一種動力電池的散熱裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及動力電池冷卻技術領域，尤其是涉及一種帶有熱擴散板和導熱柱的復合散熱裝置。
【背景技術】
[0002]動力電池如鋰離子電池能量密度高，體積小，循環壽命較長，在電動乘用車、商務車上應用潛力和市場很大。然而由于鋰離子電池在充放電過程中溫度升高影響自身性能與循環壽命，過高的溫度甚至引起熱失控，導致自燃、爆炸等事故，常規的鈷酸鋰正極材料電池溫度需要控制在50攝氏度以內，以避免熱失控和起火爆炸，提高安全性。隨著電池材料和工藝的進步，以磷酸鐵鋰為正極材料的電池工作溫度雖然可以提升到60攝氏度或更高，但隨著溫度進一步上升，電池容量衰減明顯，在高溫下仍然會發生熱失控和著火現象。因此動力鋰尚子電池散熱技術的研究和實施尤為迫切。
[0003]動力鋰離子電池散熱系統通常采取風冷方式冷卻電池通道，風冷散熱系統體積小，但是散熱效果非常有限，并且電池溫度均勻性差;此外，利用相變材料通常是石蠟材料具有相變過程吸收潛熱高、溫升小、化學穩定性好、體積小、結構簡單、價格低廉等優點，應用在動力鋰離子電池上能降低電池溫升速度、緩和熱沖擊，提高電池壽命和穩定性亦有一定的效果，但是相變材料也同時存在導熱率低，不能迅速、均勻地傳熱等缺點。
[0004]專利201210399617.6公開了一種電池模塊，包括:多個方形電池單體；以及限定了大致蜿蜒形狀的波紋翅片，所述波紋翅片帶有交替的直線段和頂部段，使得所述多組電池單體中的至少一個設置在所述波紋翅片的限定在相鄰直線段之間的區域中。該專利雖然具有一定的散熱效果，但動力電池向翅片傳熱沒有專門的緊固機制，導致接觸縫隙和接觸熱阻較大，中心向外傳熱具有較大溫差，不適合于大功率動力型電池。
[0005]專利200910039125.4公開了一種帶有相變材料冷卻系統的動力電池裝置，該裝置包括螺釘、若干電池單體、箱蓋通風孔、電極連接軸、箱體頂蓋、側面通風孔、框體;所述的電池單體是以電池作為基體，外部加裝殼體；電池和殼體之間填充相變材料并采用絕緣橡膠密封;電池箱體開設通風孔散熱。該專利通過填充相變材料雖然緩和了電池發熱沖擊，但是沒有解決相變材料導熱率低而導致散熱速度慢和溫度控制不足的缺點。當相變材料完全溶化后，潛熱吸熱結束，過低的導熱系數反而阻擋熱量向電池箱體的散熱速度。
[0006]專利201110345442.6公開了一種LED燈太陽花散熱器，包括圓形散熱座和若干散熱鰭片，在圓形散熱座的外圓上排列有散熱鰭片，其特征在于:還包括散熱筋，在相鄰兩個散熱鰭片之間連接有散熱筋，所述散熱筋為弧形。所述散熱座由銅材料制成。該專利的散熱鰭片通過擠壓工藝制備而成，工藝相對復雜、耗時，且制得的散熱鰭片重量過重，體積龐大，不能用于對重量、體積要求高的如汽車等的動力電池系統。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題在于提供一種動力電池的散熱裝置，該裝置通過熱擴散板、導熱柱形成導熱通路，復合運用相變材料吸熱等多種散熱方式，不僅散熱速度快，散熱效果好，電池使用過程中的均溫性好，并且裝置結構緊湊，重量相對較輕，利于在有限的空間內布置。
[0008]本發明是通過以下技術方案實現的:
[0009]開口向上的電池包箱體內立式間隔布置若干個柱形電池，電池底部與電池包箱體底部之間襯墊緩沖下絕緣板；
[0010]在電池頂部和底部之間的電池包箱體內配置至少一塊熱擴散板，熱擴散板上開設與電池一一對應的通孔，通孔內緣具有加大熱擴散體，加大熱擴散體緊密外套電池外壁；
[0011]在電池周圍間隔配置若干個導熱柱，導熱柱緊密接觸熱擴散板和電池包箱體。
[0012]除了電池底部通過緩沖下絕緣板向電池包箱體底部導熱，電池包箱體預先加工、安裝導熱柱，并與熱擴散板連接，形成電池單體-熱擴散板-導熱柱-電池包箱體底部的導熱通路，熱擴散板緊密套裝在電池的中下部、中部或者上部高度，避免圓柱電池頂部因缺乏散熱途徑導致溫度過高。熱擴散板上的通孔內緣具有加大熱擴散體，以增大熱擴散板和電池之間的導熱面積，提高導熱效率。電池包箱體和電池之間加裝絕緣板以實現電絕緣，電池單體外部亦涂覆或包裹有絕緣膜層以實現電池外部的電絕緣。
[0013]進一步的，所述熱擴散板下方的電池包箱體空間內填充相變材料層或熱塑性灌封材料層。相變材料層為包含相變溫度在30?80 °C的石蠟、脂肪酸和無機鹽相變材料中的一種或多種的相變材料層;熱塑性灌封材料層為導熱率大于0.2W/mK的有機娃、聚氨酯材料層。填充在熱擴散板下部電池包箱體空間內的相變材料層或熱塑性灌封材料層具有一定的導熱效果:相變材料在溶化時的潛熱可以吸收電池產生的部分熱量，并保持溫度不變，從而降低電池溫度熱沖擊幅度，此外，通過熱擴散板、導熱柱和電池包箱體導出另外部分熱量，從而進一步降低電池溫度;熱塑性灌封材料通常具有導熱填料，也可以進一步加強導熱，降低熱沖擊，此外，熱塑性灌封材料具有較好的韌性和延展性能，可降低機械應力，減緩機械沖擊。
[0014]再進一步，所述熱擴散板下方的電池包箱體空間內部分填充或完全充滿絕緣導熱油或者具有導熱填料的復合絕緣導熱油;所述絕緣導熱油為導熱率大于0.05W/mK的有機導熱油，為普通合成油或者精制礦物油的一種，例如:烷基苯型(苯環型)導熱油，聯苯和聯苯醚低熔導熱油，有機硅油，典型品牌如陶氏化學的DowTherm導熱油，所述導熱填料導熱率在10W/mK以上，主要選擇包括氧化鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、碳化硅等類似的具有導熱功能的絕緣顆粒。在車輛行駛過程中，導熱油的液態震蕩產生的導熱、對流綜合作用有利于電池向外散熱。導熱填料可進一步增強傳熱。
[0015]再進一步，所述加大熱擴散體和電池之間填充界面導熱材料層。界面導熱材料層為以聚氨酯、有機硅、環氧樹脂或丙烯酸為基體，導熱率不小于0.2W/mK的導熱粘結膠層。界面導熱材料層具有兩個作用:一是保證加大熱擴散體和電池之間的導熱接觸面充分，避免局部區域因加工、裝配等原因形成的空隙造成的導熱中空帶，二是界面導熱材料層還可以起到密封作用，避免熱擴散板下方的相變材料或絕緣導熱油，復合絕緣導熱油等填充物因溶化而泄漏。
[0016]進一步的，所述通孔在熱擴散板上叉排或者順排，導熱柱在電池包箱體內叉排或者順排，導熱柱與電池間隔平行排列。這種布置方式不僅充分利用了電池包箱體的內部空間，在有限的空間內盡可能多的布置導熱柱和電池，結構緊湊，并且導熱柱和電池的均勻間隔布置，也有利于提高導熱效率。
[0017]再進一步，所述熱擴散板為上、下間隔布置的兩層，分別位于電池的中下部和上部高度位置。以便于進一步降低溫升和溫度梯度，多層熱擴散板之間通過導熱柱連接，從而增加電池向外的導熱通路，消除局部熱點、降低溫升。
[0018]再進一步，多層熱擴散板之間的導熱柱可以采用以下連接方式:所述導熱柱為上、下配置的兩段式導熱柱，兩段導熱柱的連接端面位于下層的熱擴散板內，固定螺栓將上層熱擴散板和兩段導熱柱緊固連接在一起。安裝時，先將下段導熱柱固定安裝在電池包箱體底部上，然后安裝下層熱擴散板，再安裝上段導熱柱和上層熱擴散板，便于裝配和定位。
[0019]再進一步，所述熱擴散板上的通孔沖壓成形，所述加大熱擴散體為沖壓時在通孔內緣形成的70