[发明专利]一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法

说明书

本申请公开了一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，所述方法包括：确定电池焊接功率和焊接时间；计算焊点数量限制；根据圆柱电池尺寸及额定工作电流搭建圆柱电池热力学模型计算电池极板总产热量及热量分布；再根据极板产热量计算极板单位面积焊点数；最后根据极板热量分布对焊点布局进行优化实现电池极板传热效率。可以在不改变动力电池组结构设计和不过大提升成本的情况下有效优化动力电池组散热效率。且在增加散热效率的同时避免能耗的增加和可靠性降低。导电带链接至周围圆柱形电池可以使圆柱形电池组具有更好的均热性能，防止大型电池组内部积热问题，大大提高电池使用寿命，降低安全隐患。

技术领域

本申请涉及电池散热技术领域，具体涉及一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法。

背景技术

圆柱形锂离子电池由于具有各个方向张力可相互抵消、不易膨胀变形、一致性较好，并且产生气体不易泄露、耐压性好等优点，在电动车动力电池等高功率应用领域中已经得到广泛应用。但大功率电池发热问题也带来非常严峻的挑战。

一个大型电池组通常由多个单体电池并联或串联组成，这种结构潜在增加了电池的接触电阻，而接触电阻产热是电池重要的热源之一。因此造成了电池运行过程中欧姆热的增加，如果热量不能及时散失，便在有限空间累积，从而致使电池的温度升高，若电池温度高于50℃，其电化学性能和循环寿命会明显下降。因此如何提高电池散热效率变成了大型动力电池组关键技术。

目前常用的电池散热方法有液冷、风冷两种。液冷方法性能好，但成本较高可维护性较差。风冷因较低的成本较高的可维护性，目前在市场上存在大量应用，但是风冷方式散热依然不能满足当前的需求。通过对现有散热方式进行优化设计可以进一步提升现有散热效率。其中利用圆柱电池电极导热扩大了利用了更多的散热面积。可以有效提升动力电池散热面积。

电极导热方法主要有导热硅胶法和导电带传热法，导热硅胶法是在电极端顶部和底部各加上导热硅胶垫片，让顶部、底部不易散发的热量通过TIF导热硅胶片传导到金属外壳上散热，同时硅胶片的高电气绝缘和防刺穿性能对电池组有很好的保护作用。导电带传热法是通过大面积焊接，提高极板与导电带之间传热性能，可以更好的避免大型电池组局部积热问题，且有助于提升电导率，降低电力传输损耗，进一步降低发热。

大面积焊接方法不但能耗较高且大面积激光焊接易在局部造成电池极板破损，不利于电池稳定运行。导热硅胶片虽然可以在一定程度上实现电池两极板散热，但导热硅胶片散热效率较低，无法满足电池散热要求。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种基于电极焊接优化的圆柱动力电池组散热优化方法，所述方法包括：确定电池焊接功率和焊接时间；计算焊点数量限制；根据圆柱电池尺寸及额定工作电流搭建圆柱电池热力学模型计算电池极板总产热量及热量分布；再根据极板产热量计算极板单位面积焊点数；最后根据极板热量分布对焊点布局进行优化实现电池极板传热效率。

采用上述实现方式，可以在不改变动力电池组结构设计和不过大提升成本的情况下有效优化动力电池组散热效率。且在增加散热效率的同时避免能耗的增加和可靠性降低。导电带链接至周围圆柱形电池可以使圆柱形电池组具有更好的均热性能，防止大型电池组内部积热问题，大大提高电池使用寿命，降低安全隐患。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述确定电池焊接功率和焊接时间包括：根据导电带和圆柱电池极板材料及厚度确定按常规方法选取合适的焊接功率和焊接时间，保证焊接紧密的同时避免激光焊穿极板，造成电解液泄露。

结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述计算焊点数量限制，包括：令焊点周围设定范围为禁焊区，所述禁焊区为以焊点为圆心半径为r_p的圆；分别根据电池正负极区域面积计算焊点最密排布；将最密排布下焊点数量作为当前极板焊点数量限制。