一种中心体加热制冷结构的制作方法

1.本实用新型属于储能电池技术领域，涉及大容量锂电池安全技术，具体为一种中心体加热制冷结构。


背景技术：

2.近年来，锂电池技术得到快速发展，其应用领域越来越广泛，锂电池的主要性能与其温度有很大的关系，当温度过高或过低时都会影响锂电池的使用性能，导致锂电池工作效率低；所以要设计合理的热管理系统，对锂电池工作时的温度进行调节和管理，这对提高锂电池的实用性以及经济性具有重要意义。
3.电池热管理的主要目的是让电池组能够始终保持在一个合适的温度范围内进行工作，从而来维持电池组的最佳工作状态。电池热管理主要包括冷却、加热以及温度均衡等功能。冷却和加热功能，主要针对外部环境温度对电池可能造成的影响来进行相应的调整。温度均衡则是用来减小电池组内部的温度差异，防止某一部分电池过热造成的快速衰减。
4.电池的频繁充放电、大功率使用，产生的热量越多，会导致电池内部温度急剧上升，若电池热管理控制不合理将会将导致电池组内部局部温度过高，降低电池充、放电循环效率，严重时会发生热失控，威胁人身安全。
5.公开号为cn112838294a的专利，其公开了相变材料与嵌入式冷管锂电池及热管理、失控抑制系统，所述电池本体外围包覆有相变材料，且电池本体可沿相变材料自由进行取出或插入，所述相变材料在靠近电池本体内侧面嵌入冷管。该专利利用冷管嵌入相变材料组合的方式对锂电池进行散热，该相变材料与电池表面贴合，嵌入的冷管与电池表面贴合，该组合便于锂电池取出与插入；正常工作时，在电池表面温度未达到热失控临界温度，使用冷风在冷管中进行循环散热，冷风可使用飞机上压气机进行引气；在正常工作下，在电池表面温度达到或超过热失控临界温度，或有烟气放出时，使用液氮在冷管中进行强力循环散热，避免热失控。虽然该专利提到电池散热、制冷以及热失控管理的问题，但是没有考虑到电池加热的问题，不能很好的进行电池热管理。


技术实现要素：

6.针对上述现有的锂电池热管理系统不能对电池进行很好地加热、制冷管理的问题，本实用新型提出了一种中心体加热制冷结构。
7.本实用新型主要针对的是卷芯式锂电池，其将卷芯式锂电池的极片卷绕在中心导热体上，中心导热体的末端延伸至电池外侧与制冷制热模块，在卷芯式锂电池正常工作时，中心导热体将卷芯式锂电池工作产生的热量传导至外侧并通过制冷制热模块进行热量散发，对电池内部进行降温；在卷芯式锂电池处于低温环境时，制冷制热模块对中心导热体进行加热，同时中心导热体将热量传导至卷芯式锂电池内部，对电池内部进行加热。通过本实用新型的卷芯式锂电池能够确保卷芯式锂电池始终处在正常的工作温度范围内，使得电池保持高效工作，提高卷芯式锂电池的工作性能；其具体技术方案如下：
8.一种中心体加热制冷结构，包括电芯和插接在电芯内的中心导热体，所述中心导热体延伸至电芯外部并与制冷制热模块连接。
9.进一步限定，所述电芯为卷芯式电芯，所述卷芯式电芯的极片卷绕在中心导热体上。
10.进一步限定，所述中心体加热制冷结构还包括电池壳体，所述卷芯式电芯置于电池壳体的内腔中，所述中心导热体延伸至电池壳体外部并与制冷制热模块连接。
11.进一步限定，所述中心导热体为中心导热柱，所述中心导热柱包括管体、贴合在管体内腔壁上的吸液芯以及设置在吸液芯内侧的中心空腔，所述中心空腔内充注有相变介质。
12.进一步限定，所述吸液芯为毛细多孔材料构成的多孔结构。
13.进一步限定，所述毛细多孔材料泡沫铜。
14.进一步限定，所述中心导热柱为圆柱状结构或棱柱状结构。
15.进一步限定，所述中心导热柱为金属导热柱。
16.进一步限定，所述中心导热体为导热排。
17.进一步限定，所述导热排为实心铝排或实心铜排。
18.进一步限定，所述中心导热体与电池壳体的连接处设置有绝缘密封件。
19.进一步限定，所述绝缘件为涂覆在中心导热体外壁上的绝缘密封层。
20.进一步限定，所述卷芯式电芯为多个，多个卷芯式电芯上的中心导热体共用一个制冷制热模块。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
22.1、本实用新型一种中心体加热制冷结构，其包括电芯和插接在电芯内的中心导热体，中心导热体延伸至电芯外部与制冷制热磨模块连接。在电池正常工作时，中心导热体可将电池工作产生的热量传导至电芯外侧，对电池进行降温处理，防止电池内部温度过高；在电池处于低温环境中时，制冷制热模块将对中心导热体进行加热，并通过中心导热体将热量传递给电芯，对电芯进行加热，防止电芯内部温度太低。通过本实用新型的热管理系统能够确保电池始终处在正常的工作温度范围内，使得电池保持高效工作，提高电池的工作性能。
23.2、电芯为卷芯式电芯，卷芯式电芯的极片卷绕在中心导热体上。通过中心导热体还能起到对卷芯式电芯进行支撑和固定的作用。
24.3、中心导热体为中心导热柱，中心导热柱包括管体、贴合在管体内腔壁上的吸液芯以及设置在吸液芯内侧的中心空腔，中心空腔内充注有相变介质。通过相变介质和吸液芯使得中心导热柱的工作原理类似热管，可以实现双向导热。
25.4、中心导热柱为圆柱状结构或棱柱状结构。优选的，中心导热柱为棱柱状结构，棱柱状结构对卷芯式电芯的固定效果更好。
26.5、中心导热体为导热排，导热排与电芯的接触面积大，增强了导热效果。
27.6、在中心导热体与电池壳体的连接处设置有绝缘密封件，通过绝缘密封件可对中心导热体与电池壳体的接触部位进行绝缘和密封，确保电池内部不与外部接触。
附图说明
28.图1为实施例1中心体加热制冷结构的结构示意图；
29.图2为导热中心柱的结构示意图；
30.图3为实施例2中心体加热制冷结构的结构示意图；
31.图4为实施例2中电芯的结构示意图；
32.其中，1-电池壳体，2-中心导热体，21-中心导热柱，211-吸液芯，212-中心空腔，3-制冷制热模块，4-电芯。
具体实施方式
33.下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行进一步地解释说明，但本实用新型并不限于以下说明的实施方式。
34.本实用新型一种中心体加热制冷结构，包括电芯4和插接在电芯4内的中心导热体2，中心导热体2延伸至电芯4外部并与制冷制热模块3连接。电芯4为卷芯式电芯，卷芯式电芯的极片卷绕在中心导热体2上。中心体加热制冷结构还包括电池壳体1，卷芯式电芯置于电池壳体1的内腔中，中心导热体2延伸至电池壳体1外部并与制冷制热模块3连接。中心导热体2为中心导热柱21，中心导热柱21包括管体、贴合在管体内腔壁上的吸液芯211以及设置在吸液芯211内侧的中心空腔212，中心空腔212内充注有相变介质。吸液芯211为毛细多孔材料构成的多孔结构。毛细多孔材料泡沫铜。中心导热柱21为圆柱状结构或棱柱状结构。中心导热柱21为金属导热柱。中心导热体2为导热排。导热排为实心铝排或实心铜排。中心导热体2与电池壳体1的连接处设置有绝缘密封件。绝缘件为涂覆在中心导热体2外壁上的绝缘密封层。卷芯式电芯为多个，多个卷芯式电芯上的中心导热体2共用一个制冷制热模块3。
35.实施例1
36.参见图1-图2，本实施例一种中心体加热制冷结构，其包括电芯4和中心导热体2，中心导热体2的一端部插接在电芯4内部，中心导热体2的另一端部从电芯4内部穿出、延伸至电芯4外部并与制冷制热模块3固定连接。
37.优选的，本实施例的电芯4为卷芯式电芯，卷芯式电芯为圆柱状结构，卷芯式电芯的极片卷绕在中心导热体2上，通过中心导热体2对卷芯式电芯进行支撑和固定；同时中心导热体2还可以对卷芯式电芯进行热量传导(加热和散热)。
38.本实施例的中心体加热制冷结构还包括电池壳体1，卷芯式电芯以及中心导热体2的一端部均置于电池壳体1的内腔中，中心导热体2的另一端部延伸至电池壳体1外部并与制冷制热模块3固定连接。
39.优选的，本实施例的中心导热体2为中心导热柱，中心导热柱21包括管体、贴合在管体内腔壁上的吸液芯211以及设置在吸液芯211内侧的中心空腔212，在中心空腔212内充注有相变介质。
40.本实施例的相变介质为水、全氟酮、七氟丙烷或其他导热介质，优选的，本实施例的相变介质为水。
41.本实施例的吸液芯211为毛细多孔材料构成的多孔结构。
42.本实施例的毛细多孔材料为泡沫铜、碳纤维等；优选的，本实施例的毛细多孔材料
泡沫铜。
43.需要说明的是，本实施例的中心导热柱21还可以是棱柱状结构，例如三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱等结构，棱柱状结构对电芯4的固定效果更好。
44.优选的，本实施例的中心导热柱21为金属导热柱；其可以是铜、铝、钢等金属。
45.本实施例在中心导热体2与电池壳体1的连接处设置有绝缘密封件。绝缘密封件为涂覆在中心导热体2外壁上的绝缘密封层，绝缘密封层为密封绝缘胶。
46.本实施例的卷芯式电芯为2个，2个卷芯式电芯上的中心导热体2共用一个制冷制热模块3。
47.需要说明的是，本实施例的卷芯式电芯可以是3个、4个、5个，甚至更多个。
48.本实施例的制冷制热模块3为半导体制冷器或由加热丝或加热管与散热风机组成的加热制冷结构。
49.优选的，本实施例的中心导热柱21为l型结构，l型结构能够方便与制冷制热模块3进行固定连接。
50.实施例2
51.参见图3-图4，本实施例一种中心体加热制冷结构，其包括电芯4和中心导热体2，中心导热体2的一端部插接在电芯4内部，中心导热体2的另一端部从电芯4内部穿出、延伸至电芯4外部并与制冷制热模块3固定连接。
52.优选的，本实施例的电芯4为卷芯式电芯，卷芯式电芯为方形结构，卷芯式电芯的极片卷绕在中心导热体2上，通过中心导热体2对卷芯式电芯进行支撑和固定；同时中心导热体2还可以对卷芯式电芯进行热量传导(加热和散热)。
53.本实施例的中心体加热制冷结构还包括电池壳体1，卷芯式电芯以及中心导热体2的一端部均置于电池壳体1的内腔中，中心导热体2的另一端部延伸至电池壳体1外部并与制冷制热模块3固定连接。
54.优选的，本实施例的中心导热体2为导热排，导热排的宽度和厚度与卷芯式电芯的中部空腔的匹配。
55.优选的，本实施例的导热排为实心铝排或实心铜排。
56.本实施例在中心导热体2与电池壳体1的连接处设置有绝缘密封件。绝缘密封件为涂覆在中心导热体2外壁上的绝缘密封塞，绝缘密封塞为橡胶垫圈或塑料垫圈。
57.本实施例的卷芯式电芯为2个，2个卷芯式电芯上的中心导热体2共用一个制冷制热模块3。
58.需要说明的是，本实施例的卷芯式电芯可以是3个、4个、5个，甚至更多个。
59.本实施例的制冷制热模块3为半导体制冷器或由加热丝或加热管与散热风机组成的加热制冷结构。
60.优选的，本实施例的导热排为l型结构，l型结构能够方便与制冷制热模块3进行固定连接。
61.本实用新型一种中心体加热制冷结构，其使用过程为：在电池正常工作时，电芯4产生的热量由中心导热体2传导至电池壳体1的外侧，并通过制冷制热模块3加速散发掉，对电池内部进行散热，防止电池内部温度过高，影响电池的正常工作；在电池处于低温环境中时，通过制冷制热模块3对中心导热体2进行加热，使得电池内部始终处在合适的温度范围
内，防止电芯内部温度太低。通过本实用新型的热管理系统能够确保电池始终处在正常的工作温度范围内，使得电池保持高效工作，提高电池的工作性能。
62.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。