CN107528101A - 一种具有散热结构的动力锂离子电池及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有散热结构的动力锂离子电池，其由电池外壳、电池主体、正极耳、负极耳等部件组成，正极耳和负极耳设置在电池主体的同侧，在电池主体的另一侧设有若干导热片，导热片焊接裁切后与散热片焊接在一起；本发明还公开了一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法。本发明中内置散热片结构的电池可以有效将电池内部热量通过导热片和散热片及时将电池内部的热量传导至电池表面；可以避免电池在高倍率和长时间使用过程中，电池内部热量累积，降低电池内部温度，避免电池的电性能恶化，延长了电池的使用寿命，避免了由于电池内部温度持续升到导致安全风险。

Description

一种具有散热结构的动力锂离子电池及其装配方法
技术领域
本发明涉及动力锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种具有散热结构的动力锂离子电池及其装配方法。
背景技术
锂离子电池是一种依靠锂离子在正极和负极之间迁移进行工作的二次电池，锂离子电池具有较高的能量密度，是一种容量大高效的二次电池；但是锂离子电池在工作时的发热问题也影响着锂离子电池的使用，锂离子电池中的电解液多为有机溶剂体系的电解液，有机溶剂在高温环境下会分解产生气体，这些产生的不良气体在锂离子电池中不断积聚，不仅会使锂离子电池的性能下降，同时也会使锂离子电池发生鼓包，甚至会发生破裂和爆炸，带来极大的安全隐患，因此需要增进锂离子电池的散热性能。现有技术中，锂离子电池的散热是通过电池主体热传导的方式散热，即从电池内部至外部，由内至外传递热量，将电池充放电过程中产生的热量传导到电池表面，一些对锂离子电池散热性能的改进也是在此基础上进行的。
例如，中国专利公布号CN105576322A，专利公布日为2016年5月11日，公布了一种具有散热结构的锂离子动力电池，该发明改进了锂离子电池的外壳，采用热电材料和铝材料制备的散热壳层代替原来的铝合金外壳，采用这种散热壳层可以增进锂离子电池外壳的散热性能；又如，中国专利公布号CN104466058A，专利公布日为2015年3月25日，公布了用于解决锂电芯散热与安全的电池壳体，该发明提供了一种在壳体侧面具有多处散热凸沿的电池壳体，采用这种电池壳体同样也增加锂离子电池外壳的散热性能。但是锂离子电池外壳散热性能不佳只是造成锂离子电池难散热的一个次要，其主要原因是锂离子电池内部，正负极片间的隔膜导热性能差，使得电池内部产生的热量难以穿越隔膜传递到电池表面，这种情况下无论怎么改进电池外壳的散热性能，也只是增加锂离子电池表面部分的散热性能，无法解决锂离子电池中心部位的散热问题，无法在很大程度上改善锂离子电池的散热性能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可以加快锂离子电池内部热量向外传递，并增加锂离子电池散热性能的具有散热结构的锂离子电池；
为解决上述问题，本发明还提供一种具有散热结构的锂离子电池装配方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有散热结构的动力锂离子电池：包括电池外壳，电池主体，正极耳，负极耳，正极耳和负极耳设置在电池主体的同侧，电池外壳包覆在电池主体的外侧，在电池主体的另一侧设有若干导热片，导热片焊接裁切后与散热片焊接在一起。
现有动力锂离子电池散热的不足之处在于，正极片和负极片之间的隔膜导热性能差，电池内部热量很难传导至电池表面。在电池长时间和高倍率使用过程中，电池内部热量无法及时传递至电池表面，电池内部热量累积，使电池内部温度持续升高。高温下电池电性能恶化，电池寿命降低，同时增加了安全风险；本发明采用内置散热结构的方案，将电池内部产生的热量传导至电池表面，能够快速有效的将电池内部热量散发出去。避免电池在高倍率和长时间使用过程中，电池内部热量累积，降低电池内部温度，避免电池的电性能恶化，延长了电池的使用寿命，避免了由于电池内部温度持续升高导致安全风险。导热片是指将电池内部因充放电产生的热量聚集集中，并导出的金属薄片，其设置于负极片上，也可以设置于正极片上。
一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：
a）按照带有导热片的负极片、隔膜、正极片、隔膜、导热片的负极片的顺序依次叠片，叠片后进行极耳焊接；
b）将导热片焊接在一起，导热片焊接后进行导热片裁切；
c）在导热片上焊接散热片，并将散热片固定在电池外壳上。
作为优选，带有导热片的负极片在叠片后，负极片上的导热片超出隔膜5～15mm。
作为优选，步骤b中，导热片裁切后，其外露长度为4～8mm。
作为优选，散热片为铜片，其厚度为0.05～0.2mm。
作为优选，步骤a、b和c中均采用超声焊接技术进行焊接。
作为优选，步骤b中导热片焊接时，超声焊接功率为60～120W，能量为15～30J，焊接时间为0.05～0.25s，焊接压力为15～25psi。
作为优选，步骤c中散热片焊接时，超声焊接功率为200～500W，能量为35～70J，焊接时间为0.3～0.7S；焊接压力为35～75psi。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）内置散热片结构的电池可以有效将电池内部热量通过导热片和散热片及时将电池内部的热量传导至电池表面；
（2）可以避免电池在高倍率和长时间使用过程中，电池内部热量累积，降低电池内部温度，避免电池的电性能恶化，延长了电池的使用寿命，避免了由于电池内部温度持续升到导致安全风险。
附图说明
图1为本发明中动力锂离子电池的一种示意图；
图2为本发明中动力锂离子电池散热片焊接后的一种示意图；
图3为本发明中动力锂离子电池散热片焊接后散热结构A的细节图；
图4为本发明中具有散热结构的锂离子电池的常温循环曲线图。
图中：1、电池外壳，2、电池主体，3、正极耳，4、负极耳，5、导热片，6散热片，A散热结构。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
一种具有散热结构的动力锂离子电池：包括电池外壳1，电池主体2，正极耳3，负极耳4，正极耳和负极耳设置在电池主体的同侧，电池外壳包覆在电池主体的外侧，在电池主体的另一侧设有若干导热片5，导热片焊接裁切后与散热片6焊接在一起。
一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：
a）按照带有导热片的负极片、隔膜、正极片、导热片的负极片的顺序依次叠片，叠片后进行极耳焊接；
b）将导热片焊接在一起，导热片焊接后进行导热片裁切；
c）在导热片上焊接散热片，并将散热片固定在电池外壳上。
实施例2
具有散热结构的动力锂离子电池的结构同实施例1。
一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：
a）按照带有导热片的负极片、隔膜、正极片、导热片的负极片的顺序依次叠片，叠片后进行极耳超声焊接；带有导热片的负极片在叠片后，负极片上的导热片超出隔膜5mm；
b）将导热片焊接在一起，导热片超声焊接后进行导热片裁切；导热片焊接时，超声焊接功率为60W，能量为15J，焊接时间为0.05s，焊接压力为15psi；导热片裁切后，其外露长度为4mm；
c）在导热片上超声焊接散热片，并将散热片固定在电池外壳上；散热片焊接时，超声焊接功率为200W，能量为35J，焊接时间为0.3S；焊接压力为35psi；散热片为铜片，其厚度为0.05mm。
实施例3
具有散热结构的动力锂离子电池的结构同实施例1。
一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：
a）按照带有导热片的负极片、隔膜、正极片、导热片的负极片的顺序依次叠片，叠片后进行极耳超声焊接；带有导热片的负极片在叠片后，负极片上的导热片超出隔膜10mm；
b）将导热片焊接在一起，导热片超声焊接后进行导热片裁切；导热片焊接时，超声焊接功率为90W，能量为22J，焊接时间为0.15s，焊接压力为20psi；导热片裁切后，其外露长度为6mm；
c）在导热片上超声焊接散热片，并将散热片固定在电池外壳上；散热片焊接时，超声焊接功率为350W，能量为50J，焊接时间为0.5S；焊接压力为60psi；散热片为铜片，其厚度为0.15mm。
实施例4
具有散热结构的动力锂离子电池的结构同实施例1。
一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，包括以下步骤：
a）按照带有导热片的负极片、隔膜、正极片、导热片的负极片的顺序依次叠片，叠片后进行极耳超声焊接；带有导热片的负极片在叠片后，负极片上的导热片超出隔膜15mm；
b）将导热片焊接在一起，导热片超声焊接后进行导热片裁切；导热片焊接时，超声焊接功率为120W，能量为30J，焊接时间为0.25s，焊接压力为25psi；导热片裁切后，其外露长度为8mm；
c）在导热片上超声焊接散热片，并将散热片固定在电池外壳上；散热片焊接时，超声焊接功率为500W，能量为70J，焊接时间为0.7S；焊接压力为75psi；散热片为铜片，其厚度为0.2mm。
常温循环寿命测试：
以现有技术中，为设置有散热结构的锂离子电池为对比样，对以实施例3为代表的本发明具有散热结构锂离子电池进行对照测试电池的常温循环寿命。
如图4所示，当常温循环进行到660周时，未内置散热结构的锂离子电池容量保持率为92.7%，内置散热结构的锂离子电池容量保持率为96.2%，内置散热片结构的电池常温循环寿命大大优于未内置散热结构的锂离子电池。

Claims (8)

1.一种具有散热结构的动力锂离子电池：包括电池外壳（1），电池主体（2），正极耳（3），负极耳（4），其特征在于：所述的正极耳和负极耳设置在电池主体的同侧，所述的电池外壳包覆在电池主体的外侧，在电池主体的另一侧设有若干导热片（5），导热片焊接裁切后与散热片（6）焊接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于包括以下步骤：
a）按照带有导热片的负极片、隔膜、正极片、隔膜、导热片的负极片的顺序依次叠片，叠片后进行极耳焊接；
b）将导热片焊接在一起，导热片焊接后进行导热片裁切；
c）在导热片上焊接散热片，并将散热片固定在电池外壳上。
3.根据权利要求2所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述的带有导热片的负极片在叠片后，负极片上的导热片超出隔膜5～15mm。
4.根据权利要求2所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述步骤b中，导热片裁切后，其外露长度为4～8mm。
5.根据权利要求2所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述的散热片为铜片，其厚度为0.05～0.2mm。
6.根据权利要求2所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述步骤a、b和c中均采用超声焊接技术进行焊接。
7.根据权利要求2或6所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述步骤b中导热片焊接时，超声焊接功率为60～120W，能量为15～30J，焊接时间为0.05～0.25s，焊接压力为15～25psi。
8.根据权利要求2或6所述的一种具有散热结构的动力锂离子电池的装配方法，其特征在于：所述步骤c中散热片焊接时，超声焊接功率为200～500W，能量为35～70J，焊接时间为0.3～0.7S；焊接压力为35～75psi。
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