一种电池液冷板及其制备方法以及电池模组、电池包和电动汽车

摘要

本发明公开了一种电池液冷板及其制备方法以及电池模组、电池包和电动汽车。该液冷板包括：下液冷板、局部变形的上液冷板、以及通过上液冷板的局部变形而与下液冷板包围形成的流道；上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板通过原子结合的方式进行连接。该电池液冷板可以有更轻的重量，结构更简单，连接强度和密封性能更好，并且可以不需冲压成型流道步骤获得。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池液冷板及其制备方法以及电池模组、电池包和电动汽车；具体地，涉及一种电池液冷板，制备该电池液冷板的方法和由该方法制得的电池液冷板，以及一种电池模组，包括该电池模组的电池包，和包括该电池包的电动汽车。

背景技术

电池液冷板为电池组的必要组成部分，其上有用于冷却液体流动的流道，为电池组实现散热。

目前电池液冷板的制造通常需要先将上液冷板冲压成型出流道，再与下液冷板焊接在一起。当设计的流道不同时，需要开设不同的冲压模具，从而增加了液冷板的制造成本。另外，现有焊接过程中液冷板均会受到高温的作用，焊接之后容易变形，影响液冷板的使用。而且现有焊接方法形成的焊缝的连接和密封强度还不足。

因此，需要提供一种新的电池液冷板，具有更高的连接和密封强度，并且制作简单没有焊接形变的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有电池液冷板的上述缺陷，提供一种电池液冷板及其制备方法以及电池模组、电池包和电动汽车。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池液冷板，该液冷板包括：下液冷板、局部变形的上液冷板、以及通过上液冷板的局部变形而与下液冷板包围形成的流道；上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板通过原子结合的方式进行连接。

本发明还提供了一种电池液冷板的制备方法，该方法包括：将上液冷板和下液冷板平行间隔放置；将上液冷板和下液冷板采用电磁脉冲焊焊接，焊接处的上液冷板发生形变与下液冷板连接形成连接部，相邻的两连接部之间形成流道。

本发明还提供了一种由本发明提供的方法制备得到的电池液冷板。

本发明还提供了一种电池模组，该电池模组包括多个电池液冷板；其中，所述电池液冷板为本发明提供的电池液冷板。

本发明还提供了一种电池包，该电池包包括多个电池模组，其中，所述电池模组为本发明提供的电池模组。

本发明还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括多个电池包，其中，所述电池包为本发明提供的电池包。

本发明提供的电池液冷板，其中以原子结合的方式连接的上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板，实现散热效果好的高比热材料，如铜与轻质材料的结合组成电池液冷板，可以保证电池液冷板的强度同时实现更佳的散热效果和轻量化，可以有更好的连接强度和密封性能。并且，本发明中，还可以通过在进行连接时，采用的电磁脉冲焊接使上液冷板变形形成流道，节省了现有技术中的冲压成型步骤，降低电池液冷板的成型成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为液冷板焊接前结构；

图2为液冷板焊接后结构；

图3为液冷板焊接后的三维立体视图；

图4为本发明的一个具体实施方式的流道形状；

图5为本发明的另一个具体实施方式的流道形状；

图6为本发明的另一个具体实施方式的流道形状；

图7为本发明电磁脉冲焊焊接处的金相图(方框内焊接处无过渡层)；

图8为激光焊焊接处的金相图(圆圈内焊接处为过渡层)；

图9为激光焊焊接处新生合金断裂的金相图。

附图标记说明

1、下液冷板2、上液冷板3、流道4、连接处5、未变形部分

6、变形部分

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种电池液冷板，如图2所示，该液冷板包括：下液冷板1、局部变形的上液冷板2、以及通过上液冷板2的局部变形而与下液冷板1包围形成的流道3；上液冷板2的变形部分6的边沿与下液冷板1通过原子结合的方式进行连接。

具体地如图2所述，上液冷板2的变形部分6的边沿与下液冷板1在焊缝4处连接。未变形部分5、变形部分6和下液冷板1包围形成流道3。

本发明中，利用上液冷板的高比热性能可以为电池液冷板提供更好的散热效果，采用轻质材料可以提供电池液冷板轻量化。常规的方法不易实现不同金属之间的焊接，而且需要先将上液冷板成型流道再进行焊接，费工。而本发明中，利用电磁脉冲焊接在焊接两种不同金属的同时使上液冷板变形刚好形成流道，不用预先冲压成型，同时非熔化的焊接方式，也没有常规焊接受热的影响，不会在焊接时产生变形量可以无误差无变形地进行焊接。

根据本发明，所述连接为非熔化的焊接方式，优选情况下，下液冷板和上液冷板为不同的金属，在上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板进行连接的界面上不存在过渡层。所述过渡层是指盖板和壳体的金属在熔化的焊接方式下形成的金属熔化再结晶的结构或者焊接盖板和壳体形成的钎焊层。如图7所示图2中焊缝4处的金相图，方框内无过渡层，具体地没有新生成的合金结构。

根据本发明，优选情况下，上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板进行连接的部分的宽度为1-20mm；优选所述宽度为8-15mm。该部分即图2中焊缝4处的宽度。

根据本发明，优选情况下，上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板进行连接的部分的连接强度为100-800MPa；优选为400-600MPa。

根据本发明，优选情况下，上液冷板的变形部分的边沿与下液冷板进行连接的部分的密封强度为0.01-0.2MPa；优选为0.01-0.06MPa。

根据本发明，优选情况下，上液冷板为高比热金属，下液冷板为轻质金属；优选地，上液冷板为铜、铜合金和钢中的至少一种；下液冷板为铝、铝合金和镁合金中的至少一种。

根据本发明，如图2中以字母W表示流道的宽度，以字母t表示流道的高度，优选情况下，所述流道的宽度为3-30mm，所述流道的高度为0.3-2mm。所示流道的形状可以根据电池液冷板的需要设计，优选地，所述流道可以为直线型或弯折型。例如可以为图4中所示的U型、图5中所示的W型和图6中所示的F型的形状。

本发明还提供了一种电池液冷板的制备方法，该方法包括：将上液冷板和下液冷板平行间隔放置；将上液冷板和下液冷板采用电磁脉冲焊焊接，焊接处的上液冷板发生形变与下液冷板连接形成连接部，相邻的两连接部之间形成流道。

根据本发明，优选情况下，所述相邻的两连接部之间的距离为3-30mm。

根据本发明，优选情况下，所述间隔的间隙为0.3-2mm。

根据本发明，优选情况下，所述相邻的两连接部平行。

根据本发明，优选情况下，所述电磁脉冲焊接的焊接能量为16-64KJ。

本发明还提供了一种由本发明提供的方法制备得到的电池液冷板。

本发明还提供了一种电池模组，该电池模组包括多个电池液冷板；其中，所述电池液冷板为本发明提供的电池液冷板。

本发明中，所述电池液冷板在所述电池模组中，可以安装位于单体电池之间，也可以安装位于电池模组的外表面，以为电池提供冷却散热。

本发明还提供了一种电池包，该电池包包括多个电池模组，其中，所述电池模组为本发明提供的电池模组。

本发明还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括多个电池包，其中，所述电池包为本发明提供的电池包。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，连接强度通过拉力测试方法采用高品检测公司的GP-TS2000M测得；密封强度通过气密性测试方法采用BYD公司的CPB气密性测试仪测得。

实施例1

将上液冷板(铜材料)和下液冷板(铝合金材料)如图1中所示平行放置，间隙为2mm，在上液冷板上施加电磁脉冲焊接(焊接设备型号PS48-16/25，PST公司)，焊接能量为16KJ，得到电池液冷板，焊接后的结构如图2、3所示，其中连接的部分的宽度为8mm，流道的宽度为15mm，高度为2mm。形成的流道的形状为图4所示，重量为150g。

将得到的电池液冷板进行连接强度和密封性能测试，连接强度为400MPa，密封强度为0.01MPa。

用金相显微镜观察上液冷板的变形部分的边沿和下液冷板连接的部分的结构形貌，如图7所示，没有合金相图。

实施例2

将上液冷板(铜合金材料)和下液冷板(铝材料)如图1中所示平行放置，间隙为1.5mm，在上液冷板上施加电磁脉冲焊接，焊接能量为20KJ，得到电池液冷板，焊接后的结构如图2所示，其中连接的部分的宽度为10mm，流道的宽度为20mm，高度为1.5mmm。形成的流道的形状为图5所示，重量为150g。

将得到的电池液冷板进行连接强度和密封性能测试，连接强度为300MPa，密封强度为0.02MPa。

用金相显微镜观察上液冷板的变形部分的边沿和下液冷板连接的部分的结构形貌，与图7所示相似，没有合金相图。

实施例3

将上液冷板(钢材料)和下液冷板(镁合金材料)如图1中所示平行放置，间隔为1.5mm，在上液冷板上施加电磁脉冲焊接，焊接能量为32KJ，得到电池液冷板，焊接后的结构如图2所示，其中连接的部分的宽度为15mm，流道的宽度为20mm，高度为1.5mm。形成的流道的形状为图6所示，重量为150g。

将得到的电池液冷板进行连接强度和密封性能测试，连接强度为450MPa，密封强度为0.035MPa。

用金相显微镜观察上液冷板的变形部分的边沿和下液冷板连接的部分的结构形貌，与如图7所示相似，没有合金相图。

对比例1

将上液冷板(铜材料)和下液冷板(铜材料)平行放置，间隙为0mm，在上液冷板上施加激光焊接(焊接设备型号DISC8002，通快公司)，焊接功率为8KW，焊接速度为80mm/s，得到电池液冷板，焊接后的结构如图2、3所示，其中连接处的宽度为1.5mm，流道的宽度为20mm，高度为1.5mm。形成的流道的形状为图4所示，重量为250g。

将得到的电池液冷板进行连接强度和密封性能测试，连接强度为300MPa，密封强度为0.02MPa。

用金相显微镜观察上液冷板的变形部分的边沿和下液冷板连接的部分的结构形貌，如图8、9所示，有新生合金相图。

由上述实施例和对比例的结果可以看出，本发明提供的电池液冷板可以有更轻的重量，结构更简单，连接强度和密封性能更好，并且不需冲压成型流道步骤获得。