帶類魚鱗式翅片的導(dǎo)熱環(huán)帶及帶該導(dǎo)熱環(huán)帶的復(fù)合散熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及動力電池散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種帶類魚鱗式翅片的導(dǎo)熱 環(huán)帶及帶該導(dǎo)熱環(huán)帶的復(fù)合散熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 動力電池如裡離子電池能量密度高，體積小，循環(huán)壽命較長，在摩托車、電動汽車 上應(yīng)用潛力和市場很大。然而由于裡離子電池在充放電過程中溫度升高影響自身性能與循 環(huán)壽命，過高的溫度甚至引起熱失控，導(dǎo)致自燃、爆炸等事故，而常規(guī)的鉆酸裡電池溫度需 要控制在50攝氏度W內(nèi)，W避免熱失控，提高安全性。憐酸鐵裡電池的工作溫度雖然可W 提升到60攝氏度或更高，但隨著溫度進(jìn)一步上升，電池容量衰減明顯，在高溫下仍然會發(fā) 生熱失控和著火現(xiàn)象。因此動力裡離子電池散熱技術(shù)的研究和實施尤為迫切。
[0003] 散熱系統(tǒng)通常采取風(fēng)冷冷卻。風(fēng)冷散熱系統(tǒng)體積小，但是散熱效果非常有限。而 相變材料通常是石蠟材料具有相變過程吸收潛熱高、溫升小、化學(xué)穩(wěn)定性好、體積小、結(jié)構(gòu) 簡單、價格低廉等優(yōu)點，應(yīng)用在動力裡離子電池上能降低電池溫升速度、緩和熱沖擊，提高 電池壽命和穩(wěn)定性。但是相變材料導(dǎo)熱率低，不能迅速、均勻地傳熱。
[0004] 中國專利201210399617. 6公開了一種電池模塊，包括：多個方形電池單體；W及 限定了大致婉艇形狀的波紋翅片，所述波紋翅片帶有交替的直線段和頂部段，使得所述多 組電池單體中的至少一個設(shè)置在所述波紋翅片的限定在相鄰直線段之間的區(qū)域中。該專利 雖然具有一定的散熱效果，但動力電池向翅片傳熱沒有?？诘木o固機制，導(dǎo)致接觸縫隙和 接觸熱阻較大，中屯、向外傳熱具有較大溫差，不適合于帶有相變材料的動力電池裝置，也不 適合于圓柱形電池，同時因為具有額外婉艇形狀和結(jié)構(gòu)強度，導(dǎo)致散熱體積和重量都較大， 實際應(yīng)用性有限。 陽0化]中國專利200910039125. 4公開了一種帶有相變材料冷卻系統(tǒng)的動力電池裝置， 該裝置包括螺釘、若干電池單體、箱蓋通風(fēng)孔、電極連接軸、箱體頂蓋、側(cè)面通風(fēng)孔、框體；所 述的電池單體是W電池作為基體，外部加裝殼體；電池和殼體之間填充相變材料并采用絕 緣橡膠密封；電池箱體開設(shè)通風(fēng)孔散熱。該專利通過填充相變材料雖然緩和了電池發(fā)熱沖 擊，但是沒有解決相變材料導(dǎo)熱率低而導(dǎo)致散熱速度慢和溫度控制的缺點。
[0006] 中國專利201110345442. 6公開了一種L邸燈太陽花散熱器，包括圓形散熱座和若 干散熱罐片，在圓形散熱座的外圓上排列有散熱罐片，其特征在于：還包括散熱筋，在相鄰 兩個散熱罐片之間連接有散熱筋，所述散熱筋為弧形。所述散熱座由銅材料制成。該專利 的散熱罐片通過擠壓工藝制備而成，工藝相對復(fù)雜、耗時，且制得的散熱罐片重量過重，體 積龐大，不能用于對重量、體積要求高的如汽車等的動力電池系統(tǒng)。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種帶類魚鱗 式翅片的導(dǎo)熱環(huán)帶及帶該導(dǎo)熱環(huán)帶的復(fù)合散熱裝置。
[0008] 本實用新型的目的可W通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0009] 一種帶類魚鱗式翅片的導(dǎo)熱環(huán)帶，用于強化產(chǎn)熱器件對外部環(huán)境的散熱能力，所 述的導(dǎo)熱環(huán)帶包括包裹產(chǎn)熱器件的導(dǎo)熱環(huán)帶基體，該導(dǎo)熱環(huán)帶基體上設(shè)有多組沖壓一體成 型的類魚鱗翅片。依靠圓周緊固力，導(dǎo)熱環(huán)帶基體能與電池單體等產(chǎn)熱器件的壁面熱接觸 良好，類魚鱗翅片能增大產(chǎn)熱器件與外部環(huán)境的換熱面積，達(dá)到強化傳熱的目的，相比于擠 壓翅片而言，類魚鱗翅片結(jié)構(gòu)更為輕薄，體積和重量都比較小，適合于排列緊密的電池包系 統(tǒng)，同時，類魚鱗翅片通過導(dǎo)熱環(huán)帶基體直接沖壓而成，材料成本和制造成本都大大降低。
[0010] 所述的導(dǎo)熱環(huán)帶優(yōu)選為侶制環(huán)帶或侶合金制環(huán)帶，也可W為銅、鐵等導(dǎo)熱金屬材 料或石墨等非金屬導(dǎo)熱材料制成的環(huán)帶。
[0011] 所述的類魚鱗翅片的頭部折彎成曲面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱環(huán)帶基體上的沖壓孔呈矩形、圓 形、楠圓形或菱形，頭部折彎的類魚鱗翅片具有更低的硬度和緩沖性能，當(dāng)在外部猛烈沖撞 等極端情況下，類魚鱗翅片收到?jīng)_擊即可通過局部彎曲變形來降低沖擊強度和沖擊波的傳 播，再加上類魚鱗翅片與導(dǎo)熱環(huán)帶的一體式結(jié)構(gòu)也能有效減少產(chǎn)熱器件在單位面積收到的 沖擊力，從而多方面緩沖對產(chǎn)熱器件的撞擊強度，降低產(chǎn)熱器件破損的幾率，避免電池等產(chǎn) 熱器件刺破、短路、甚至爆炸，提高安全性能。
[0012] 所述的類魚鱗翅片在導(dǎo)熱環(huán)帶基體上呈錯排或順排設(shè)置，優(yōu)選為錯排設(shè)置，在強 化傳熱的同時，減低對導(dǎo)熱環(huán)帶本身結(jié)構(gòu)強度的影響，從而保證導(dǎo)熱環(huán)帶和電池充分接觸。
[0013] 一種帶有導(dǎo)熱環(huán)帶的復(fù)合散熱裝置，包括包裹電池單體的導(dǎo)熱環(huán)帶，W及套設(shè)在 導(dǎo)熱環(huán)帶外的外殼箱體，該外殼箱體與導(dǎo)熱環(huán)帶之間填充有相變材料。
[0014] 所述的導(dǎo)熱環(huán)帶與電池單體之間還填充有界面導(dǎo)熱材料。
[0015] 所述的界面導(dǎo)熱材料為W聚氨醋、有機娃、環(huán)氧樹脂或丙締酸為基體的導(dǎo)熱粘結(jié) 材料，其導(dǎo)熱率不小于0. 2W/m.k，能有效的消除導(dǎo)熱環(huán)帶與電池單體之間的空氣縫隙，從而 減小導(dǎo)熱熱阻；優(yōu)選的，所述的導(dǎo)熱粘結(jié)材料可W選自漢高、安品、瓦克、道康寧等供應(yīng)商供 應(yīng)的密封膠EA9189等。
[0016] 所述的相變材料為相變溫度為30~80°C的石蠟、脂肪酸或無機鹽相變材料。
[0017] 所述的相變材料為相變溫度為30~60°C的石蠟，其相變溫度范圍可根據(jù)實際情 況自行選定，具有一定的調(diào)節(jié)空間。
[0018] 所述的外殼箱體為侶箱體、銅箱體、鐵箱體、儀箱體或石墨箱體，或者其他高導(dǎo)熱 材料制成的箱體。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有W下優(yōu)點：
[0020] (1)傳熱強化效果優(yōu)異：本實用新型采用侶或侶合金作為導(dǎo)熱環(huán)帶基體，在導(dǎo)熱 環(huán)帶基體上部分沖壓得到一體成型的類魚鱗翅片，并將導(dǎo)熱環(huán)帶基體包裹產(chǎn)熱器件使類魚 鱗翅片向外伸展到外部環(huán)境中，從而可W增大產(chǎn)熱器件與外部環(huán)境的換熱面積，強化傳熱 效果；
[0021] (2)緩沖撞擊效果好、成本低：類魚鱗翅片結(jié)構(gòu)具有更低的硬度，且是通過導(dǎo)熱環(huán) 帶基體直接沖壓而成，當(dāng)在外部沖撞等極端情況下，類魚鱗翅片收到?jīng)_擊即可彎曲變形，從 而緩沖對產(chǎn)熱器件的撞擊強度，此外，導(dǎo)熱環(huán)帶的外形緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，侶材用量和體積都 很少，從而大大節(jié)省成本，特別適用于動力電池系統(tǒng)；
[0022] (3)將本實用新型的導(dǎo)熱環(huán)帶應(yīng)用于動力裡離子電池等的復(fù)合散熱裝置中，電池 與外殼箱體之間布置的相變材料在相變過程中吸熱而使電池最高溫度保持在相變烙點附 近，通過翅片結(jié)構(gòu)，可W加快熱量向相片材料的傳遞，從而降低了電池溫升，緩和熱沖擊，同 時與不帶導(dǎo)熱環(huán)帶的電池系統(tǒng)相比，帶有本實用新型的導(dǎo)熱環(huán)帶的復(fù)合散熱裝置的電池系 統(tǒng)的散熱效果更好，溫度分布更均勻。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的導(dǎo)熱環(huán)帶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為本實用新型的帶復(fù)合散熱裝置的電池包的結(jié)構(gòu)示意圖；
[00巧]圖3為6. 6W下帶有本實用新型的復(fù)合散熱裝置與一般散熱裝置的電池單體的傳 熱數(shù)值模擬圖；
[00%]圖4為8. 8W下帶有本實用新型的復(fù)合散熱裝置與一般散熱裝置的電池單體的傳 熱數(shù)值模擬圖；
[0027] 圖5為本實用新型實施例2中頭部折彎的導(dǎo)熱環(huán)帶的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖6為本實用新型實施例3中導(dǎo)熱環(huán)帶的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖7為本實用新型實施例8中帶類魚鱗翅片的電池裝置的溫度云圖；