一种自散热的耐高温型锂电芯散热结构的制作方法

1.本发明涉及锂电芯的技术领域，具体为一种自散热的耐高温型锂电芯散热结构。


背景技术：

2.锂电芯是一类由锂金属或锂合金为正/负极负极材料、使用非水电解质水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展，锂电芯已经成为了主流，而软包锂电芯就是锂电芯中常用的一种。
3.如公开号为cn210576036u一种耐高温手机电池，包括锂电芯本体，所述锂电芯本体包括镍钴锰酸锂电芯，所述镍钴锰酸锂电芯的外侧包覆有一层隔膜，所述镍钴锰酸锂电芯的一侧连接有手机电池正极耳和手机电池负极耳，所述手机电池正极耳和手机电池负极耳与镍钴锰酸锂电芯之间连接，所述镍钴锰酸锂电芯的外侧设置有电池护框，所述手机电池正极耳和手机电池负极耳的外侧设置有绝缘片，所述绝缘片嵌在电池护框内，所述电池护框以及隔膜的外侧缠绕有铝塑包装薄膜，该耐高温手机电池，产生的热量快速传递到石墨烯散热层进行散热。
4.外用锂电芯在使用该专利结构进行散热的过程中，由于该专利使用固体作为热传导介质，在锂电芯充电时锂电芯会持续不断的产生热量，而传导介质由于长时间进行热量传导自身温度不断升高，受自身温度影响热导效率降低，进而使得锂电芯在充电时处于高温状态，进而增加了锂电芯充电时的危险性，同时在进行热传导的过程中，由于传导介质对热量的吸收散发，锂电芯保护壳的各部分会产生一定的温度差，再配合锂电芯受热膨胀形变带动锂电芯发生一定程度的形变，会对锂电芯外壳造成一定损伤降低锂电芯外壳的强度，最终使得锂电芯的使用寿命减少。
5.因此，确有必要提出一种自散热的耐高温型锂电芯散热结构，以便于解决上述中提出的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种自散热的耐高温型锂电芯散热结构，以解决上述背景技术提出的目前市场上的锂电芯在充电进行自散热时，由于传导介质进行热传导时导致锂电芯保护壳的各部分产生一定的温度差，且传导介质由于长时间进行热传导热导效率降低的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自散热的耐高温型锂电芯散热结构，包括锂电芯，所述锂电芯的外周侧包裹装设有外壳，所述外壳具良好导热性，所述锂电芯外周壁上包裹有绝缘导热层，所述外壳内填充有冷却液；还包括：若干储存孔，若干所述储存孔开设于外壳的外周壁上，且若干储存孔均匀分布在外壳的外周壁上，所述储存孔内设有散热组件；
隔热板，所述外壳内壁与锂电芯之间固定设有隔热板，所述隔热板包裹在锂电芯的外周侧，所述隔热板的板壁内开设有若干通孔，所述通孔内设有密封组件。
8.通过采用上述技术方案，在锂电芯充电的过程中，锂电芯缓慢产生热量时，与锂电芯接触的冷却液吸收锂电芯产生的热量进而降低锂电芯的热量，在锂电芯快速产生热量时，由于锂电芯受热产生的形变进而带动密封组件打开，隔热板两侧的冷却交汇增强冷却液的吸热速率，在锂电芯持续产生高温时，由于部分冷却液吸收热量气化，外壳内的压力增大推动散热组件展开配合外壳和导热杆的作用快速吸收散发冷却液中的热量，进而使气化的冷却液重新液化回用，从而进一步增强冷却液对锂电芯的散热效率，本装置可根据锂电芯的自身情况自动对冷却液的散热速率进行调整，且通过冷却液可同时从锂电芯各部分的外壁上吸收热量冷却效果稳定，进而使锂电芯各部分位置处于一个稳定的范围内。
9.优选的，所述散热组件包括散热板，所述散热板滑动穿设于对应的储存孔内，所述散热板位于对应储存孔内的一端固定连接有限位板，且限位板与对应的储存孔内壁滑动连接，所述限位板内的外周壁上开设有放置槽，且放置槽内装设有密封填料。
10.通过采用上述技术方案，通过限位杆将散热板限位在储存孔内，并通过密封填料增加限位板与储存孔内壁之间的密封性，进而使得外壳内的气体可以推动或拉动散热板在储存孔内滑动，方便了散热板在储存孔内的伸缩。
11.优选的，所述散热板的外周侧套设有软质环，所述软质环的外环比与对应储存孔的内壁固定连接，且软质环的内环壁与对应散热板的外周壁过盈配合，所述软质环内开设有储存槽，所述软质环的外环比上固定穿设有导管，所述储存槽内与对应的储存孔内通过若干导管相连通。
12.通过采用上述技术方案，在散热板移动时会推动气体有导管进入储存槽内，进而带动软质环形变，软质环与散热板紧密贴合在一起，进一步增强软质环与储存孔内壁之间的密封性，避免了储存孔内的空气由外壳内散发到外壳外。
13.优选的，所述散热板内开设有若干通风孔，且若干通风孔均匀的分布在散热板的半面上，所述通孔的两端开口内固定设有过滤板，所述通风孔内设有转轴，且转轴的两端分别与对应的两个过滤板固定连接，所述转轴外周侧的中间位置处通过轴承转动套设有叶轮，所述转轴的外周壁上装设有发条，且发条位于叶轮内，所述发条的两端分别与对应转轴的外周壁和对应的叶轮固定。
14.通过采用上述技术方案，过滤板的设置可避免通风孔内壁附着灰尘，在外界气流由强转弱时发条带动叶轮反转将堵在过滤板灰尘推出，避免散热板外周壁和通风孔内壁上附着灰尘影响散热板散发热量。
15.优选的，所述散热板表面设置有相变材料散热层，所述相变材料散热层为平均相对分子质量为1000的聚乙二醇。其中，聚乙二醇为有机固固相变材料（固态有序的分子连接结构变成固态无序的分子连接结构），且其相变温度会随着聚合度的增加而升高，因此，其平均相对分子质量不能太高也不能过低，当达到其相变温度（37~41℃）时，会发生固-固相变，吸收热量，从而提高电芯的散热性能。
16.优选的，所述散热板表面还设置有石墨烯散热层，且所述石墨烯散热层的热扩散系数为2000mm2/s-2500mm2/s，所述石墨烯散热层的导热系数为3000w/(m*k)-3500w/(m*k)；石墨烯具有极佳的导热散热性能，其导热率比银要强10倍，通过增设石墨烯散热层，其
能够将相变材料散热层吸收的热量快速的传导出去，避免热量积聚，这样要比单一设置相变材料散热层的散热效果更佳。因此，本技术通过石墨烯散热层+相变材料散热层的双重导热散热层设置，能够进一步提高电芯的散热性能。
17.优选的，所述相变材料散热层围绕所述散热板表面呈回形结构设置并形成第一回形结构，所述石墨烯散热层围绕所述所述散热板表面呈回形结构设置并形成与所述第一回形结构相嵌合的第二回形结构，且所述相变材料散热层和所述石墨烯散热层的厚度相同，并在同一水平面上。这样的设置可以降低双散热层因层叠设置的整体厚度，同时可以使相变材料散热层和石墨烯散热层均可以与外壳直接接触，进而进一步提高散热效果。
18.优选的，所述密封组件包括固定板，所述固定板固定设于对应的通孔内，所述固定板的中间位置处穿设有塞子，所述塞子是由限位盘、连接杆和软质塞一体浇筑制成，所述软质塞位于对应的固定板内，且软质塞与对应的固定板过盈配合，所述限位盘与对应的固定板之间设有第一弹簧，且第一弹簧的两端分别与对应的限位盘和对应的固定板固定连接，所述通孔内穿设有支撑杆，且支撑杆的一端与软质塞固定连接，所述支撑杆与锂电芯的外周壁之间设有弹性件。
19.通过采用上述技术方案，通过第一弹簧对塞子的拉动配合软质塞的形变，增强塞子对固定板孔洞密封的稳定性，方便了锂电芯对支撑杆的推动。
20.优选的，所述限位盘的外周壁上固定装设有密封环，且密封环的外环壁与对应的通孔内壁过盈配合，所述密封环横截面的形状为梯形设置。
21.通过采用上述技术方案，在不受外力作用的情况下，密封环展开与通孔内壁贴合在一起，进一步增强固定板对通孔的密封。
22.优选的，所述弹性件是由第二弹簧、第一软质块和第二软质块一体浇筑制成，且第一软质块和第二软质块固定设于第二弹簧的两端，所述第一软质块与对应支撑杆的另一端固定连接，且第二软质块与锂电芯的外周壁过盈配合。
23.通过采用上述技术方案，通过第二弹簧的形变作用方便了锂电芯形变后从各个角度进行支撑杆的推动，并通过第二软质块的阻隔避免第二弹簧的端口划伤锂电芯表面，增强了第二弹簧压缩时的安全性。
24.优选的，所述支撑杆的外周壁上滑动套设有支架，所述支架是由圆环与圆环两端固定装设的圆杆一体浇筑制成，且每个圆杆远离对应圆环的一端与对应的固定板固定连接。
25.通过采用上述技术方案，通过支架对支撑杆的滑动轨迹进行限位支撑，避免支撑杆在滑动过程中产生角度倾斜影响装置使用。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可根据锂电芯的自身情况自动对冷却液的散热速率进行调整，且通过冷却液可同时从锂电芯各部分的外壁上吸收热量冷却效果稳定，进而使得锂电芯各部分位置处于一个相对稳定的范围内，其具体内容如下；1、设置有外壳、内壳和散热板，本装置可根据锂电芯使用或是充电时产生热量的速率，通过散热板、固定板和塞子调整冷却液的吸热速率和外壳的散热速率，进而调整冷却液对锂电芯的吸热速率，且通过冷却液可同时从锂电芯各部分的外壁上吸收热量冷却效果稳定，进而使锂电芯各部分位置处于一个稳定的范围内；2、设置有散热板、叶轮过滤板，进入散热孔内的气流由过滤板将气体中的灰尘去
除并同时带动叶轮转动压缩发条，在气流减弱时发条带动气流反向流动将堵在过滤板上的杂质推出，而附着与散热板外周壁上的灰尘可在散热板缩入储存孔时有储存孔的边角刮除，进而防止外界空气中的灰尘附着在散热板外周壁和通孔内壁上从而影响散热板的散热效率。
附图说明
27.图1为本发明外壳内的结构示意图；图2为本发明图1中a处的放大结构示意图；图3为本发明图1中b处的放大结构示意图；图4为本发明的整体结构示意图；图5为本发明塞子的整体结构示意图；图6为本发明支架的安装结构示意图；图7为本发明散热板的整体结构示意图；图8为本发明通孔的内部结构示意图；图9为本发明导管的安装结构示意图。
28.图中：1、锂电芯；2、外壳；3、储存孔；4、散热组件；41、散热板；42、限位板；43、放置槽；44、密封填料；45、软质环；46、储存槽；47、导管；48、通风孔；49、过滤板；410、转轴；411、叶轮；412、发条；5、隔热板；6、通孔；7、密封组件；71、固定板；72、塞子；721、限位盘；722、连接杆；723、软质塞；73、第一弹簧；74、支撑杆；75、弹性件；751、第二弹簧；752、第一软质块；753、第二软质块；76、密封环；77、支架；771、圆环；772、圆杆；8、导热杆。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1、图2、图4及图9，本发明提供一种自散热的耐高温型锂电芯散热结构，包括锂电芯1，锂电芯1的外周侧包裹装设有外壳2，外壳2具良好导热性，锂电芯1外周壁上包裹有绝缘导热层，外壳2内填充有冷却液，冷却液使用时的蒸发点处于0-40摄氏度之间；还包括：若干储存孔3，若干储存孔3开设于外壳2的外周壁上，且若干储存孔3均匀分布在外壳2的外周壁上，储存孔3内设有散热组件4。散热组件4包括散热板41，散热板41滑动穿设于对应的储存孔3内。散热板41的外周侧套设有软质环45，软质环45的外环比与对应储存孔3的内壁固定连接，且软质环45的内环壁与对应散热板41的外周壁过盈配合，软质环45内开设有储存槽46，软质环45的外环比上固定穿设有导管47，储存槽46内与对应的储存孔3内通过若干导管47相连通。在散热板41移动时会推动气体有导管47进入储存槽46内，进而带动软质环45形变，软质环45与散热板41紧密贴合在一起，进一步增强软质环45与储存孔3内壁之间的密封性。
31.根据图1、图2、图4及图8所示，散热板41内开设有若干通风孔48，且若干通风孔48均匀的分布在散热板41的半面上，通孔6的两端开口内固定设有过滤板49，通风孔48内设有
转轴410，且转轴410的两端分别与对应的两个过滤板49固定连接，转轴410外周侧的中间位置处通过轴承转动套设有叶轮411，转轴410的外周壁上装设有发条412，且发条412位于叶轮411内，发条412的两端分别与对应转轴410的外周壁和对应的叶轮411固定。过滤板49的设置可避免通风孔48内壁附着灰尘，在外界气流由强转弱时发条412带动叶轮411反转将堵在过滤板49灰尘推出。
32.根据图2及图7所示，散热板41位于对应储存孔3内的一端固定连接有限位板42，且限位板42与对应的储存孔3内壁滑动连接，限位板42内的外周壁上开设有放置槽43，且放置槽43内装设有密封填料44。通过限位杆将散热板41限位在储存孔3内，并通过密封填料44增加限位板42与储存孔3内壁之间的密封性，进而使得外壳2内的气体可以推动或拉动散热板41在储存孔3内滑动。
33.进一步，散热板41表面设置有相变材料散热层，相变材料散热层为平均相对分子质量为1000的聚乙二醇。其中，聚乙二醇为有机固固相变材料（固态有序的分子连接结构变成固态无序的分子连接结构），且其相变温度会随着聚合度的增加而升高，因此，其平均相对分子质量不能太高也不能过低，当达到其相变温度（37~41℃）时，会发生固-固相变，吸收热量，从而提高电芯的散热性能。
34.进一步，散热板41表面还设置有石墨烯散热层，且石墨烯散热层的热扩散系数为2000mm2/s-2500mm2/s，石墨烯散热层的导热系数为3000w/(m*k)-3500w/(m*k)；石墨烯具有极佳的导热散热性能，其导热率比银要强10倍，通过增设石墨烯散热层，其能够将相变材料散热层吸收的热量快速的传导出去，避免热量积聚，这样要比单一设置相变材料散热层的散热效果更佳。因此，本技术通过石墨烯散热层+相变材料散热层的双重导热散热层设置，能够进一步提高电芯的散热性能。
35.进一步，相变材料散热层围绕散热板41表面呈回形结构设置并形成第一回形结构，石墨烯散热层围绕散热板41表面呈回形结构设置并形成与第一回形结构相嵌合的第二回形结构，且相变材料散热层和石墨烯散热层的厚度相同，并在同一水平面上。这样的设置可以降低双散热层因层叠设置的整体厚度，同时可以使相变材料散热层和石墨烯散热层均可以与外壳直接接触，进而进一步提高散热效果。
36.根据图1、图3、图4及图5所示，隔热板5，外壳2内壁与锂电芯1之间固定设有隔热板5，隔热板5包裹在锂电芯1的外周侧，隔热板5的板壁内开设有若干通孔6，通孔6内设有密封组件7。密封组件7包括固定板71，固定板71固定设于对应的通孔6内，固定板71的中间位置处穿设有塞子72，塞子72是由限位盘721、连接杆722和软质塞723一体浇筑制成。限位盘721的外周壁上固定装设有密封环76，且密封环76的外环壁与对应的通孔6内壁过盈配合，密封环76横截面的形状为梯形设置。在不受外力作用的情况下，密封环76展开与通孔6内壁贴合在一起，进一步增强固定板71对通孔6的密封。
37.根据图3及图5所示，软质塞723位于对应的固定板71内，且软质塞723与对应的固定板71过盈配合，限位盘721与对应的固定板71之间设有第一弹簧73，且第一弹簧73的两端分别与对应的限位盘721和对应的固定板71固定连接，通孔6内穿设有支撑杆74，且支撑杆74的一端与软质塞723固定连接。通过第一弹簧73对塞子72的拉动配合软质塞723的形变，增强塞子72对固定板71孔洞密封的稳定性。
38.根据图图3及图6所示，支撑杆74的外周壁上滑动套设有支架77，支架77是由圆环
771与圆环771两端固定装设的圆杆772一体浇筑制成，且每个圆杆772远离对应圆环771的一端与对应的固定板71固定连接。通过支架77对支撑杆74的滑动轨迹进行限位支撑，避免支撑杆74在滑动过程中产生角度倾斜影。
39.根据图3所示，支撑杆74与锂电芯1的外周壁之间设有弹性件75。通过第一弹簧73对塞子72的拉动配合软质塞723的形变，增强塞子72对固定板71孔洞密封的稳定性。通过第二弹簧751的形变作用方便了锂电芯1形变后从各个角度进行支撑杆74的推动，并通过第二软质块753的阻隔避免第二弹簧751的端口划伤锂电芯1表面。
40.综上所述，在锂电芯1充电的过程中，锂电芯1缓慢产生热量时，与锂电芯1接触的冷却液吸收锂电芯1产生的热量进而降低锂电芯1的热量，在锂电芯1快速产生热量时，由于锂电芯1受热产生的形变进而带动密封组件7打开，隔热板5两侧的冷却交汇增强冷却液的吸热速率，在锂电芯1持续产生高温时，由于部分冷却液吸收热量气化，外壳2内的压力增大推动散热组件4展开配合外壳2和导热杆8的作用快速吸收散发冷却液中的热量，进而使气化的冷却液重新液化回用，从而进一步增强冷却液对锂电芯1的散热效率。
41.实施例一：如图1及图4所示，在锂电芯1由于使用或充电缓慢散热热量时，隔板与锂电芯1之间的冷却液吸收锂电芯1上的热量，进而降低锂电芯1自身的温度，部分冷却液因吸收热量气化，推动上方的软质塞723向上滑动，气化的冷却液进入隔板与外壳2之间的冷却液中，外侧的冷却液配合导热杆8和外壳2吸收气化冷却液中的热量，而外壳2将吸收的热量导入外界空气中，使冷却液气体重新气化回用。
42.实施例二：如图1、图3、与4、图5及图6所示，在锂电芯1由于充电快速产热量时，根据实施例一所述隔热板5内的部分冷却液气化，由于锂电芯1由于产生热量过多而产生形变，带动对应的支撑杆74移动，进而通过弹性件75与支撑杆74带动塞子72在固定板71内滑动，解除塞子72对固定板71的封闭状态，隔热板5两侧的冷却液交融在一起快速降低隔热板5内的冷却液的温度，增强冷却液对锂电芯1的吸热速率，增强冷却液对锂电芯1的冷却效果。
43.实施例三：如图1-图9所示，在锂电芯1由于充电快速且持续产热量时，根据实施例一所述隔热板5内的大部分冷却液气化，在冷却液气体进入外壳2与隔热板5之间外壳2内的气压上升，由于密封环76的作用还会同时将散热板41从储存孔3内滑出，通过通风孔48与散热板41增加外壳2的散热效率，进而加速冷却液气体的液化，从而进一步增加冷却液对锂电芯1的散热效率，进入散热孔内的气流由过滤板49将气体中的灰尘去除并同时带动叶轮411转动压缩发条412，在气流减弱时发条412带动气流反向流动将堵在过滤板49上的杂质推出。
44.工作原理：在锂电芯1使用过程中，根据实施例一所述冷却液对锂电芯1进行散热，而后在锂电芯1的充电时，锂电芯1会产大量的热量，根据实施例一与实施例二所述，隔热板5两侧的冷却液交融增加冷却液的吸热速率，冷却液快速吸收锂电芯1散发的热量，随着锂电芯1的持续充电，锂电芯1的温度持续上升，根据实施例一、实施例二与实施例三所述，散热板41展开增加外壳2的散热速率配合隔热板5两侧冷却液的交融进一步增强冷却液对锂电芯1的冷却速率，冷却液可同时从锂电芯1各部分的外壁上快速吸收热量，最终使锂电芯1各部分位置处于一个稳定的范围内。
45.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
46.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。