[发明专利]一种高集成度的多层锂电池pack水冷封装板及其加工方法

说明书

本发明涉及一种高集成度的多层锂电池pack水冷封装板及其加工方法。设置了新的水流通道结构，在顶板和底板之间设置间隔板，间隔板起到阻挡水流的作用，从而可以使得水流在整个水冷板层均匀流动，防止产生主流效应，产生冷却死角。水冷板设置了超亲水和超疏水的复合材料，凹槽位置为超疏水位置，而凸起的顶部为超亲水位置；超疏水的位置可以保证冷却液在从中流过时降低杂质的沉积和堵塞，保证水流通道不会阻塞；同时超亲水的位置一方面可以提高冷却液和材料的热交换，同时由于超亲水位置具有激光辐照的微结构，从而使得比表面积变大，弥补了超疏水带来的热交换面积降低的问题。

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池领域，具体涉及一种高集成度的多层锂电池pack水冷封装板及其加工方法。

背景技术

电池发热问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的使用成本。

Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物，如图2所示。

传统的18650电池一方面安全系数低，能量密度不高；另一方面由于接触面积大，散热效果不好。基于上述问题，当前急需要设计一款高集成度的多层锂电池pack水冷封装板。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种高集成度的多层锂电池pack水冷封装板，包括边框、电池片层和水冷板层。

通过边框将电池片层、水冷板层安装到一起，水冷板层上下均布置电池片层；水冷板层的数量为单层；水冷板层上方和下方各设置两层电池片层；

水冷板层内部设置有水流通道，通过水流通道中流过的冷却液对与水冷板层接触的电池片层进行降温；

边框处安装有冷却控制器，冷却控制器根据电池发热的功率和冷却水温度来控制冷却液的流速。

水冷板层由顶板、底板和间隔层构成；间隔层的数量为两层，分别贴附在顶板和底板的表面；从上至下分别为顶板、一层间隔层、水流通道、另一层间隔层和底板；

顶板和底板由钛镁合金材料制成；间隔层由复合聚四氟乙烯材料制成；

间隔层的形状为具有方孔的网状，两个间隔层之间设置有10-15mm的间距，从而使得冷却液能够在间隔层之间流动，同时由于间隔层为网状，间隔层的凹凸不平对冷却液的流动起到阻挡作用，使得冷却液产生涡流，进而使得冷却液和整个顶板及整个底板产生热交换。

顶板和底板使用钛镁合金板加工而成，并进行二次激光表面改性处理，之后在顶板或者底板表面覆盖间隔层；间隔层覆盖的表面积占比小于50%。

冷却控制器连接流速检测模块、加压泵和水温传感器；

水温传感器包括水温检测矩阵，水温检测矩阵布置在水冷板层的两个间隔层之间，由多于20个温度探头组成，且温度探头设置在间隔层的复合聚四氟乙烯材料的表面；

流速检测模块设置有流速检测矩阵，流速检测矩阵布置在水冷板层的两个间隔层之间，由多于20个流速探头组成，且流速探头设置在间隔层的复合聚四氟乙烯材料的表面，且流速探头位于温度探头的上游；