一种散热体和电池

本发明涉及电池热管理，特别是涉及一种散热体和电池。

背景技术：

1、近年来，新能源汽车凭借较低的能源成本及智能驾驶等优势对传统汽车行业产生了巨大冲击。目前新能源汽车面临最严峻的问题之一是续航里程衰减较快、充电速度较为缓慢，而高能量密度的电池是解决这一问题的关键。基于磷酸铁锂技术的刀片电池不仅达到了与三元锂电池相当的高能量密度，还提升了电池的可靠性与安全性。刀片电池的极耳分布于电池长端的两侧，在充放电的过程中，受限于刀片电池狭长的结构，刀片电池发热集中在两端的极耳附近，造成温度呈现“两端高，中间低”的不平衡状态。当热量无法及时有效地导出时，电池两端与中部的温差过大，高温区域的电化学反应速率大于低温区域，导致电池不同区域容量不平衡，既降低了电池的总容量，也损害了电池的循环寿命。

2、现有的电池通过均热板等散热体包裹电池来实现散热，均热板为非实心结构，均热板内部沿着电池轴向(长度方向)开设有空心管道，所述空心管道的内管壁上设置有吸液芯，吸液芯具有多个孔隙结构，工质填充在吸液芯的孔隙结构中，并在毛细作用下移动，其工作原理是：内部工质在高温区(极耳附近)蒸发，并带走大量热量，在压力差的驱动下，蒸汽向着低温区扩散，蒸汽在低温区(电池中部)凝结为液体并释放潜热，此时热量被电池外壳吸收，使得电池中部的温度升高，从而使电池两端和中部温差减小。此外，积聚在低温区的冷凝工质通过吸液芯的毛细作用移动至高温区，补充被烧干的区域，如此往复循环。为了保证工质移动的稳定性，均热板的空心管内腔体一般处于10-1pa及以下的负压环境中。

3、散热体的散热效果主要取决于吸液芯的性能。然而，现有技术的吸液芯的毛细力还不够大，在刀片电池轴向(长度方向)还不足以适应刀片电池的狭长结构，现有技术的吸液芯的毛细力抽回液体不能满足蒸发所需的量，容易导致高温区的吸液芯干涸，高温区管壁温度急剧上升，出现电池温度“两端高，中间低”的问题，甚至出现管壁烧坏的问题。对此，需要一种能够提高轴向传热能力的散热体。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷或不足，提供一种能够提高轴向传热能力的散热体和电池。

2、所述散热体包括密封壳、若干个定向传输块和工质；所述密封壳为一中空壳板，壳板内部形成一内腔，其中一侧壳板为底板；所述定向传输块位于所述内腔内，阵列设置在所述底板上并形成了间隙，所述工质填充在所述定向传输块阵列形成的间隙中，所述工质的体积值为所述定向传输块阵列间隙的体积值的80～120％；

3、所述定向传输块包括底面、第一导向面、第二导向面、顶面、第一连接面、第二连接面、第一侧面和第二侧面；所述底面与所述底板平行，所述底面分别与第一导向面、第二导向面相邻，且第一导向面与第二导向面相对设置；所述顶面与所述底面平行；所述第一导向面通过第一连接面与所述顶面相邻连接；所述第二导向面通过第二连接面与所述顶面相邻连接，所述第一侧面与第二侧面相对设置，并且分别与所述底面相邻连接；

4、所述底面与所述第一导向面的夹角为α1，所述底面与所述第二导向面的夹角为α2，α2＞α1；所述第一导向面的顶边距离所述底面的高度为x1，所述顶面距离所述底面的高度为x2，x2＞x1或x2＜x1；

5、进一步地，所述第一导向面、第二导向面为向外突出的曲面；所述第一侧面和第二侧面相互平行。

6、进一步地，所述第二导向面从底部沿α2的方向向外延伸，延伸至x1的高度时，通过所述第二连接面与所述顶面连接且所述第二连接面朝远离α2的方向延伸。

7、进一步地，还包括第一吸液层，所述第一吸液层设置在所述底板上，所述定向传输块阵列设置在所述第一吸液层上，所述第一吸液层具有多个孔隙结构，所述工质填充在所述第一吸液层的孔隙结构中，所述工质的的体积为所述第一吸液层孔隙结构的体积值的80～120％。

8、进一步地，还包括若干定向连接带，所述定向连接带连接在同一行的两块定向传输块之间，所述工质存储在所述定向传输块与定向连接带阵列形成的间隙中，所述工质的体积值为所述定向传输块与定向连接带阵列形成的间隙以及所述第一吸液层的孔隙结构的总体积值的80～120％。

9、进一步地，所述定向传输块设有为液体工质提供储存空间的孔隙结构；所述第一吸液层、定向传输块、定向连接带表面具有微纳孔结构。

10、进一步地，α1、α2的大小在30～70°的范围内。

11、进一步地，所述第一吸液层为丝网层、纤维烧结层、粉末烧结层、泡沫层中的一种或多种；所述定向连接带为粉末或者纤维、编织带中的一种或多种；所述第一吸液层和所述定向连接带的材料是铜、铝及其合金、不锈钢、pi中的一种或多种。

12、进一步地，提供一种电池，包括所述散热体、电芯、绝缘端盖和极耳；所述散热体围成两端开口的长方体结构，所述电芯被包裹在长方体结构内；所述绝缘端盖盖设在长方体结构两端开口处与所述散热体形成电池外壳结构，所述极耳从所述电芯两端的正极和负极分别引出；所述定向传输块沿所述电池轴向方向排布成至少一行阵列，每个定向传输块的第一导向面朝向较近的一个极耳的端部。

13、进一步地，所述散热体包括n个子散热体，所述子散热体沿电池的轴向布置，n≥2。

14、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

15、附图说明

16、图1为本发明的刀片电池的俯视图和截面图；

17、图2为本发明对应图1的b-b的截面方向的均热板结构放大示意图；

18、图3为图2的c-c截面方向对应的均热板结构放大示意图；

19、图4为本发明的定向传输块的结构示意图；

20、图5为多块沿轴向布置的子均热板形成的均热板结构示意图。

技术特征：

1.一种散热体，其特征在于：包括密封壳、若干个定向传输块和工质；所述密封壳为一中空壳板，壳板内部形成一内腔，其中一侧壳板为底板；所述定向传输块位于所述内腔内，阵列设置在所述底板上并形成了间隙，所述工质填充在所述定向传输块阵列形成的间隙中，所述工质的体积值为所述定向传输块阵列间隙的体积值的80～120％；

2.根据权利要求1所述的散热体，其特征在于：所述第一导向面、第二导向面为向外突出的曲面；所述第一侧面和第二侧面相互平行。

3.根据权利要求2所述的散热体，其特征在于：所述第二导向面从底部沿α2的方向向外延伸，延伸至x1的高度时，通过所述第二连接面与所述顶面连接且所述第二连接面朝远离α2的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的散热体，其特征在于：还包括第一吸液层，所述第一吸液层设置在所述底板上，所述定向传输块阵列设置在所述第一吸液层上；所述第一吸液层具有多个孔隙结构，所述工质填充在所述第一吸液层的孔隙结构中，所述工质的的体积为所述第一吸液层孔隙结构的体积值的80～120％。

5.根据权利要求4所述的散热体，其特征在于：还包括若干定向连接带，所述定向连接带连接在同一行的两块定向传输块之间，所述工质存储在所述定向传输块与定向连接带阵列形成的间隙中，所述工质的体积值为所述定向传输块与定向连接带阵列形成的间隙以及所述第一吸液层的孔隙结构的总体积值的80～120％。

6.根据权利要求5所述的散热体，其特征在于：所述定向传输块表面设有为液体工质提供储存空间的孔隙结构；所述第一吸液层、定向传输块、定向连接带表面具有微纳孔结构。

7.根据权利要求1至6任一项所述的散热体，其特征在于：α1、α2的大小在30～70°的范围内。

8.根据权利要求7所述的散热体，其特征在于：所述第一吸液层为丝网层、纤维烧结层、粉末烧结层、泡沫层中的一种或多种；所述定向连接带为粉末或者纤维、编织带中的一种或多种；所述第一吸液层和所述定向连接带的材料是铜、铝及其合金、不锈钢、pi中的一种或多种。

9.一种电池，其特征在于：包括权利要求1至8任一项所述的散热体、电芯、绝缘端盖、绝缘膜和极耳；所述散热体围成两端开口的长方体结构，所述电芯被包裹在长方体结构内；所述绝缘端盖盖设在长方体结构两端开口处，所述绝缘膜设置在所述电芯与散热体之间或设置所述在散热体表面，所述极耳从所述电芯两端的正极和负极分别引出；所述定向传输块沿所述电池轴向方向排布成至少一行阵列，每个定向传输块的第一导向面朝向较近的一个极耳的端部。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于：所述散热体包括n个子散热体，所述子散热体沿电池的轴向布置，n≥2。

技术总结
本发明涉及一种散热体和电池，其中，散热体包括密封壳、若干个定向传输块和工质；所述密封壳为一中空壳板，壳板内部形成一内腔，其中一侧壳板为底板；所述定向传输块位于所述内腔内，阵列设置在所述底板上并形成了间隙，所述工质填充在所述定向传输块阵列形成的间隙中，所述工质的体积值为所述定向传输块阵列间隙的体积值的80～120％；定向传输块具有特殊的形状。本发明通过特殊形状的定向传输块提高了散热体在轴向上的毛细作用力，能够满足刀片电池散热的需求。

技术研发人员：张仕伟,汪俊翔,汤勇,陈海牧,唐恒,陈岱添,陈泽希
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11