CN108336451A - 充电电池及其电芯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电芯，包括电芯主体、起支撑作用的底板、两个支撑板及U形导热板。其中，电芯主体具有相对的两个端面及连接两个端面的侧面。两个支撑板分别与底板相对的两端固定连接，并与底板配合形成U型安装部，电芯主体收容并固定于U型安装部内。U形导热板包括导热部及分别设置于导热部相对两端的两个固定部。导热部夹持于侧面与底板之间，且两个固定部分别与两个端面贴合。本发明还涉及一种充电电池。U形导热板的应用，有效地减小了电芯的温差，从而使得充电电池的温差更小。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种充电电池及其电芯。
背景技术
壳体电芯具有安全性能好、能量比高、较容易成组等优点，在电动汽车、电子产品等领域的应用越来越广泛。但是，电芯在成组形成电池后，由于电池在充放电过程中会发热，而发热产生的热量聚集难以及时排出，不同位置的电电池温度聚集的情况也不一样，导致电池温差很大，影响了电池的性能及寿命。
发明内容
基于此，有必要针对传统的电池温差大的问题，提供一种温差小的充电电池及其电芯。
一种电芯，包括：
电芯主体，具有相对的两个端面及连接所述两个端面的侧面；
底板，起支撑作用；
两个支撑板，分别与所述底板相对的两端固定连接，并与所述底板配合形成U型安装部，所述电芯主体收容并固定于所述U型安装部内；及
U形导热板，包括导热部及分别设置于所述导热部相对两端的两个固定部，所述导热部夹持于所述侧面与所述底板之间，且所述两个固定部分别与所述两个端面贴合。
在其中一个实施例中，还包括两个固定板，所述两个固定板分别与所述两个支撑板固定连接，所述支撑板为环状结构，所述固定板的一侧表面设置有凸部，所述固定部夹持于所述侧面与所述凸部之间。
在其中一个实施例中，所述凸部的外边缘的轮廓与所述支撑板的内侧边缘的轮廓相匹配。
在其中一个实施例中，所述固定板呈环状，且所述凸部为沿所述固定板的内侧边缘延伸的环形板状结构。
在其中一个实施例中，所述固定板可拆卸地安装于所述支撑板。
在其中一个实施例中，所述U形导热板为铝板。
在其中一个实施例中，还包括加热片，所述加热片夹持于所述导热部与所述底板之间。
在其中一个实施例中，所述加热片为硅胶加热片。
在其中一个实施例中，所述导热部与所述固定部一体成型。
一种充电电池，包括：
多个电芯，所述多个电芯层叠设置且相互之间串联；及
保护电路板，与所述电芯电连接。
上述充电电池及其电芯，其中电芯包括U形导热板。U形导热板可以将电芯产生的热量由电芯的侧面传递至电芯的两个端面，使得电芯的散热速度加快，且大大减小了电芯的温差。当电芯成组形成电芯模组或者充电电池后，通过U形导热板可将电芯模组或者电池中间位置的热量传递到电芯的外部，大幅降低了电芯模组或者充电电池内部温升的幅度，同时还能有效地对电芯主体的两端进行加热。因此，U形导热板的应用，有效地减小了电芯的温差，从而使得充电电池的温差更小。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中的电芯结构示意图；
图2为图1所示电芯的爆炸图；
图3为图2所示电芯中电芯主体的结构示意图；
图4为图2所示电芯中U形导热板的结构示意图；
图5为图2所示电芯中固定板的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种充电电池及电芯。
请参阅图1及图2，本发明较佳实施例中的充电电池(图未示)包括电芯100及保护电路板(图未示)，其中，电芯100为多个。
多个电芯100层叠设置且相互之间串联。每个电芯100都具有一定的电压值，而充电电池的额定电压一般是单个电芯100电压的整数倍。电芯100是指单个含有正、负极的电化学电芯。电芯100作为充电电池中的蓄电部件，其主要作用是存储电能。当充电电池充电时，电芯100会将外部的电能转换为化学能存储；当充电电池需要放电时，电芯100会将其内部的化学能转换为电能输出。具体在本实施例中，电芯100为方壳电芯，通常被用于手机等电子产品。
保护电路板是针对可充电电池起保护作用的集成电路板。由于充电电池不能被过充、过放、短路及超高温充放电。保护电路板与电芯100电连接，以保护充电电池。保护电路板在-40℃至85℃的环境下时刻准确地监视电芯100的电压及充放回路的电流，及时控制电流回路的通断。即当电芯100的电压或者回路中电流超过规定值时，保护电路板立刻使电路回路断开，以保护电芯100的安全。
其中，电芯100包括电芯主体110、底板120、支撑板130及U形导热板140。其中，支撑板130为两个。
请一并参阅图3，电芯主体110具有相对的两个端面111及连接两个端面111的侧面112。电芯主体110具有阳极及阴极两个电极，阳极产生并释放电子，极性为正；阴极聚集电子，极性为负。电池充电时，电流在电芯主体110的内部由阳极流到阴极；电池放电时，电流从电芯主体的外部由阳极流到阴极，给负载供电。
底板120起支撑作用。底板120一般由塑料、橡胶、陶瓷、石棉等电绝缘性能优良的材料制成，以保证多个电芯100之间直接接触的位置的电绝缘性，进而保障了充电电池的电气安全。
进一步的，在本实施例中，底板120为塑料板。塑料是重要的有机合成高分子材料，具有质轻、耐冲击性好、电绝缘性好、导热性好及不易锈蚀等特性，所以底板120也具有电绝缘性好、质轻、导热性好、不易锈蚀等优点。
两个支撑板130分别与底板120相对的两端固定连接，并与底板120配合形成U型安装部(图未示)。支撑板130主要起支撑作用。支撑板130通过焊接、螺接、卡扣连接等方式与底板120实现固定连接。支撑板130一般由铝合金、合金钢、铸铁、铜等强度较大的金属材料制成，以使支撑板130具有较大的承载力。具体在本实施例中，支撑板130的材质为铝合金。由于铝合金具有密度低、强度大、导热性优良等特性，使得支撑板130具有质轻、强度大、导热性好等优点，进而使得电芯100表面的热量能经过支撑板130实现快速散热。电芯主体110收容并固定于U型安装部内。
进一步的，在本实施例中，支撑板130可拆卸地安装于底板120。可拆卸地安装方式使得支撑板130与底板120的拆装更为方便快速。具体的，电芯100还包括螺栓(图未示)，支撑板130通过螺栓与底板120固定连接。由于螺栓连接为可拆卸的安装方式，使得支撑板130与底板120之间实现可拆卸地安装，进而使得支撑板130与底板120的装卸更为便捷。而且，螺栓为标准件，是一种较为经济实惠的连接件。因此，螺栓的使用，使得电芯100的加工成本更低。
可以理解，在其他实施例中，支撑板130还可以通过卡扣、螺钉、卡槽等方式与底板120实现连接，只要使得支撑板130与底板120之间能够实现固定连接即可。
请一并参阅图4，U形导热板140包括导热部141及分别设置于导热部141相对两端的两个固定部142。导热部141夹持于侧面112与底板120之间，且两个固定部142分别与两个端面111贴合。
U形导热板140主要起导热、均热的作用。当电芯100成组形成电芯模组或者充电电池后，在充电电池充放电的过程中电芯主体110会发热。而发热产生的热量通过夹持于侧面112与底板120之间的导热部141传递至设置于导热部141相对两端的固定部142，并经固定部142对电芯主体110的两端进行加热，以降低电芯主体110的温差，从而有效地减小了电芯100的温差，进而使得电芯模组或者充电电池的温差更小。
进一步的，在本实施例中，U形导热板140为铝板。由于铝具有很好的延展性、优良的导热性能及耐氧化的特性。故U形导热板140也具有更好的导热性能，使得电芯主体110发热产生的热量的传递及散失更为快速，大幅降低了电芯模组或者充电电池由于充电电池充放电而产生的温升问题，进而使得电芯100的温差更小。
更进一步的，在本实施例中，导热部141与固定部142一体成型。故导热部141与固定部142可一次成型，使得导热部141与固定部142形成U形导热板140的加工工艺更为简单，进而使得U形导热板140的生产效率更高。而且，一体成型工艺，使得导热部141与固定部142之间的连接更为牢固。
可以理解，在其他实施例中，导热部141与固定部142之间还可以通过焊接、粘接、卡接等连接方式实现固定连接。
电芯100的散热过程为：电芯主体110产生的热量直接传递给导热部141，导热部141直接将电芯主体110中间位置的热量传导至设置于导热部141两端的固定部142，由固定部142直接将这部分热量散发至电芯100的外部，以完成电芯100中间位置热量的散热。
当电芯100成组形成电芯模组或者充电电池后，充电电池在充放电的过程中会使电芯主体110发热。而发热产生的热量会通过U形导热板140传递至电芯100的外部，大幅降低电芯模组或者充电电池由于充电电池充放电而产生的温升问题。而且U形导热板140还能有效地对电芯主体110的两端进行加热，有效地减小了电芯100的温差，进而使得充电电池的温差更小。
请一并参阅图5，在本实施例中，电芯100还包括两个固定板150。两个固定板150分别与两个支撑板130固定连接。支撑板130为环状结构，固定板150的一侧表面设置有凸部151，固定部142夹持于侧面112与凸部151之间。固定板150一般由铝合金、不锈钢、调质钢等强度较大的材料制成。具体的，固定板150可以通过螺纹连接、焊接、卡扣连接等方式实现与支撑板130的固定连接。
固定板150与支撑板130固定连接后，凸部151伸入环状结构的支撑板130内并挤压固定部142，以使固定部142与端面111贴合。因此，固定板150的应用，使得U形导热板140与电芯主体110的固定效果更好。
进一步的，在本实施例中，凸部151的外边缘的轮廓与支撑板130的内侧边缘的轮廓相匹配。凸部151的外边缘与支撑板130的内侧边缘相配合，可实现固定板150与支撑板130快速准确的定位，从而使得固定板150与支撑板130之间的安装速度更快，进而使得电芯100的生产效率更高。
更进一步的，在本实施例中，固定板150呈环状，且凸部151为沿固定板150的内侧边缘延伸的环形板状结构。当U形导热板140通过固定板150被固定后，呈环状的固定板150及设置于固定板150上呈环形板状结构的凸部151的应用，使得固定部142可直接与大气接触，通过导热部141转递至固定部142的热量可实现快速散失，从而使得U形导热板140的散热速度更快，进而使得电芯100的温差更小。
进一步的，在本实施例中，固定板150可拆卸地安装于支撑板130。可拆卸地安装方式使得固定部150与支撑板130的拆装更为方便。当U形导热板140长时间使用后，极易发生氧化或者损坏，此时就需要更换U形导热板140。固定板150与支撑板130的可拆卸地安装方式，使得U形导热板140的更换更为便捷。具体在本实施例中，固定板150通过螺栓与支撑板130固定连接。由于螺栓是标准件，其加工成本低，进而有效地降低了电芯100的加工成本。
请再次参阅图2，在本实施例中，电芯100还包括加热片160。加热片160夹持于导热部141与底板120之间。加热片160为一种片状会发热的电热元件，具有良好的绝缘性能和耐高温性能。当环境温度较低时，会影响充电电池的使用。此时，给加热片160通电，可使加热片160产生热量。而加热片160夹持于导热部141与底板120之间，且U形到热板140具有均热的功能，故加热片160产生的热量经过导热部141传导，使得电芯主体110受热均匀，在保证电芯100具有较小的温差的情况下，使得充电电池具有较为合适的工作温度。
进一步的，在本实施例中，加热片160为硅胶加热片。由于硅胶加热片是采用耐高温、高导热、绝缘性能佳、强度好的硅橡胶、耐高温的纤维增强材料以及金属发热膜电路集合而成的软性电加热膜元件，具有通电发热快速、温升快、发热面大、发热均匀、耐候、耐腐、环保、阻燃、安装方便、寿命长、绝缘强度高等特性。因此，加热片160也具有通电加热块、加热面大、发热均匀等优点，可使得电芯主体110能够快速达到较为合适的工作温度。而且，由于硅胶加热片具有优异的物理强度及柔软性能，使得加热片160可以与U形导热板140完全紧密接触，进一步加快了加热片160加热电芯主体110的速度。
上述充电电池及其电芯100，其中电芯100包括U形导热板140。U形导热板140可以将电芯100产生的热量由电芯100的侧面112传递至电芯100的两个端面111，使得电芯100的散热速度加快，且大大减小了电芯100的温差。当电芯100成组形成电芯模组或者充电电池后，通过U形导热板140可将电芯模组或者电池中间位置的热量传递到电芯100的外部，大幅降低了电芯模组或者充电电池内部温升问题，同时还能有效地对电芯主体110的两端进行加热。因此，U形导热板140的应用，有效地减小了电芯100的温差，从而使得充电电池的温差更小。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电芯，其特征在于，包括：
电芯主体，具有相对的两个端面及连接所述两个端面的侧面；
底板，起支撑作用；
两个支撑板，分别与所述底板相对的两端固定连接，并与所述底板配合形成U型安装部，所述电芯主体收容并固定于所述U型安装部内；及
U形导热板，包括导热部及分别设置于所述导热部相对两端的两个固定部，所述导热部夹持于所述侧面与所述底板之间，且所述两个固定部分别与所述两个端面贴合。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，还包括两个固定板，所述两个固定板分别与所述两个支撑板固定连接，所述支撑板为环状结构，所述固定板的一侧表面设置有凸部，所述固定部夹持于所述侧面与所述凸部之间。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述凸部的外边缘的轮廓与所述支撑板的内侧边缘的轮廓相匹配。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述固定板呈环状，且所述凸部为沿所述固定板的内侧边缘延伸的环形板状结构。
5.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述固定板可拆卸地安装于所述支撑板。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述U形导热板为铝板。
7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，还包括加热片，所述加热片夹持于所述导热部与所述底板之间。
8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述加热片为硅胶加热片。
9.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述导热部与所述固定部一体成型。
10.一种充电电池，其特征在于，包括：
多个如权利要求1至9任一项所述的电芯，所述多个电芯层叠设置且相互之间串联；及
保护电路板，与所述电芯电连接。
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