一种多级散热结构及其制备方法

本发明涉及散热结构的，特别是涉及一种多级散热结构及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源在电力系统中渗透率提高，由于使用新能源的储能电池模组具有波动性、间隔性和随机性，无疑给电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。储能电池模组可用于电力系统的发、输、变、配、用各个环节，为电力系统提供调峰、调频、调压、备用等多种服务，进而提升电力灵活性、经济性和安全。

2、然而，在储能电池模组充放电的过程中，均会产生热量，产生的热量如果不及时排出，将会对电池模组的性能产生影响，甚至会引发危险。目前已有的储能电池模组液冷散热结构通常为在电池底部增加一块散热器，该种模式占用模组内部空间，空间利用率低，且模组支架与液冷系统零件装配关系复杂，装配效率低，成本高。同时，仅在储能电池模组的底部增加散热器导致电池整体温升不均匀，造成电池顶部局部高温的现象，存在安全隐患。

3、因此，亟需一种新的模组散热结构替换现有的双极板模组，解决现有电池模组所存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多级散热结构及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使散热结构简单且紧凑、散热效率高，。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种多级散热结构，包括基板，所述基板的下表面为受热面，所述基板的其他表面至少有一个为散热面，所述散热面上设置有初级散热层，所述初级散热层上设置有一级散热结构，所述散热面用于与流体散热介质接触，所述受热面用于贴合热源，所述一级散热结构的表面上设置有二级散热结构，所述二级散热结构的尺寸小于所述一级散热结构的尺寸，所述基板为传热材质，所述一级散热结构和所述二级散热结构均能够增加所述初级散热层的散热面积。

4、优选的，所述基板为长方体板，所述基板的上表面设置有初级散热层，所述基板和所述初级散热层的材质均为金属。

5、优选的，所述基板的厚度不大于20mm，所述初级散热层的厚度不小于50μm。

6、优选的，所述初级散热层的材质包括泡沫钛合金，所述泡沫钛合金通过烧结加工设置于所述基板的散热面上。

7、优选的，所述一级散热结构包括若干个一级散热槽，所述一级散热槽的深度不大于所述初级散热层的厚度。

8、优选的，所述一级散热槽等间距排布，形成一连续凹凸结构的散热面，所述一级散热槽的截面形状包括梯形、矩形、弧形或者v形，所述一级散热槽的中线为直线或者曲线，所述一级散热槽的间距为1000μm、深度至少为500μm，所述一级散热槽的槽口宽度为500μm-1000μm。

9、优选的，所述二级散热结构包括若干个二级散热槽，所述二级散热槽设置于所述一级散热槽的表面及槽壁顶面上。

10、优选的，所述二级散热槽等间距均匀排布，所述二级散热槽的截面形状包括梯形、矩形、弧形或者v形，所述二级散热槽的中线为直线或者曲线，所述二级散热槽的间距为50μm-100μm、深度至少为30μm，所述二级散热槽的槽口宽度为20μm-50μm。

11、本发明公开了一种多级散热结构的制备方法，基于上述的多级散热结构，具体包括如下步骤：

12、s1，所述基板通过烧结加工将所述初级散热层设置于所述基板的散热面上；

13、s2，使用电解加工工艺，采用螺旋电极作为阴极、基板作为阳极，旋转所述螺旋电极并按照设定切削路径在所述初级散热层加工出所述所述一级散热结构的各个一级散热槽；

14、s3，使用激光刻蚀加工工艺，在所述一级散热结构的散热表面加工出所述二级散热结构的二级散热槽。

15、优选的，s2中所述电解加工工艺中的电解质溶液为nacl-乙二醇、nano3-乙二醇，所述螺旋电极的转速为12000rpm，调节电解设备的电压、占空比和电流频率，使所述电解加工工艺的精度误差不大于10μm；s3中采用飞秒激光刻蚀加工工艺。

16、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

17、本发明的散热结构设置有多级，结构紧凑且使用方便，散热性能好，导热系数和散热效率高，可用于各种对体积有要求的散热机构中，尤其可用于电池散热中，有效提高电池的使用寿命长。

技术特征：

1.一种多级散热结构，其特征在于：包括基板，所述基板的下表面为受热面，所述基板的其他表面至少有一个为散热面，所述散热面上设置有初级散热层，所述初级散热层上设置有一级散热结构，所述散热面用于与流体散热介质接触，所述受热面用于贴合热源，所述一级散热结构的表面上设置有二级散热结构，所述二级散热结构的尺寸小于所述一级散热结构的尺寸，所述基板为传热材质，所述一级散热结构和所述二级散热结构均能够增加所述初级散热层的散热面积。

2.根据权利要求1所述的多级散热结构，其特征在于：所述基板为长方体板，所述基板的上表面设置有初级散热层，所述基板和所述初级散热层的材质均为金属。

3.根据权利要求1所述的多级散热结构，其特征在于：所述基板的厚度不大于20mm，所述初级散热层的厚度不小于50μm。

4.根据权利要求1所述的多级散热结构，其特征在于：所述初级散热层的材质包括泡沫钛合金，所述泡沫钛合金通过烧结加工设置于所述基板的散热面上。

5.根据权利要求1所述的多级散热结构，其特征在于：所述一级散热结构包括若干个一级散热槽，所述一级散热槽的深度不大于所述初级散热层的厚度。

6.根据权利要求5所述的多级散热结构，其特征在于：所述一级散热槽等间距排布，形成一连续凹凸结构的散热面，所述一级散热槽的截面形状包括梯形、矩形、弧形或者v形，所述一级散热槽的中线为直线或者曲线，所述一级散热槽的间距为1000μm、深度至少为500μm，所述一级散热槽的槽口宽度为500μm-1000μm。

7.根据权利要求5所述的多级散热结构，其特征在于：所述二级散热结构包括若干个二级散热槽，所述二级散热槽设置于所述一级散热槽的表面及槽壁顶面上。

8.根据权利要求7所述的多级散热结构，其特征在于：所述二级散热槽等间距均匀排布，所述二级散热槽的截面形状包括梯形、矩形、弧形或者v形，所述二级散热槽的中线为直线或者曲线，所述二级散热槽的间距为50μm-100μm、深度至少为30μm，所述二级散热槽的槽口宽度为20μm-50μm。

9.一种多级散热结构的制备方法，基于权利要求1-8中任意一种所述的多级散热结构，其特征在于，具体包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的多级散热结构的制备方法，其特征在于：s2中所述电解加工工艺中的电解质溶液为nacl-乙二醇、nano3-乙二醇，所述螺旋电极的转速为12000rpm，调节电解设备的电压、占空比和电流频率，使所述电解加工工艺的精度误差不大于10μm；s3中采用飞秒激光刻蚀加工工艺。

技术总结本发明公开了一种多级散热结构及其制备方法，涉及散热结构的技术领域，包括基板，基板的下表面为受热面，基板的其他表面至少有一个为散热面，散热面上设置有初级散热层，初级散热层上设置有一级散热结构，散热面用于与流体散热介质接触，受热面用于贴合热源，一级散热结构的表面上设置有二级散热结构，二级散热结构的尺寸小于一级散热结构的尺寸，基板为传热材质，一级散热结构和二级散热结构均能够增加初级散热层的散热面积。本发明的散热结构设置有多级，结构紧凑且使用方便，散热性能好，导热系数和散热效率高，可用于各种对体积有要求的散热机构中，尤其可用于电池散热中，有效提高电池的使用寿命长。技术研发人员：张洪侨,房晓龙,曹展受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21