[发明专利]一种高比能锂电池装置

说明书

本发明公开了一种高比能锂电池装置，包括软包电芯、翅片散热板、导热金属板、橡胶板、前后固定板、上盖板、下盖板、紧固丝杆及螺母组件，分为电源模块、热管理模块、封装外壳模块三部分；本发明提供的锂电池壳体装置，可以将软包电芯在放电过程中所释放的大量热量快速导出至外界大气中，将电芯的温度控制在一定的范围内；同时利用自身结构特点避免软包电芯在放电时由于体积膨胀造成的内应力过大导致的外壳结构受损；本发明结构简单、可靠，导热性能良好，可根据需求模块化安装，整体功率/质量比值大。

技术领域

本发明涉及一种锂电池装置，特别涉及一种对散热有特殊要求的高空无人飞行器用大功率、高比能锂电池装置。

背景技术

高比能锂电池是上世纪70年代率先进入商用市场的固体正极电池，常见的如锂氟化碳电池灯，此类电池具有突出优点：1、质量比能高，低倍率放电比能量超过700Wh/kg；2、安全性能好，氟化碳分解温度高达400℃，是锂原电池中安全性最好的体系；3贮存性能好，可以长期贮存，自放电率小，年自放电率不超过2%。但是由于其放电特点，其放电过程中伴随着发热，同时体积膨胀会对约束其膨胀的封装外壳造成较大的应力。

高比能锂电池工作时会产生大量的热量及体积膨胀。针对放电过程中产生的大量热量一般要设计热管理模块冷却电源模块，同时针对电芯放电过程中产生的体积膨胀设计具有足够强度或预留足够膨胀空间的的封装模块来克服体积膨胀产生的较大应力。

为满足上述特殊高比能锂电池工作时会产生大量的热量及体积膨胀，一般都采用主动散热热管理模块及较大尺寸机械结构装置克服膨胀应力，不仅结构复杂、成本高、尺寸重量大且可靠性较低，难以满足高空无人飞行器对电池装置高比能、小尺寸、低重量的要求。

发明内容

本发明提供一种结构更紧凑、质量更轻的高比能锂电池模块装置，以满足高比能锂电池工作时热管理要求并克服体积膨胀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高比能锂电池装置，由封装外壳模块、热管理模块和电源模块三部分组成；所述的封装外壳模块由前后固定板、上盖板、下盖板、紧固丝杆、弹簧垫圈及螺母等主要零部件构成；所述的电源模块包含串联的多组氟化碳软包电芯，通过前后固定板上部的两个通孔导出电源总正电缆与总负电缆；所述的热管理模块由导热金属板和设置在导热金属上下两端的翅片散热板以及橡胶板等零部件构成；所述的软包电芯紧贴在导热金属板上，相邻的两个软包电芯之间设置有橡胶板，所述的翅片散热板由多个水平排列的散热翅片连接形成，所述散热翅片的左右两端均匀分布有向斜上方延伸的鳍片，散热翅片中间部位设有供导热金属板插入的内部凹槽，紧固丝杆穿过两块前后固定板上居中设置的通孔，通过螺母组件将封装外壳模块与电源模块固定在一起，安装紧固丝杆及电源总正与总负电缆的通孔，最后使用胶体封装。

所述的一种高比能锂电池装置，其软包电芯贴合在导热金属板一侧。

所述的一种高比能锂电池装置，其前后固定板、上盖板、下盖板和翅片散热板通过焊接方式紧固连接。

所述的一种高比能锂电池装置，其软包电芯有20组，导热金属板有30片，橡胶板有10块。

所述的一种高比能锂电池装置，其导热金属板是厚度为2mm、热导率为230W/m.k左右的1060铝合金。

所述的一种高比能锂电池装置，其翅片散热板是厚度为0.8～1mm的6063铝合金。

所述的一种高比能锂电池装置，其翅片散热板的内部凹槽宽度比导热金属板厚度小0.02～0.05mm。

所述的一种高比能锂电池装置，其翅片散热板的鳍片与水平倾角为60°，四层鳍片相互间距3mm。