一种均匀受热和冷却的锂电池组及其应用和其受热冷却方法与流程

本发明涉及锂电池技术领域，尤其是涉及一种均匀受热和冷却的锂电池组及其应用和其受热冷却方法。该电池组主要适用于电动汽车锂电池组，其功能主要为能配合散热和冷却系统充分均匀的对电池进行散热与冷却。

背景技术：

与传统汽车相比，动力电池是电动汽车的心脏，要耐得了高温、防得了水、受得住冻。而一旦电动汽车出了事，最先想到的就是“心脏”出了问题，那在这样的高温天气下，动力电池必须能静下“心”。动力电池工作电流大，产热量大，同时电池包处于一个相对封闭的环境，就会导致电池的温度上升。在寒冬天气下，电池也会受到很大的影响，导致电池性能明显下降。为避免这些弊端急需改善电池的加热和散热情况，使电池能够均匀受热和散热。

中国专利文献（公告日：2016年11月9日，公告号：CN 106099253A）公开了一种用于锂电池组的节能加热装置，属于锂电池加热技术领域。现有技术的锂电池加热效果差，难以保证每块锂电池受热均匀，锂电池局部过热会存在一定的安全隐患并且浪费能源。一种用于锂电池组的节能加热装置，包括用于加热锂电池的加热组件、与加热组件相连接的电源控制模块，本发明中各个缠绕锂电池的导线部相互独立并分别与电源控制模块相连接，根据锂电池组各个区域的温度差异，控制芯片可以对各个区域的导线部通入不同的电压，控制各个区域的加热件产热量。进而根据锂电池的温度变化情况，及时对相应的导线部进行断电，确保锂电池组的均匀受热，并且加热效率高，节省能源，结构简单合理，避免局部温度过高，防止出现安全隐患。

中国专利文献（公告日：2013年7月24日，公告号：CN203085710U）公开了一种锂电池组的温控装置，属于锂电池技术领域；包括由锂电池组成的锂电池组；其特征在于：在锂电池之间设有具有可折叠性能的电热膜。本实用新型通过在传统锂电池组的锂电池之间设置电热膜，有效地保证了锂电池的正常工作温度，使得锂电池在低温和严寒地区能够正常的使用，因此，拓宽了锂电池的应用范围，提高了锂电池组的安全性能，同时延长了锂电池组的使用寿命；由于采用了PTC电热膜做为加热材料，因此具有加热速度快、节约能源的优点；本实用新型采用一个电热膜对多个锂电池进行加热，因此保证了每块锂电池受热的均匀性，同时单个加热膜与多个加热膜相比，也极大地减少了控制开关的使用量，保证了温控装置的安全性能。

现有技术中为了提高电池受热和散热性能，采用了加热装置和电热膜等方案，上述技术方案在使用中虽然也起到了受热和散热功能，但是却存在结构复杂，起到的受热和散热效果有限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种全新的能够有效的配合受热和冷却系统对电池组内部进行降温和升温处理，充分均匀的对电池进行受热与冷却，受热和冷却效果显著，能有效增加电池组的使用寿命及安全性的均匀受热和冷却的锂电池组及其应用和其受热冷却方法。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种均匀受热和冷却的锂电池组，包括：电芯和加热/冷却系统，所述的加热/冷却系统内部设置有加热板/冷却板；所述的电芯设置在加热板/冷却板上，所述的电芯与加热板/冷却板之间设置有导热石墨层。该能均匀受热和冷却的锂电池组，在加热板/冷却板与电芯之间设置导热石墨层，通过导热石墨层对电池进行升温和降温。电池组需要加热时，导热石墨层通过配合加热系统将热量传给电芯，使电池无效受热，受热效果好；当电池组需要冷却时，导热石墨层通过配合冷却系统将电芯的热量带走，能够使电芯均匀散热，有效增加电池组的使用寿命及安全性。

作为优选，所述的导热石墨层为一导热石墨膜，所述的导热石墨层的一面贴覆在加热板/冷却板上，另一面贴覆在电芯上。导热石墨层优选导热石墨膜，这样的结构设置简单方便，而且受热、冷却效果好，成本低。

作为另一种优选，所述的导热石墨层为一复合导热石墨层，所述的导热石墨层包括绝缘层、石墨基体层和石墨烯层，所述的绝缘层、石墨基体层和石墨烯层相互之间设置有导热胶层，所述的石墨烯层的表面设置有导热胶层。当然，导热石墨层也可以是一复合导热石墨层，该复合导热石墨层包括有绝缘层、导热胶层、石墨基体层、导热胶层、石墨烯层和导热胶层，这样的结构使得电芯受热散热效果更好，整个电池组的使用寿命更长。

作为优选，所述的绝缘层与电芯贴合，所述的导热胶层与加热板/冷却板贴合。

作为优选，导热石墨层自电芯贴合面向电芯两端面延伸并与电芯两端部贴合。为了使电芯的受热冷却效果更好，导热石墨层延伸设置在电芯的两端。

作为优选，电芯与电芯相互之间设置有电热膜，所述的电热膜为PTC电热膜或碳纤维加热膜。设置电热膜，当温度过低时，能够有效保证锂电池的正常工作温度，使得锂电池的工作温度在短时间内得到快速的提升。

一种均匀受热和冷却的锂电池组在电动汽车上的应用，该电动汽车包括权利要求1-6任意一项所述的均匀受热和冷却的锂电池组。

一种均匀受热和冷却的锂电池组的受热冷却方法，该散热冷却方法包括：导热石墨膜安装在冷却系统或者加热系统的冷板或加热板上，并使其充分接触电芯表面，加热系统加热时通过导热石墨层配合加热系统将热量传给电芯，冷却系统冷却时通过导热石墨层配合冷却系统将电芯的热量带走。

本发明的有益效果是：该均匀受热和冷却的锂电池组，在加热板/冷却板与电芯之间设置导热石墨层，通过导热石墨层对电池进行升温和降温。电池组需要加热时，导热石墨层通过配合加热系统将热量传给电芯，使电池无效受热，受热效果好；当电池组需要冷却时，导热石墨层通过配合冷却系统将电芯的热量带走，能够使电芯均匀散热，有效增加电池组的使用寿命及安全性。该锂电池组应用到电动汽车上，使用寿命长，安全性高。而该锂电池组受热冷却方法简单，受热均匀冷却效果好。

附图说明

图1是本发明均匀受热和冷却的锂电池组的一种结构示意图；

图2是本发明均匀受热和冷却的锂电池组的另一种结构示意图；

图中：1、电芯，2、加热板/冷却板，3、导热石墨层，4、绝缘层，5、石墨基体层，6、石墨烯层，7、导热胶层，8、电热膜。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1所示的实施例中，一种均匀受热和冷却的锂电池组，包括：电芯1和加热/冷却系统，加热/冷却系统内部设置有加热板/冷却板2；电芯1设置在加热板/冷却板2上，电芯1与加热板/冷却板2之间设置有导热石墨层3。

导热石墨层3为一导热石墨膜，导热石墨膜的厚度0.1~3mm，本实施例中导热石墨膜的厚度为2.5mm，导热石墨层3的一面贴覆在加热板/冷却板2上，另一面贴覆在电芯1上。

导热石墨层3自电芯1贴合面向电芯两端面延伸并与电芯1两端部贴合。

电芯1与电芯1相互之间设置有电热膜8，电热膜8为PTC电热膜或碳纤维加热膜。

一种均匀受热和冷却的锂电池组在电动汽车上的应用，该电动汽车包括上述均匀受热和冷却的锂电池组。

一种均匀受热和冷却的锂电池组的受热冷却方法，该散热冷却方法包括：导热石墨膜安装在冷却系统或者加热系统的冷板或加热板上，并使其充分接触电芯表面，加热系统加热时通过导热石墨层配合加热系统将热量传给电芯，冷却系统冷却时通过导热石墨层配合冷却系统将电芯的热量带走。

实施例2：

在图2所示的实施例中，一种均匀受热和冷却的锂电池组，包括：电芯1和加热/冷却系统，加热/冷却系统内部设置有加热板/冷却板2；电芯1设置在加热板/冷却板2上，电芯1与加热板/冷却板2之间设置有导热石墨层3。

导热石墨层3为一复合导热石墨层，导热石墨层3包括绝缘层4、石墨基体层5和石墨烯层6，绝缘层的厚度为0.1~2mm，石墨基体的厚度为 50~100μm，石墨烯层厚度为50nm~50μm，绝缘层4、石墨基体层5和石墨烯层6相互之间设置有导热胶层7，导热胶层7厚度为 10~20μm，石墨烯层6的表面设置有导热胶层7。绝缘层4与电芯1贴合，导热胶层7与加热板/冷却板2贴合。

导热石墨层3自电芯1贴合面向电芯两端面延伸并与电芯1两端部贴合。

电芯1与电芯1相互之间设置有电热膜8，电热膜8为PTC电热膜或碳纤维加热膜。

一种均匀受热和冷却的锂电池组在电动汽车上的应用，该电动汽车包括上述能够均匀受热和冷却的锂电池组。

一种均匀受热和冷却的锂电池组的受热冷却方法，该散热冷却方法包括：导热石墨膜安装在冷却系统或者加热系统的冷板或加热板上，并使其充分接触电芯表面，加热系统加热时通过导热石墨层配合加热系统将热量传给电芯，冷却系统冷却时通过导热石墨层配合冷却系统将电芯的热量带走。

上述实施例所述的均匀受热和冷却的锂电池组，在电芯和加热板/冷却板之间设置导热石墨层，采用导热石墨层对电池进行升温和降温。主要将导热石墨层安装于冷却系统或者加热系统的冷板或加热板上，使其充分接触电芯表面来充分发挥导热石墨膜的导热功能。导热石墨膜又称为导热石墨片，散热石墨膜，石墨散热膜等等。采用导热石墨膜其表面可以与金属、塑胶、不干胶等其它材料组合以满足更多的设计功能和需要，可以有效地与加热板/冷却板以及电芯贴合。导热石墨层具有低热阻，热阻比铝低40%，比铜低20%； 重量轻：重量比铝轻25%，比铜轻75%；导热石墨层能平滑贴附在电芯任何平面和弯曲的表面，片层状结构可很好地适应任何表面，平面内具有1200 W/m-K范围内的超高导热性能，且能沿两个方向均匀导热。而且导热石墨层稳定性高，能够有效提高电池组的使用稳定性。同时，在电芯与电芯之间还设置有电热膜，当温度过低时，能够有效地保证锂电池的正常工作温度，使得锂电池在低温和严寒地区能够正常的使用，扩大了锂电池的应用范围，提高了锂电池组的安全性能，同时延长了锂电池组的使用寿命。电池组需要加热时，导热石墨层通过配合加热系统将热量传给电芯。电池组需要冷却时，导热石墨层通过配合冷却系统将电芯的热量带走。