电堆封装箱体及燃料电池的制作方法

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种电堆封装箱体及燃料电池。

背景技术：

1、封装箱体是燃料电池电堆的重要部件之一，是电堆堆芯的载体，为电堆的各零部件提供支撑；同时封装箱体还需要承受整堆的振动、冲击，具备耐盐雾、ip67、高绝缘等特性，对封装结构提出很高的要求。

2、目前封装箱体的材料主要是铝合金6061，其具体结构形式有三种，一是封装箱体的各侧板分开加工，之后通过结构胶或紧固件将多个侧板固定相连形成封装箱体，但该种封装箱体不承担电堆的压紧力，无法满足气密性要求。二是封装箱体是采用铝锭在数控加工中心机加成型。三是采用压铸工艺开模一体化成型。

3、电堆作为车载系统的重要部件，轻量化设计是需要重点考虑的。一方面，目前的几种封装箱体的各个侧板均为纯铝板结构，重量大，难以满足对燃料电池的重量要求。另一方面，目前的封装箱体通常是作为单一结构件设计考虑的，未能考虑电堆性能及运行特点综合设计，对于电堆运行例如冷启动、温度均匀性等性能要求并没有贡献。

4、为此，现有技术提出将封装箱体的侧板设计为中空结构，在侧板的中空内腔中填充相变材料，通过相变介质材料进行保温，并在石蜡中加入金属颗粒，加强相变材料的导热性，没有设置绝热装置，导致电堆工作产生的热量丢失。

5、此外，侧板直接采用中空结构，会降低封装箱体的结构强度，导致封装箱体碰撞时极易发生变形，从而损伤电堆。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提出一种电堆封装箱体及燃料电池，不仅能够满足电堆的轻量化要求，还能同时兼顾对电堆性能及运行的要求，并保证封装箱体的结构强度。

2、为达此目的，一方面，本实用新型采用以下技术方案：

3、电堆封装箱体，包括封装主体，所述封装主体具有多个封装板，所述封装板包括保温树脂层，层叠设置于所述保温树脂层内侧的导热内板，及层叠设置于所述保温树脂层外侧的支撑外板；

4、所述保温树脂层与所述导热内板、所述支撑外板围成有相变腔室，所述相变腔室内填充有相变介质。

5、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述保温树脂层设有相变槽，所述相变槽至少具有面朝所述导热内板的第一开口，所述第一开口被所述导热内板封堵。

6、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述相变槽沿所述保温树脂层的厚度方向贯通设置，所述相变槽一端的开口形成所述第一开口，另一端的开口形成第二开口，所述第二开口被所述支撑外板封堵。

7、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述支撑外板包括外板本体和固定于所述外板本体的封堵板，所述外板本体上设有沿其厚度方向贯通设置且与所述第二开口正对的填充通道，所述封堵板从所述填充通道背对所述导热内板的一端密封插入所述填充通道内。

8、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述相变腔室内的真空度为70％—80％。

9、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述保温树脂层的相对两侧面分别粘贴固定于所述导热内板和所述支撑外板；

10、和/或，多个所述封装板围成一端开口的箱体结构，相邻两个所述封装板焊接固定。

11、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述封装板沿其厚度方向延伸的侧壁均包覆有密封侧板，所述密封侧板的相对两端分别固定于所述导热内板和所述支撑外板。

12、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述保温树脂层为玻纤树脂结构；和/或，所述导热内板和所述支撑外板为铝板。

13、作为上述电堆封装箱体的一种优选技术方案，所述导热内板背对所述保温树脂层的壁面设置有绝缘层，所述支撑外板背对所述保温树脂层的壁面设置有绝缘层。

14、为了实现上述目的，另一方面，本实用新型还提供了一种燃料电池，包括电堆，及如上述任一方案所述的电堆封装箱体，所述电堆封装于所述电堆封装箱体内。

15、本实用新型有益效果：本实用新型提供的电堆封装箱体及燃料电池，通过层叠设置导热内板、保温树脂层和支撑外板形成相变腔室，并在相变腔室内填充相变介质，燃料电池工作时产生的热量能够通过导热内板传导至相变介质，利用相变介质吸收热量；同时保温树脂层也具有保温功能，实现利用相变介质和保温树脂层吸热储能，在外界温度较低时，可以延长燃料电池降温所消耗的时长，有利于燃料电池冷启动，降低低温和冷启动对燃料电池造成的损害。

16、保温树脂层还兼具对相变介质进行支撑作用，并同时采用支撑外板为保温树脂层提供支撑，避免保温树脂层因外界撞击支撑外板而发生断裂，从而达到保证封装箱体的结构强度的效果，降低设置相变腔室对封装箱体结构强度造成的影响，保证封装箱体的防撞性能。

17、此外，树脂的密度相对制备封装箱体的常规金属而言偏小，在一定程度上能够起到对封装箱体进行减重的作用，实现燃料电池的轻量化设计。

技术特征：

1.电堆封装箱体，包括封装主体(1)，所述封装主体(1)具有多个封装板，其特征在于，所述封装板包括保温树脂层(200)，层叠设置于所述保温树脂层(200)内侧的导热内板(100)，及层叠设置于所述保温树脂层(200)外侧的支撑外板(300)；

2.根据权利要求1所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述保温树脂层(200)设有相变槽(201)，所述相变槽(201)至少具有面朝所述导热内板(100)的第一开口，所述第一开口被所述导热内板(100)封堵。

3.根据权利要求2所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述相变槽(201)沿所述保温树脂层(200)的厚度方向贯通设置，所述相变槽(201)一端的开口形成所述第一开口，另一端的开口形成第二开口，所述第二开口被所述支撑外板(300)封堵。

4.根据权利要求3所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述支撑外板(300)包括外板本体(301)和固定于所述外板本体(301)的封堵板(302)，所述外板本体(301)上设有沿其厚度方向贯通设置且与所述第二开口正对的填充通道(3011)，所述封堵板(302)从所述填充通道(3011)背对所述导热内板(100)的一端密封插入所述填充通道(3011)内。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述相变腔室(500)内的真空度为70％—80％。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述保温树脂层(200)的相对两侧面分别粘贴固定于所述导热内板(100)和所述支撑外板(300)；

7.根据权利要求1至4任一项所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述封装板沿其厚度方向延伸的侧壁均包覆有密封侧板(400)，所述密封侧板(400)的相对两端分别固定于所述导热内板(100)和所述支撑外板(300)。

8.根据权利要求1至4任一项所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述保温树脂层(200)为玻纤树脂结构；和/或，所述导热内板(100)和所述支撑外板(300)为铝板。

9.根据权利要求1至4任一项所述的电堆封装箱体，其特征在于，所述导热内板(100)背对所述保温树脂层(200)的壁面设置有绝缘层，所述支撑外板(300)背对所述保温树脂层(200)的壁面设置有绝缘层。

10.燃料电池，其特征在于，包括电堆(3)，及如权利要求1至9任一项所述的电堆封装箱体，所述电堆(3)封装于所述电堆封装箱体内。

技术总结
本技术涉及燃料电池技术领域，公开了一种电堆封装箱体及燃料电池，在相变腔室内填充相变介质，燃料电池工作时产生的热量能够通过导热内板传导至相变介质，利用相变介质吸收热量；同时保温树脂层具有保温功能，实现利用相变介质和保温树脂层吸热储能，外界温度较低时，可以延长燃料电池降温所消耗的时长，有利于燃料电池冷启动。保温树脂层还兼具对相变介质进行支撑作用，同时采用支撑外板为保温树脂层提供支撑，避免保温树脂层因外界撞击支撑外板而发生断裂，从而达到保证封装箱体的结构强度的效果，降低设置相变腔室对封装箱体结构强度造成的影响，保证封装箱体的防撞性能。树脂的密度相对偏小，有利于燃料电池的轻量化设计。

技术研发人员：何海楠,王英,刘冬安,朱梦佳,刘威
受保护的技术使用者：中汽创智科技有限公司
技术研发日：20230706
技术公布日：2024/1/15