CN101577344B - 动力电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种安全性高、散热好、寿命长的新型结构动力电池。本发明是通过以下技术方案来实现的：动力电池，包括有外壳、电池本体和电极，所述电池本体包括有极片；其中，所述动力电池还包括有内壳；所述外壳的外表面上设置有外散热装置，内壳的内表面上设置有内散热装置；所述外壳和内壳之间形成截面为环形的柱体结构容纳腔，极片卷绕式地设置在所述容纳腔中；所述电极设置在内壳的内腔中，所述内壳还具有一个以上的可贯通所述内腔的空气流道。所述外壳的壁厚尺寸大于内壳的壁厚尺寸。

Description

动力电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种动力电池。
背景技术
随着世界经济的发展，国际石油价格近几年波动剧烈，加之未来石油资源的预期减少，石油已经成为世界经济发展的瓶颈，因此，新能源成为发展经济的新方向。随着全球性的矿物能源日渐短缺，以及日益加剧的环境污染问题，人们对清洁可再生能源的需求越来越迫切。
锂离子电池作为一种高效的可再生能源载体已被广泛应用于通讯、电子行业，特别是手机、PDA等个人通讯工具上。近一两年来，随着通讯技术的飞速发展，手机彩屏技术、彩信技术、蓝牙技术及摄像技术相续出现，对锂离子电池的容量、体积、重量、电化学性能以及安全性能等指标提出了更高的要求。通常单只锂离子电池的工作电压只有2.4～4.5V左右，而且单只电池的容量也非常有限。
对于要求大容量、大功率的领域，比如电动车、UPS、通讯设备等应用领域，锂离子电池的安全性尤为重要。目前大容量、大功率的动力电池都是经过对单只电池进行外部串联/并联来组成的。影响锂离子电池安全性的重要因素是电池在工作状态下产生的热量无法及时排除，而是逐渐积累，最后热失控产生爆炸起火事故，给客户带来危害及损失。目前锂离子电池结构均为实心结构，不利于热量的排除。因此，单只锂离子电池结构的设计是否有利于散热，是否有满足电池组的一致性要求，也是业内人士研发的重点之一。
现有技术中，动力电池都是以方形实心和圆形实心电池最为常见，该两类电池存在安全性能低、冲放电循环次数少、使用性能差三方面的共同缺点。具体如下：
方形电池内部由若干块极片组合而成，电池在工作时内部离子高速运动，内部温度升高。因方形电池整体结构缺陷，使内部的热量无法向外释放，从而致使电池外壳变形，内部极片变形、间距变化影响电池充电、放电质量，最终导致电池性能不稳定、易爆炸、寿命短。
圆形实心电池内部由极片卷绕呈实心组合而成，电池在工作时内部离子高速运转，内部温度升高。因圆形实心电池的整体结构，使电池内部热量无法向外释放，从而致使电池内部极片间距不等影响电池充电、放电质量，同时内部热量无法释放，最终导致电池性能不稳定、易爆炸、寿命短。
目前，开发容量大、寿命长、安全性能好的动力电池已成为各国政府、集团企业的共识，预计21世纪将成为电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全性高、散热好、寿命长的新型结构动力电池。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
动力电池，包括有外壳、电池本体和电极，所述电池本体包括有极片；其中，所述动力电池还包括有内壳；所述外壳的外表面上设置有外散热装置，内壳的内表面上设置有内散热装置；所述外壳和内壳之间形成截面为环形的柱体结构容纳腔，极片卷绕式地设置在所述容纳腔中；所述电极设置在内壳的内腔中，所述内壳还具有一个以上的可贯通所述内腔的空气流道。
所述外壳的壁厚尺寸大于内壳的壁厚尺寸。
综上，本发明的有益效果是：
本发明的动力电池是在传统动力电池散热难、易爆炸、循环次数少、充电时间长的缺陷基础进行全方位的改进设计。主要包括外形、内腔等具体结构。本发明的动力电池，由于外壳的外表面上设置有外散热装置，内壳的内表面上设置有内散热装置，内壳还具有一个以上的可贯通所述内腔的空气流道，有利于电池在工作过程中将内部积蓄的热量及时散出，使电池使用更安全。同时对于需要大量散热的实用环境，还可以人为在电池内腔加换气扇、冷气水等制冷散热装置。具有这种结构的电池能保持在适当的温度环境工作，能降低对电池的一致性要求，提高电池和电池组的循环寿命。同时，由于本发明的动力电池外壳的壁厚尺寸大于内壳的壁厚尺寸，当发生电池内温度和压力急剧上升时，内壳首先破裂，气流从空气流道向两边定向喷出，只要设置了恰当的喷出方向，可避免事故危害的发生。
附图说明
图1是本发明动力电池实施例一的俯视结构示意图；
图2是本发明动力电池实施例一的剖视结构示意图；
图3是本发明动力电池实施例一的内腔俯视结构局部示意图；
图4是本发明动力电池实施例一的立体结构示意图；
图5是本发明动力电池实施例二的俯视结构示意图；
图6是本发明动力电池实施例二的剖视结构示意图；
图7是本发明动力电池实施例二的内腔俯视结构局部示意图；
图8是本发明动力电池实施例二的立体结构示意图；
图9是本发明动力电池实施例三的俯视结构示意图；
图10是本发明动力电池实施例三的剖视结构示意图；
图11是本发明动力电池实施例三的内腔俯视结构局部示意图；
图12是本发明动力电池实施例三的立体结构示意图；
图13是本发明动力电池实施例四的俯视结构示意图；
图14是本发明动力电池实施例四的剖视结构示意图；
图15是本发明动力电池实施例四的内腔俯视结构局部示意图；
图16是本发明动力电池实施例四的立体结构示意图；
图17是本发明动力电池实施例五的俯视结构示意图；
图18是本发明动力电池实施例五的剖视结构示意图；
图19是本发明动力电池实施例五的立体结构示意图；
图20是本发明动力电池实施例六的俯视结构示意图；
图21是本发明动力电池实施例六的剖视结构示意图；
图22是本发明动力电池实施例六的内腔俯视结构局部示意图；
图23是本发明动力电池实施例六的立体结构示意图。
具体实施方式
本发明公开一种，动力电池，包括有外壳、电池本体和电极，所述电池本体包括有极片；其中，所述动力电池还包括有内壳；所述外壳的外表面上设置有外散热装置，内壳的内表面上设置有内散热装置；所述外壳和内壳之间形成截面为环形的柱体结构容纳腔，极片卷绕式地设置在所述容纳腔中；所述电极设置在内壳的内腔中，所述内壳还具有一个以上的可贯通所述内腔的空气流道。
所述外壳的壁厚尺寸大于内壳的壁厚尺寸。
所述动力电池外形可为圆形、方形、棱形、圆柱形等各种形状，其内腔可为圆形状、蜂窝状、方形状和梅花状。具体如下：
实施例一：
如图1、2、3、4所示，本实施例的动力电池，所述外壳1和内壳4采用嵌套在一起的圆管状结构；所述外散热装置为多片沿外壳1的径向向外延伸的外散热片11，所述多片外散热片11均固定在外壳1的外表面上，相互间间隔有特定距离；容纳腔5为截面为圆环形的柱体结构，电池本体2的极片21卷绕成重叠的圆柱片状；所述内散热装置为多片沿内壳4的径向向内延伸的内散热片41，所述多片内散热片41均固定在内壳4的内表面上，相互间间隔有特定距离；所述内腔为一个截面呈齿轮状的可贯通所述内腔的空气流道71。
所述电极3包括有电极部件一31和电极部件二32，分别位于所述内腔的上下两端；所述电极部件一31包括有：一根以上的极柱311和位于所述内腔中心位置的连接管310。
本实施例可设置2-10根极柱311，优选地，具有三根极柱311，所述极柱311一端连接内壳4的内表面，另一端连接连接管310；所述三根极柱311沿内壳4的内表面圆周均布。如此，可使电池的充放电更均匀。
所述电极部件二32具有与电极部件一31相同的结构；电极部件一31和电极部件二32相互绝缘。
所述内腔中，还设置有一个以上的传感器6，便于收集电池的信息；所述传感器6可以为温度或压力传感器。
所述外壳1厚度值L在0.5mm-500mm之间；所述内壳4厚度值A在0.2mm-15mm之间。
实施例二：
如图5、6、7、8所示，本实施例的动力电池，与实施例一的不同之处在于，所述内腔为一个截面主体呈梅花状的可贯通所述内腔的空气流道72；所述内壳4的内表面42由于形成了不规则的避免，因此，大大增加了散热面积。
所述外壳1厚度值L在0.5mm-500mm之间；所述内壳4的壁厚值B在0.2mm-15mm之间。
实施例三：
如图9、10、11、12所示，本实施例的动力电池，与实施例一的不同之处在于，所述内腔为一个截面呈蜂窝形状的可贯通所述内腔的空气流道73；所述空气流道73由多个相互间不连通的圆柱形小蜂窝孔组合而成；每个小蜂窝孔间壁厚为0.5mm-1.0mm之间。
所述外壳1厚度值L在0.5mm-500mm之间；所述内壳4的壁厚值C在0.2mm-15mm之间。
实施例四：
如图13、14、15、16所示，本实施例的动力电池，与实施例一的不同之处在于，所述外散热装置为多片沿外壳1的径向向外延伸的方形外散热片12，所述多片方形外散热片12均固定在外壳1的外表面上，相互间间隔有特定距离；所述多片方形外散热片12的最外轮廓均位于一个长方体或正方体表面上，整个动力电池外形为长方体或正方体形状。
所述动力电池的上端面，设置有一个至四个上连接装置81，位于上端面四个角处；所述动力电池的下端面，设置有一个至四个下连接装置82，位于下端面四个角处。
实施例五：
如图17、18、19所示，本实施例的动力电池，与实施例一的不同之处在于，所述动力电池的前端，设置有前端连接装置83；所述动力电池的后端，设置有后端连接装置84；所述前端连接装置83和后端连接装置84与外壳1固定连接。
所述前端连接装置83和后端连接装置84均设置有安装孔。
实施例六：
如图20、21、22、23所示，本实施例的动力电池，与实施例一的不同之处在于，所述内散热装置为多片沿内壳4的径向向内延伸的方形内散热片42，所述多片方形内散热片42均固定在内壳4的内表面上，相互间间隔有特定距离；所述多片方形内散热片42的最内轮廓均位于一个长方体或正方体表面上，形成一个主体为长方体或正方体的空气流道74。
所述电极3包括有电极部件三33和电极部件四34，分别位于所述内腔的上下两端；所述电极部件三33包括有：一根以上的极柱332和位于所述内腔中心位置的连接管331。
本实施例，具有四根极柱332，所述极柱332一端连接内壳4的内表面，另一端连接连接管331；所述四根极柱332沿内壳4的内表面圆周均布。如此，可使电池的充放电更均匀。
所述电极部件四34具有与电极部件三33相同的结构；电极部件四34具有与电极部件三33相互绝缘。
本发明的动力电池，具有如下特点：
1、内腔壁厚度：内腔壁的厚度与外表壁相比要薄，可根据不同功率电池调整内腔壁厚度。内腔厚度值在0.2mm-15mm之间，外壁厚度值在0.5mm-500mm之间。从而解决了电池在工作时因离子高速运转产生高温所带来热量无法释放的爆炸危险，即便产生爆炸，内部能量也是向内腔方向释放，绝不会对外界产生任何破坏影响。
2、内腔温度传感器：在内腔的中部设置有温度传感器，其目的是适时的监控电池温度或压力。例如：当温度过高时，传感器将指令风冷或水冷或其他任何降温材质为电池降温；当温度过低时，传感器将指令暖风或水暖或其他任何提温材质为电池恒温。电池在适当的温度下工作，保证了电压、电流的稳定输出，将大大的提高了电池的使用性能和安全系数。
3、正、负电极：本专利电池的正负极柱可设置在内腔中或电池外侧任何地方，其主要根据实际需求而设定。大多设置在电池的内腔中，从外面无法看到，因此解决了电池不美观，同时也不受外部恶劣环境影响。极柱数量可应实际要求设置。极柱设置在内腔中，正极和负极每个极引出的极柱一般数量为2-10个，其主要功能是解决了充放电均衡，减少了充电时间和增加了电池使用寿命和性能。
4、内腔散热片：本专利电池的内腔中设置有散热片，散热片可呈任何不同形状。当电池温度升高，散热片将最大限度的为其释放热量，同时在其它降温装置的配合下，为电池提供优质的工作环境。
5、外壳构造：本专利电池(组)的外壳可为圆形、方形、棱形等多种形状，其外壳片上设置有散热片。并在外壳上设置有可在不同环境安装的稳固件。
6、串并联电池组：当用电设备需要将若干个单个电池串并在一起时，串并电池组外观看不到任何连接电源线。此设计可大大减少外部恶劣环境对电池本身性能的影响。
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本发明范围内，进行的各种改进和变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.动力电池，包括有外壳、电池本体和电极，所述电池本体包括有极片；所述动力电池还包括有内壳；所述外壳的外表面上设置有外散热装置，所述外壳和内壳之间形成截面为环形的柱体结构容纳腔，极片卷绕式地设置在所述容纳腔中；其特征在于：所述内壳的内表面上设置有内散热装置；所述电极设置在内壳的内腔中，所述内壳还具有一个以上的可贯通所述内腔的空气流道；所述外壳的壁厚尺寸大于内壳的壁厚尺寸。
2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于：所述外壳(1)和内壳(4)采用嵌套在一起的圆管状结构；所述外散热装置为多片沿外壳(1)的径向向外延伸的外散热片(11)，所述多片外散热片(11)均固定在外壳(1)的外表面上，相互间间隔有特定距离；容纳腔(5)为截面为圆环形的柱体结构，电池本体(2)的极片(21)卷绕成重叠的圆柱片状；所述内散热装置为多片沿内壳(4)的径向向内延伸的内散热片(41)，所述多片内散热片(41)均固定在内壳(4)的内表面上，相互间间隔有特定距离。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池，其特征在于：所述电极(3)包括有电极部件一(31)和电极部件二(32)，分别位于所述内腔的上下两端；所述电极部件一(31)包括有：一根以上的极柱(311)和位于所述内腔中心位置的连接管(310)；所述极柱(311)一端连接内壳(4)的内表面，另一端连接连接管(310)；所述极柱(311)沿内壳(4)的内表面圆周均布；所述电极部件二(32)具有与电极部件一(31)相同的结构；电极部件一(31)和电极部件二(32)相互绝缘。
4.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于：所述内腔中，还设置有一个以上的传感器(6)。
5.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于：所述外壳(1)厚度值在0.5mm-500mm之间；所述内壳(4)厚度值在0.2mm-15mm之间。
6.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于：所述内腔为一个截面呈齿轮状的可贯通所述内腔的空气流道；或者所述内腔为一个截面主体呈梅花状的可贯通所述内腔的空气流道。
7.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于：所述内腔为一个截面呈蜂窝形状的可贯通所述内腔的空气流道；所述空气流道由多个相互间不连通的圆柱形小蜂窝孔组合而成；每个小蜂窝孔间壁厚为0.5mm-1.0mm之间。
8.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于：所述外散热装置为多片沿外壳(1)的径向向外延伸的方形外散热片(12)，所述多片方形外散热片(12)均固定在外壳(1)的外表面上，相互间间隔有特定距离；所述多片方形外散热片(12)的最外轮廓均位于一个长方体或正方体表面上，整个动力电池外形为长方体或正方体形状。
9.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于：所述内散热装置为多片沿内壳(4)的径向向内延伸的方形内散热片(42)，所述多片方形内散热片(42)均固定在内壳(4)的内表面上，相互间间隔有特定距离；所述多片方形内散热片(42)的最内轮廓均位于一个长方体或正方体表面上，形成一个主体为长方体或正方体的空气流道。
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