[发明专利]具有热管理功能的环形锂离子电池组及其控制方法

说明书

本发明公开了一种具有热管理功能的环形锂离子电池组及其控制方法，包括两个相互连接的环形锂离子电池单体，电池壳体与外加热筒之间填充有相变材料，外加热筒套装于电芯的外周，上端盖设置有温度传感器、正极极柱和负极极柱，环形锂离子电池单体之间通过燕尾槽与燕尾滑块相对连接组成电池组。本发明将内外加热筒和相变材料置于电池内部，可以从内部和外部同时开始对电池加热或者散热，能实现环形锂离子电池单体自由组合形成电池组，且将相变材料填充于环形锂离子电池单体内部，与内外加热筒协同作用，具有热管理功能，在低温加热环形锂离子电池单体，高温时对环形锂离子电池单体进行散热，提高了环形锂离子电池单体的工作性能。

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种具有热管理功能的环形锂离子电池组及其控制方法。

背景技术

随着电动汽车的发展，凭借着高能量密度、高功率密度及长循环寿命等优势，以锂电池为代表的动力电池被广泛应用于电动汽车中。

然而，锂电池性能及安全性受温度影响显著，高温和低温都不利于锂电池正常工作。锂离子电池在低温下充放电容量会急剧下降，车辆性能严重衰退，而且低温充电时，锂电池电极容易出现析锂现象，容易引发短路等风险。高温时，需对锂电池进行散热，否则易引起电池热失控。

目前对电池加热方式主要为空气加热和液体加热，这两种方式虽然结构较简单，但是需要外部设备辅助，占据一定空间，且空气加热效率低，所需时间长；相比空气加热，液体加热虽然提高了加热效率，但是成本大幅度增加，加热仍然需要一定的时间。在高温散热方面，随着人们对相变材料认识不断提升，越来越多的科研工作者开始对其进行研究。在锂电池高温散热方面，相比空冷和液冷，相变材料塑造性好，适用于各种形状电池，成本低，相变潜热高，是一种比较理想的散热材料。

目前电池热管理的研究聚焦于既定结构的电池，在现有的电池结构基础上开展热管理。虽然圆柱形电池制作工艺简单，但是由于电池自身的发热特性，圆柱形电池容易在中心位置产生热积累，而圆柱形电池只能通过圆柱外表面进行热交换，导致圆柱中心位置的热量不容易散掉，这种圆柱形电池结构给电池的设计和电池热管理带来较大的困难。

发明内容

针对现有圆柱形电池存在的技术问题，从改变电池结构角度出发，提出一种具有热管理功能的环形锂离子电池组及其控制方法，提高热交换效率，能对低温下电池进行加热，高温下电池进行散热。提高电池的工作性能。

本发明采用以下技术方案实现上述目的。一种具有热管理功能的环形锂离子电池组，包括两个相互连接的环形锂离子电池单体，所述环形锂离子电池单体包括内加热筒、圆柱形卷片、电芯和电池壳体，所述内加热筒内部填充相变材料，内加热筒外周设有卷片，卷片外周绕装有电芯；所述电池壳体外装有控制器，电池壳体与外加热筒之间填充有相变材料；外加热筒套装于电芯的外周；环形锂离子电池单体下端封装有下端盖，上端封装有上端盖，上端盖设置有温度传感器、正极极柱和负极极柱；电芯上端连接有引线正极片和负极片，正极片和负极片分别与上端盖上的正极极柱和负极极柱对应连接；环形锂离子电池单体的上端盖和下端盖上均装有连接座，连接座呈四边形且中间内孔端口对角设有挡片，连接座一侧相邻的两边设置有燕尾槽，另一侧相邻的两边设置有与燕尾槽相对应匹配的燕尾滑块，环形锂离子电池单体之间通过燕尾槽与燕尾滑块相对连接组成电池组；电池组中的环形锂离子电池单体之间正极极柱和负极极柱通过连接片对应连接，实现电池组的并联通电。

优选地，所述电芯的材料为石蜡类。

优选地，所述石蜡类的材料中可添加膨胀石墨、泡沫铝、泡沫石墨、碳纤维或铝颗粒。

优选地，所述温度传感器的温度感应范围为-30~60℃。

优选地，所述控制器设有第一预设温度和第二预设温度。

优选地，所述第一预设温度为-10℃。

优选地，所述第二预设温度为0℃。