[实用新型]高功率电池模块

说明书

本实用新型提供一种高功率电池模块，包括：盒体、电解液、电池芯和热交换装置；盒体的内部具有腔室，热交换装置连接盒体的腔室一起构成一种密闭的流体循环空间，电解液填充于腔室之中，电池芯配置于盒体的腔室之中，电池芯和电解液保持电绝缘的状态下被浸入电解液中，热交换装置可以循环地将电解液带出腔室后降低离开腔室的电解液的温度，再将降温后的电解液从入口送回腔室；本实用新型的一较佳实施例还包括离子浓度自动平衡装置，用以自动侦测和维持电解液的离子浓度；本实用新型以电解液作为高功率电池模块的冷却液，可以解决高功率电池模块在充/放电操作过程的发热问题，也延长了电池系统的寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种二次电池的温度控制领域，特别是一种以电解液作为冷却液的高功率电池模块。

背景技术

为了减少使用化石燃料的汽油或柴油车辆造成的污染(如空气污染)问题，电动车辆(EV)、混合动力车辆(HEV)和插电式混合动力车辆(Plug-in HEV)已逐渐成为未来车辆的发展趋势。一般而言，使用于车辆的动力电池包含了许多的电池单元(battery cell)，即一般俗称的电池芯，常见大量被使用于动力电池的电池芯的是锂离子电池(LIB)，一般而言，多个已经封装的电池芯彼此串联/ 并联之后再封装成电池模块/电池包，依据车辆所需要的电力，通常会使用数个电池模块/电池包，而这些电池模块/电池包其中则包含了数千个电池芯。

这些使用电力的车辆不可避免的会遭遇的一项技术问题，就是动力电池在充/放电操作过程中的发热问题。温度是影响动力电池寿命和安全性的关键因素，电池温度过高会加剧电池内部的副反应，缩短电池的寿命，严重时会引发热失控造成电池起火或爆炸等安全问题。锂离子电池的适宜操作温度在 25℃至40℃之间。因此，动力电池的温度管理成为研究的重点。

在诸如电动车辆的许多应用中需要高功率电池系统。除了在封装的电池单元周围使用诸如空气，液体或固体之类的冷却介质外，目前没有任何方法。

已知使用锂离子电池的动力电池的温度控制方法可以分为气冷，液冷和相变材料(PCM)冷却三种。例如已公开的美国专利2011059347提出了使用气冷方式散热的电池模块，在数个板形电池单元之间的两个或者更多的接口中置入散热组件，利用通过散热组件的空气作为冷却剂。例如中国专利 CN202076386U公开了一种电池温度控制系统，包括电池包、热交换系统、以及温控装置；热交换系统包括热交换器、冷却液循环管道、以及制冷剂循环管道；这件专利技术利用冷却液而不是空气作为介质，并且采用热交换的方式对电池进行冷却或加热。例如已公开的美国专利20100279154用于电池冷却的电池模块’，提出了一种使用相变材料作为冷却剂的电池散热技术，基本上是在采用了压缩机和冷凝器的冷却系统中使用冷却剂(例如乙二醇)或制冷剂(例如R-11和R134A)作为冷却剂。

上述的几种已知的专利技术基本上是在电池组外部建立了冷却模块。所有的这些专利技术改进了电池或模块周围的冷却结构，或者专注于使用不同材料作为电池/电容器模块外部的冷却板或散热组件。这些专利技术清楚地将电池和冷却系统分为两个独立的部分。这种分离电池和冷却部分的结构，对于电池的冷却效果仍然有限。其原因在于，一般锂离子电池主要由阳极 (Anode，以石墨为例)、阴极(Cathode，以锂为例)、电解质，与隔离物(Separator) 所组成，电解质在大部份的电池中通常是液体又称为电解液。但是，为了防止氧化和潮湿的原因，电极，电解质以及必要的隔离物被封装在永久密封的包装中。包装材料也会减少了热传导，消除了电解液直接传热的机会。而前述已知的所有专利技术的冷却方法都是用来降低电池模块/电池包外的温度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种高功率电池模块，用于解决高功率电池模块在充/放电操作过程的发热问题。