温控组件及电池模组的制作方法

1.本发明一般涉及散热技术领域，具体涉及一种温控组件及电池模组。


背景技术：

2.热失控与低温下的性能下降是当前电子产品、航天、电动车和建筑领域电池的核心热控问题，会导致巨大的安全隐患和电池性能低下。在不同的环境温度和工况下，电池有时需要高效散热(例如充电或运转高温时)，有时需要保温(例如低温天气时)来实现最优的充放电状态，以延长电池的使用寿命。
3.比如，目前新能源电车的里程问题一直是大家关注的焦点，而动力电池的充放电温度决定了电池使用效率，因此，电池模组的温度控制是保证新能源汽车续航的一个重要环节。当前的厂家的方式都是采用加热和制冷的热泵装置进行电池温控。然而热泵的运行同样需要电力损耗，无形之间就减少了车辆的续航里程。
4.目前常用的热开关方式大致包括三种，分别为：
5.气相热开关：直接通过调整两部件接触与不接触，通过不接触时的中间气体隔热)；
6.相变热开关：通过不同相态的热物性差异来调控传热；以及，
7.其他使用新材料压缩的机械热开关，例如采用泡沫石墨烯压缩的开关技术。
8.其中，气相热开关和机械热开关都需要通过传导面的移动来实现开关控制，需要传动装置实现机械位移，结构复杂，不能快速地进行热量调控，并且容易引入新的问题。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种温控组件及电池模组。
10.第一方面，本发明实施例提供一种温控组件，包括：对盒设置的上基板和下基板，所述上基板和所述下基板之间形成间隙，所述间隙内设有液滴状导电介质；
11.在所述下基板靠近所述上基板的一侧且在远离所述下基板的方向上依次层叠设有绝缘层和驱动电极，所述驱动电极被配置为控制所述导电介质在第一状态和第二状态之间切换；在所述第一状态下，所述导电介质与所述上基板相接触；在所述第二状态下，所述导电介质与所述上基板相脱离。
12.可选地，所述驱动电极的数量为一个，所述上基板和所述下基板均为平整的板状结构。
13.可选地，所述下基板为平整的板状结构，所述上基板靠近所述下基板一侧的表面呈台阶状，所述上基板靠近所述下基板一侧的表面包括在垂直于所述下基板的方向上错开设置的第一表面和第二表面，所述第二表面较所述第一表面远离所述下基板；
14.在平行于所述下基板的方向上，所述驱动电极包括并排且间隔布置的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反；
15.在垂直于所述下基板的方向上，所述第一电极与所述第一表面正对设置，且所述
第二电极与所述第二表面正对设置；
16.在所述第一状态下，所述导电介质位于所述第一电极与所述第一表面之间，并与所述第一表面相接触；
17.在所述第二状态下，所述导电介质位于所述第二电极与所述第二表面之间，并与所述第二表面相脱离。
18.可选地，所述第一电极和第二电极之间间隔50μm～100μm；
19.所述第一电极和所述第二电极通电时，所述导电介质与所述下基板之间的接触角的范围为70
°
～90
°
；
20.所述第一电极和所述第二电极不通电时，所述导电介质与所述下基板之间的接触角的范围为90
°
～120
°
。
21.可选地，所述导电介质包括水或液态金属。
22.可选地，所述间隙内的压强不大于一个大气压。
23.第二方面，本发明实施例提供一种温控组件，包括：对盒设置的上基板和下基板，所述上基板和所述下基板之间形成间隙，所述间隙内设有热传导介质；
24.所述上基板靠近所述下基板一侧的表面设有第一驱动电极，所述下基板靠近所述上基板一侧的表面设有第二驱动电极，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极至少部分正对设置且二者的极性相反；
25.所述第一驱动电极和所述第二驱动电极被配置为控制所述热传导介质的分子发生偏转。
26.可选地，所述第一驱动电极和所述第二驱动电极完全正对设置；
27.所述热传导介质在所述第一驱动电极和所述第二驱动电极的控制下具有第三状态和第四状态；在所述第三状态下，所述热传导介质的分子的轴向沿着所述上基板和所述下基板的对盒方向；在所述第四状态下，所述热传导介质的分子的轴向垂直于所述上基板和所述下基板的对盒方向。
28.可选地，所述热传导介质包括液晶或碳纳米管悬浮液。
29.第三方面，本发明实施例提供一种电池模组，包括如上第一方面或第二方面所述的温控组件。
30.本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
31.本发明实施例提供的温控组件及电池模组，采用电润湿的方式，通过驱动电极的通电状态控制导电介质在上、下基板之间的形状，实现导电介质与上基板的接触与断开，从而实现热流控制；或者，通过驱动电极的通电状态控制热传导介质的分子的偏转来实现不同的导热状态，温控组件的结构简单，且温控调节极其方便快速。
附图说明
32.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
33.图1为本发明一实施例提供的温控组件在第一状态下的结构示意图；
34.图2为本发明一实施例提供的温控组件在第二状态下的结构示意图；
35.图3为本发明一实施例提供的温控组件的上基板远离下基板一侧的表面的中点在
两种状态下的10s内的升温效果的对比示意图；
36.图4为本发明另一实施例提供的温控组件在第一状态下的结构示意图；
37.图5为本发明另一实施例提供的温控组件在第二状态下的结构示意图；
38.图6为本发明又一实施例提供的温控组件在第三状态下的结构示意图；
39.图7为本发明又一实施例提供的温控组件在第四状态下的结构示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.本发明采用第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应局限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.参考图1和图2，本发明一实施例提供了一种温控组件，包括：对盒设置的上基板11和下基板12，上基板11和下基板12之间形成间隙，间隙内设有液滴状导电介质13，上基板11和下基板12均为平整的板状结构；
46.在下基板12靠近上基板11的一侧且在远离下基板12的方向上依次层叠设有绝缘层(图未示)和一个驱动电极14；
47.驱动电极14被配置为控制导电介质13在第一状态和第二状态之间切换；在第一状态下，导电介质13与上基板11相接触；在第二状态下，导电介质13与上基板11相脱离。
48.在该实施例提供的温控组件中，当驱动电极14不通电时，导电介质13处在第一状态下，参照图1，导电介质13与上基板11和下基板12相接触，热量能够在上基板11和下基板12之间流畅地传递；
49.当驱动电极14通电时，在绝缘层处形成电双层，相应的导电介质13的形态也发生改变，参照图2，导电介质12与上基板14相脱离，热量在上基板11与导电介质13之间只能通过空气传递，而空气的导热系数很低，会导致热量在上、下基板之间的热传导速度大幅减小。
50.为了更直观地了解导电介质在两个状态(第一状态和第二状态)下对温控组件的传热效果的影响，进行如下模拟：设定下基板12远离上基板11一侧的表面的温度为100℃(373.15k)，以上基板11远离下基板12一侧的表面的中点位置为温度测试点t0。
51.在10s内，导电介质在第一状态下时温控组件的传热效果高于导电介质在第二状态下时温控组件的传热效果。
52.例如，在起始时刻时，除下基板12远离上基板11一侧的表面的温度为100℃(373.15k)，温控组件其余部分的温度为280k～290k；
53.在10s时，导电介质在第一状态时，整个温控组件的传热温度基本在350k至370k之间；导电介质在第二状态时，上基板11处的传热温度基本在330k至340k，上基板11与导电介质之间的传热温度基本在340k至350k，导电介质与下基板的传热温度基本在360k至370k。
54.参照图3，在10s内，导电介质13在第一状态下时t0点的升温比导电介质在第二状态下时t0点的升温快，且导电介质在第一状态下的t0点的最终温度高于导电介质在第二状态下的t0点的最终温度。
55.进一步地，间隙内的压强不大于一个大气压，确保导电介质的传热效果或绝热效果。
56.进一步地，导电介质13包括水，此处的水理解为带杂质、矿物质的水，不是纯净水；或导电介质13包括液态金属。
57.该实施例中，通过给驱动电极14通电(或断电)，来控制导电介质13与上基板之间的断开(或接触)，温控组件的结构简单，可快速调控热量的传递，有利于降温或保温。
58.参照图4和图5，本发明另一实施例提供了一种温控组件，包括：对盒设置的上基板11和下基板12，上基板11和下基板12之间形成间隙，间隙内设有液滴状导电介质13；
59.在下基板12靠近上基板11的一侧且在远离下基板12的方向上依次层叠设有绝缘层(图未示)和驱动电极14，
60.驱动电极14被配置为控制导电介质13在第一状态和第二状态之间切换；在第一状态下，导电介质13与上基板11相接触；在第二状态下，导电介质13与上基板11相脱离。
61.作为一种可选的实施方式，下基板12为平整的板状结构，上基板11靠近下基板12一侧的表面呈台阶状，上基板11靠近下基板12一侧的表面包括在垂直于下基板12的方向上错开设置的第一表面121和第二表面122，第二表面122较第一表面121远离下基板12；
62.在平行于下基板12的方向上，驱动电极14包括并排且间隔布置的第一电极141和第二电极142，第一电极141和第二电极142的极性相反；
63.在垂直于下基板12的方向上，第一电极141与第一表面121正对设置，且第二电极142与第二表面122正对设置；
64.在第一状态下，导电介质13位于第一电极141与第一表面121之间，并与第一表面121相接触；
65.在第二状态下，导电介质13位于第二电极142与第二表面122之间，并与第二表面122相脱离。
66.在该实施例中，导电介质在第一电极141和第二电极142之间发生移动，利用上基板11的下表面的台阶状结构，实现导电介质与上基板11之间的接触或断开；导电介质在第一状态下的温控组件的传热效果高于导电介质在第二状态下的温热组件的传热效果。导电
介质在第一状态下，温控组件适合散热降温；导电介质在第二状态下，温控组件适合保温。
67.进一步地，间隙内的压强不大于一个大气压，确保导电介质的传热效果和绝热效果。
68.进一步地，导电介质13包括水，此处的水理解为带杂质、矿物质的水，不是纯净水；或导电介质13包括液态金属。
69.进一步地，第一电极141和第二电极142之间间隔50μm～100μm；
70.第一电极141和第二电极142通电时，导电介质13与下基板11之间的接触角的范围为70
°
～90
°
；
71.第一电极141和第二电极142不通电时，导电介质13与下基板12之间的接触角的范围为90
°
～120
°
。
72.该实施例中，当导电介质13在第二状态下，导电介质的形态默认为常态；
73.在第一电极141和第二电极142通电时，导电介质13与下基板12之间的接触角小于90
°
，且不小于70
°
，例如85
°
、80
°
、75
°
、72
°
、70
°
等；
74.第一电极141和第二电极142不通电时，导电介质13与下基板12之间的接触角大于90
°
，且不大于120
°
，例如95
°
、100
°
、105
°
、110
°
、115
°
、120
°
；
75.先给第一电极141和第二电极142通电，导电介质与其相接触的电极的接触面会增大，在垂直下基板的方向上，导电介质的厚度变小；
76.在绝缘层处形成双电层，在另一个电极的作用下，导电介质转移到另一个电极上；
77.再给第一电极141和第二电极142断电，导电介质与另一个电极之间的接触面会由大变小，在垂直下基板的方向上，导电介质的厚度会有小变大。
78.而第一电极141和第二电极142之间间隔50μm～100μm，可以确保第一电极141和第二电极142通电时，导电介质可以由一个电极移动到另一个电极上。
79.为更好地了解如何通过导电介质的移动来实现传热切换，以导电介质为水滴作为示范例，现阐述如下：
80.图4中水滴处于第一状态，图5中水滴处于第二状态。
81.在图4或图5所示的状态中，第一电极141和第二电极142均不通电。
82.例如，水滴处在第一状态时，给第一电极141、第二电极142通电，第一电极为负极，第二电极为正极，水滴自第一电极移动到第二电极上；给第一电极141、第二电极142断电后，水滴处在第二状态。
83.例如，水滴处在第二状态时，给第一电极141、第二电极142通电，第二电极为负极，第一电极为正极，水滴自第二电极移动到第一电极上；给第一电极141、第二电极142断电后，水滴处在第一状态。
84.参照图6和图7，本发明又一实施例提供了一种温控组件，包括：对盒设置的上基板11和下基板12，上基板11和下基板12之间形成间隙，间隙内设有热传导介质15；
85.上基板11靠近下基板12一侧的表面设有第一驱动电极143，下基板12靠近上基板11一侧的表面设有第二驱动电极144，第一驱动电极143和第二驱动电极144至少部分正对设置且二者的极性相反；
86.第一驱动电极143和第二驱动电极144被配置为控制热传导介质15的分子发生偏转。
87.在该实施例提供的温控组件中，通过第一驱动电极143和第二驱动电极144通电，第一驱动电极143和第二驱动电极144之间施加电场来控制热传导介质的分子发生偏转，从容实现不同的导热状态。
88.进一步地，第一驱动电极143和第二驱动电极144完全正对设置；
89.热传导介质15在第一驱动电极143和第二驱动电极144的控制下具有第三状态和第四状态；在第三状态下，参照图6，热传导介质15的分子的轴向沿着上基板11和下基板12的对盒方向；在第四状态下，参照图7，热传导介质15的分子的轴向垂直于上基板11和下基板12的对盒方向。
90.在该实施例中，当热传导介质的分子的轴向沿着上基板11和下基板12的对盒方向，传热效果最佳，适合散热降温；
91.当热传导介质15的分子的轴向垂直于上基板11和下基板12的对盒方向，传热效果不佳，适合保温。
92.通过给第一驱动电极、第二驱动电极通电来控制热导电介质的分子发生偏转，能够快速实现热流控制，从而实现降温或保温。
93.进一步地，热传导介质15包括液晶或碳纳米管悬浮液。
94.本发明的实施例还提供了一种电池模组，包括上述温控组件。
95.例如，温控组件为导热/绝热膜的形式，贴附于电池模组的表面或者内部，实现降温或者保温，不会影响电池模组中原有结构的设计。
96.该电池模组可以是新能源电动车的电池模组、手机的电池模组、平板电脑的电池模组等，包括但不局限于此，具有上述温控组件的电池模组可以在保温环境或者降温环境下操作，提高电池模组的使用寿命。
97.以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。