[发明专利]长寿命软包电池热控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及软包电池热控制装置，特别涉及可应用于浸泡于冷却水中的软包电池热控制装置，比如可应用于车用动力电池领域和储能电池领域的水冷系统中等。

背景技术

热管理技术是软包动力电池的核心技术之一，本领域内已有诸多的热管理技术方案和努力，但热管理问题仍然是制约本行业发展的瓶颈问题之一，对高效热管理的需求依然是非常迫切的。现有的软包电池冷却方式中更多的是风冷，也有油冷和水冷；如CN201210016348.0中介绍的水冷方案是采用水冷板或冷却管与电池接触换热，而这种换热方式中冷却水与电池之间接触热阻高、传热环节多、换热效率低；如CN202550023U中介绍的浸泡式油冷方案虽然温度均一性得到了一定程度的提高，但绝缘油的流动性差，换热效率低，并且还有售后维护等诸多问题存在。纵观现有技术中没有将软包电池直接浸泡在水或防冻液中的应用，更没有与之相适应的专用电池包装材料。

现有技术中软包电池包装用的铝塑膜通常采用8系铝合金铝箔，这种铝箔退火后为软质铝箔，冲深成型性好。目前电池包装材料主要考虑的是耐电解质腐蚀性，主要技术方案是在包装材料朝向电解质的一侧通过物理或化学方式改性形成耐腐蚀层，其作用是防止电解质腐蚀铝箔内表面而导致铝塑膜层间剥离。现有铝塑膜最外层都含有聚酰胺等保护用塑料膜，这些塑料保护膜的耐水解能力较差，若与水汽接触则很容易水解失效。

为了提高铝塑膜的耐水解能力，现有技术通常的手段是改善外层保护膜的耐水解能力，比如采用比尼龙膜更耐水的PET膜作为最外侧保护膜。采用PET膜后对耐空气中的水汽或水滴腐蚀性能有所提高，但还是不适合于长期与水接触。

发明内容

基于当前动力电池热管理问题仍然是制约行业发展的瓶颈问题，本发明从软包电池冷却的需求出发，为了获得更高的电池冷却性能，本发明大胆采用将软包电池直接浸泡于冷却水中的冷却方案。然而，经过深入研究和长期测试后才发现，现有电池包装材料不能适应这种浸泡式水冷要求，现有软包电池包装用铝塑膜中最外侧尼龙保护层抗乙二醇防冻液腐蚀性能差，作为阻水层的铝箔为铝铁合金，其机械强度和抗乙二醇防冻液腐蚀性能（特别是抗点蚀性能）也较差，即使其采用传统的技术手段（如铝箔表面做防腐涂层处理）也容易出现点腐蚀，故现有铝塑膜不能满足长期的浸泡式水冷系统要求。为了克服上述缺陷，本发明创造性地提供如下新的电池冷却系统方案和电池包装材料方案，以解决上述系列技术问题并满足新能源车用或储能用等大容量电池系统的热管理需求。

在兼顾铝塑膜铝箔成型能力前提下，同时针对现有技术中用于包装电池（battery）的铝塑膜耐车用防冻冷却液（简称防冻液，其主要成分为乙二醇和水）或耐冷却水的抗腐蚀性能不足的缺陷，即容易被腐蚀穿孔的缺陷，本发明特提供一种可用于锂离子二次电池包装用铝塑复合膜（以下简称铝塑膜），其具有更高的耐冷却液腐蚀能力。

本发明第一个方面是提供一种由金属塑料复合薄膜形成的电池、优选为软包电池用包装材料（优选为铝塑膜），包括金属箔层（优选为铝箔层）和复合于金属箔层（优选为铝箔层）内表面的塑料层。

本发明第二个方面是提供一种软包电池，包含有电极材料和电解质以及外部包裹用的上述的金属塑料复合薄膜（优选为铝塑膜），所述金属箔层（优选为铝箔层）内表面的塑料层将电解质与金属箔层（优选为铝塑膜）隔离。优选地，所述电解质包含有六氟磷酸锂和/或四氟硼酸锂（LiBF₄）。

本发明第三个方面是提供一种电池热控制装置，优选为软包电池热控制装置，包含有上述的软包电池。该软包电池可采用耐冷却液浸泡腐蚀的上述的铝塑膜包装之后，可以将该软包电池浸泡在冷却液（如防冻冷却液）中，优选地，所述由金属塑料复合薄膜形成的电池用包装材料浸泡在所述冷却液中，更优选地，所述金属箔层（优选为铝箔层）浸泡在所述冷却液中，从而金属箔层可以直接与冷却液进行热交换。这样电池的换热效果更好，且电池上下左右各处的温度更均匀。

本发明第四个方面是提供一种采用热控制装置冷却电池单元的方法。

本发明第五个方面是提供一种制造所述由金属塑料复合薄膜形成的电池用包装材料、优选为铝塑膜的方法。

在本发明一种优选实施例中，铝箔层由耐腐蚀的铝合金形成。其中，所谓耐腐蚀是指耐冷却水或防冻液腐蚀。若未特别说明，本发明中所谓耐腐蚀均是指耐冷却水或防冻液腐蚀，而不是指耐电解液腐蚀。本发明采用的耐冷却水腐蚀的技术手段也不同于传统的耐电解液腐蚀的技术手段。