宁德时代终于对电芯极柱产热下手了!
上周,宁德时代在超级科技日上发布了第三代神行电池,采用了电芯肩部冷却技术。 其实早在2023年,笔者就申请过专门为了降低电芯极柱在快充过程中的温升的相关专利,当时的开发对象是短刀铁锂电芯,感兴趣的小伙伴可以搜索专利号CN 219873731 U。 这次宁德时代采用的方形电芯肩部冷却方案与笔者的想法不谋而合,让我们通过专利来详细解读一下技术细节。 一、 核心解决方案本实用新型的核心创新在于设计了一种集成了冷却功能的连接件,将传统的“巴片”与“冷却板”合二为一。1. 主要组成部分:电池装置: 包含至少两个电池单体和一个新型的连接件。连接件: 由 汇流部 和 冷却部 一体相连构成。汇流部: 功能与传统巴片相同,用于电连接相邻两个电池单体的正负极端子(极柱)。冷却部: 这是一个创新的散热结构,形状类似一个“U型槽”或“桥洞”,具体包括:第一侧壁 和 第二侧壁:沿第一方向(例如电池单体的排列方向)相对设置。底板:连接第一侧壁和第二侧壁的底部。关键特征: 在第一侧壁、第二侧壁以及底板内部,都设置有流体流道,用于流通冷却液(如水、乙二醇溶液等)。2. 工作原理与连接方式:两个汇流部分别连接在冷却部的两个侧壁(第一侧壁和第二侧壁)上。安装时,连接件跨坐在相邻的两个电池单体上。汇流部通过螺栓等紧固件连接到各自的极柱上,完成电气连接。与此同时,冷却部的第一侧壁和/或第二侧壁会与对应极柱的侧面紧密贴合。 底板则覆盖在电池单体的上表面。当冷却液在流体流道内循环时:与极柱贴合的侧壁可以直接冷却极柱,并将汇流部工作时产生的热量迅速带走。底板可以吸收电池单体上表面散发的热量并进行冷却。这种设计实现了对 “产热点”(极柱和汇流部) 和 “发热体”(电池本体) 的同时、高效冷却。 二、 优选实施方案与附加特征为了进一步提升冷却效率和可靠性,专利还提出了以下几种优化方案:凹槽设计: 在冷却部的侧壁上设置凹槽,让极柱部分嵌入其中。这可以增大极柱与冷却侧的接触面积,从而提升换热效率。第一导热层: 在极柱与侧壁凹槽之间填充导热材料(如导热硅脂、相变材料等),以减少接触热阻,加快热量传递。第二导热层: 在底板与电池单体上表面之间设置一层很薄(0.1mm-0.3mm)的导热层,如导热凝胶、双面胶或石墨烯膜。这个厚度范围经过优化,能在保证良好绝缘和机械性能的前提下,实现最低的热阻,让热量几乎无损地从电池传到冷却底板。绝缘层: 在底板与电池单体之间设置绝缘层(如聚酰亚胺薄膜),确保电气安全。表面处理: 将底板朝向电池的一面做成粗糙面,可以增加与导热胶或绝缘层的粘结面积和强度。用电装置: 要求保护任何包含上述电池装置的设备,如电动汽车、储能系统、便携电子设备等。 三、 有益效果总结高效散热: 通过一体化设计,直接将冷却液通道布置在靠近主要产热源(汇流部和极柱)的位置,实现了靶向、快速冷却。提升可靠性: 有效控制巴片和极柱的温度,避免了因过热导致的性能衰减、老化加速或安全隐患,从而提升了整个电池包的过流能力、寿命和可靠性。结构紧凑: 将导电和散热功能集成于一个部件,节省了空间,简化了模组结构,有利于提高电池包的能量密度。工艺优化: 提出的导热层厚度、粗糙面等细节设计,进一步保证了散热效果的稳定性和制造的可行性。总而言之, 这份专利展示了一种创新的电池模块热管理设计,其核心思想是 “汇流与冷却一体化” ,通过结构创新从根本上解决了电池连接部位散热难的痛点,对于提升高功率、高能量密度电池系统的性能与安全具有重要意义。 来源:小明来电