單元的電池組，其特征在于:散熱單元由石墨烯組成的 導(dǎo)熱薄膜片，其厚度ΙΟμπι-lcm〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱單元的電池組，其特征在于:散熱單元的導(dǎo)熱薄膜片， 其結(jié)構(gòu)由石墨稀片或者以銅、錯等金屬箱材為基材壓延而成的石墨稀片。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述具有散熱單元的電池組，其特征在于：電池單元組合成電池組 后，在原電池單元寬度方向和底部方向再覆蓋一層U型的散熱單元。
【文檔編號】H01M10/6555GK205657144SQ201620359586
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月25日 公開號201620359586.5, CN 201620359586, CN 205657144 U, CN 205657144U, CN-U-205657144, CN201620359586, CN201620359586.5, CN205657144 U, CN205657144U
【發(fā)明人】羅開亮, 張永洪, 盧蕓東
【申請人】珠海光環(huán)新能源科技有限公司