CN109328406B

CN109328406B - 热传导片以及使用其的二次电池组

Info

Publication number: CN109328406B
Application number: CN201780039184.4A
Authority: CN
Inventors: 坂口佳也; 藤井健史
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2037-06-16
Also published as: US10985416B2; CN109328406A; JPWO2018003547A1; JP6917548B2; WO2018003547A1; US20190372181A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够从电池单元的一面到正交的另一面容易贴合的热传导片。热传导片(11)是由绝缘片(13)夹着石墨片(12)整体来进行密封而构成。在石墨片(12)，多个切口部(14)排列为直线状而被配置，通过将热传导片(11)在该切口部(14)的区域折弯，能够从电池单元的一面到正交的另一面进行贴合。

Description

热传导片以及使用其的二次电池组

技术领域

本公开涉及锂离子二次电池等中使用的热传导片以及使用其的电池组。

背景技术

在各种设备搭载锂离子二次电池，其电流容量也越来越大。锂离子二次电池被大电流化，并且锂离子二次电池的热对策的重要性越来越重要。锂离子二次电池通常将多个电池单元连接来作为电池模块使用。若锂离子二次电池的电池单元的内部的温度差变大、或者多个电池单元之间的温度差变大，则锂离子二次电池的劣化容易进展。因此，为了防止锂离子二次电池的劣化，电池单元中的均热化的对策变得重要。因此，多数技术在电池模块内配置热传导体从而将电池单元均热化。作为该热传导体，使用石墨片。

另外，作为与该技术相关的在先技术文献信息，例如已知专利文献1。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2015-71727号公报

发明内容

在使用热传导体的情况下，为了高效地传送热量，希望在与发热体相接的面设置粘着材料，使其与发热体密接。在将热传导体用于移动电话这种较小的电子设备的情况下，石墨片也较小，因此贴合上没有问题。但是，在将热传导体贴合于车载用的电池单元等较大的部件的情况下，石墨片也需要使用大面积的石墨片。此外，若仅仅使电池单元的温度均匀化，仅在面积最大的侧面贴合热传导片即可。另一方面，若要降低电池单元的温度，则希望将热传导片从该侧面延伸到与壳体相接的面、例如底面等。石墨片具有导电性。因此，通常在石墨片的两面贴合绝缘片，将贴合有该绝缘片的石墨片用作为热传导片。由于这样在两面贴合有绝缘片的石墨片难以弯曲，因此若从电池单元的一面到呈直角的另一面进行贴合，则在角部可能膨胀等难以贴合。

本公开为了解决上述课题，是一种通过绝缘片夹着石墨片的整体来进行密封的热传导片，在石墨片，多个切口部排列为直线状而被配置。

通过这样，能够简单地在切口部的区域将热传导片折弯，能够从电池单元的侧面到底面容易地贴合热传导片。

附图说明

图1是本公开的第1实施方式中的热传导片的俯视图。

图2是该热传导片的图1所示的线II-II剖视图。

图3是该热传导片的图1所示的线III-III剖视图。

图4是该热传导片的优选例所涉及的剖视图。

图5A是该变形例1中的热传导片的局部剖视图。

图5B是该变形例2中的热传导片的局部剖视图。

图5C是该变形例3中的热传导片的局部剖视图。

图5D是该变形例4中的热传导片的局部剖视图。

图6A是该变形例5中的热传导片的局部俯视图。

图6B是该变形例6中的热传导片的局部俯视图。

图6C是该变形例7中的热传导片的局部俯视图。

图7是本公开的第2实施方式中的电池单元的立体图。

图8是该电池单元的图7所示的线VIII-VIII剖视图。

图9是该电池组的概略图。

图10是本公开的第3实施方式中的热传导片的俯视图。

图11是该电池单元的立体图。

图12是该电池单元的图11所示的线XII-XII剖视图。

图13是该电池组的概略图。

图14是表示本公开所涉及的石墨片的密封的方式的一个例子的图。

图15是表示本公开所涉及的石墨片的密封的方式的另一个例子图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，参照附图来对本公开的第1实施方式中的热传导片进行说明。

图1是本公开的第1实施方式中的热传导片11的俯视图。图2是图1所示的热传导片11的、沿着II-II线在与纸面垂直的面切割的剖视图。此外，图3是图1所示的热传导片11的、沿着III-III线在与纸面垂直的面切割的剖视图。II-II线是包含多个切口部14的、沿着切口部14的排列方向的线，III-III线是穿过一个切口部14的在与II-II线垂直的方向延伸的线。

热传导片11在厚度约50μm的石墨片12的两面，各贴合一片例如包含聚对苯二甲酸乙二酯(以下，记为PET)的厚度约10μm的绝缘片13而构成。在绝缘片13的与石墨片12对置的面，例如设置由丙烯酸系树脂形成的粘着材料(未图示)。绝缘片13以及石墨片12都具有矩形的形状。绝缘片13具有比石墨片12大的形状。在绝缘片13的端部，利用粘着材料来将没有石墨片12的部分的绝缘片13彼此粘合，从而石墨片12被密封。另外，石墨片12例如通过高分子薄膜的热分解而形成。

在石墨片12，分别具有矩形的形状并且贯通石墨片12的多个切口部14排列为直线状而被配置。将该切口部14的排列方向的长度设为L，将切口部14与切口部14之间的长度设为S，L＝10mm，S＝5mm。此外，在该切口部14的内侧，绝缘片13彼此通过粘着材料而被粘合。在被粘合的绝缘片13的一方，与切口部14对应地形成凹部16。

如本实施方式这样，在使多个切口部14排列为直线状而配置的石墨片12的两面贴合绝缘片13的热传导片11，能够在沿着切口部14的线容易地折弯。因此，例如能够使热传导片11向电池单元的贴合变得容易。由于石墨片12在面方向的热传导性优良，因此即使存在切口部14，热量也能够在该切口部14以外的部分充分传播。因此，在使石墨片12与电池单元贴合的情况下，能够从侧面向底面传播热量，通过壳体来进行放热。

将切口部14的长度设为L，将切口部14与切口部14之间的长度设为S。此时，更希望将L与S的关系设为如下的式1。

【式1】

这是由于若L/(L+S)变得小于0.5，则折弯性可能稍微变差，相反地若变得大于0.9，则容易阻碍热传导性。

此外，在将与切口部14的排列方向垂直的方向的切口部14的宽度设为W、将石墨片12的厚度设为T1、将绝缘片13的厚度设为T2时，更加优选设为如下的式2。

【式2】

2·(T1+2·T2)≤W≤10·(T1+2·T2)…(式2)

这是由于若W变得小于2·(T1+2·T2)则难以折弯，若变得大于10·(T1+2·T2)则强度容易劣化，此外容易阻碍热传导性。另外，关于上述热传导片11，T1≈50μm，T2≈10μm。

另外，在切口部14的内侧，如图2所示，希望绝缘片13彼此被接合。进一步地，在切口部14的内侧的绝缘片13，更加优选如图4所示，取代凹部16而形成贯通孔17。通过形成贯通孔17，例如在与电池单元贴合时即使将空气卷入，空气也能够从贯通孔17释放，能够使热传导片与电池单元密接。另外，图4是图2所示的剖视图所对应的剖视图。

关于热传导片11的切口部14及其附近的剖面形状，也能够是以下的变形例1～4的情况。此外，关于热传导片11的切口部14及其附近的上表面形状，也能够是变形例5～7的情况。

(变形例1)

作为变形例1所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的剖面形状，也能够是图5A所示的形状。在该图5A中，关于贴合的2片绝缘片13之中、处于另一方的绝缘片13，是在切口部14所对应的位置设置有凹陷18的结构。其他结构要件与上述图2的情况相同。

(变形例2)

作为变形例2所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的剖面形状，也能够是图5B所示的形状。在该图5B中，关于贴合的2片绝缘片13之中一方的绝缘片13，是在切口部14所对应的位置设置有三角形状的槽19的结构。

另外，关于另一方的绝缘片13，也可以是在切口部14所对应的位置没有凹陷18而是平坦的形状。

此外，关于三角形状的槽19，也可以贯通绝缘片13。在该情况下，即使在将热传导片11例如与电池单元贴合时卷入空气，空气也能够从槽19释放，能够使热传导片11与电池单元密接。

(变形例3)

作为变形例3所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的剖面形状，也能够是图5C所示的形状。在该图5C中，关于贴合的2片绝缘片13之中、一方的绝缘片13，是在切口部14所对应的位置设置有狭缝20的结构。该狭缝20通过在绝缘片13设置切口而形成。

(变形例4)

作为变形例4所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的剖面形状，也能够是图5D所示的形状。在该图5D中，是图5C所涉及的狭缝20贯通绝缘片13的结构。在该情况下，即使在将热传导片11例如与电池单元贴合时卷入空气，空气也能够从狭缝20释放，能够使热传导片11与电池单元密接。

(变形例5)

作为变形例5所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的平面形状，也能够是图6A所示的形状。关于该图6A，是切口部14的端部的角被去掉而带圆弧的形状。

(变形例6)

作为变形例6所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的平面形状，也能够是图6B所示的形状。关于该图6B，切口部14的端部是半圆形的形状。

(变形例7)

作为变形例7所涉及的热传导片11的切口部14及其附近的平面形状，也能够是图6C所示的形状。该图6C是切口部14的端部有棱角的形状。

另外，该切口部14的端部有棱角的形状并不局限于图6C，能够是各种形状。

(第2实施方式)

接下来，对使用了本公开的第1实施方式中说明的热传导片的电池组进行说明。

图7是使用了第1实施方式中的热传导片11的2次电池即电池单元21的立体图。此外，图8是在与图7的包含VIII-VIII线的热传导片11的主面垂直的面将电池单元21切割的剖视图。图7的VIII-VIII线是沿着热传导片11的长边方向的线段。图9是由图8所示的电池单元21构成的电池组22的概略图。

电池组22通过在金属制的壳体23中配置、固定多个电池单元21而构成。电池单元21的大小为宽度约150mm、高度约100mm、厚度约20mm。在各个电池单元21贴合热传导片11。电池单元21是方型锂离子电池，其端子电极24被设置于上表面。热传导片11从电池单元21的一个侧面到底面而贴合。另外，电池单元21的底面经由热传导片11而与壳体23相接。

该热传导片11通过绝缘片13夹着石墨片12的整体来进行密封。在石墨片12，多个切口部14排列为直线状而被配置，在该切口部14排列的部分被折弯。热传导片11与电池单元21贴合，以使得该热传导片11的被折弯的部分处于电池单元21的侧面与底面的边界(角部)。通过这样，能够将热传导片11在切口部14的区域简单地折弯，能够从电池单元21的侧面到底面容易地贴合热传导片11。因此，能够减小电池单元21内的温度分布，并且通过将热量从电池单元21的底面向壳体23释放，能够降低电池单元21的整体的温度。

另外，热传导片11也可以从电池单元21的一个侧面到底面、进一步到另一个侧面而被贴合。通过这样，能够进一步减小电池单元21内的温度分布。

另外，在上述第1以及第2实施方式中，将热传导片11设为矩形，但并不局限于矩形，根据电池单元21的形状，也可以是三角形、六边形等多边形，也可以具有圆、椭圆、扇形的形状。

此外，作为上述第2实施方式，以电池单元21为例进行了说明，但作为发热体，也可以是电池单元21以外。

(第3实施方式)

接下来，对本公开的第3实施方式中的热传导片和使用其的电池组进行说明。

图10是本公开的第3实施方式中的热传导片15的俯视图。该热传导片15与第1实施方式所涉及的热传导片11的不同点是，切口部14被排列为2列。该切口部14的排列如以下所示，与电池单元21的下部的角部对应地而被设置。构成热传导片15的材料以及剖面构造与第1实施方式中说明的热传导片11相同。另外，热传导片15从电池单元21的一个侧面到底面、进一步到另一个侧面而被贴合。通过这样，能够更进一步地减小电池单元21内的温度分布。

图11是使用了热传导片15的2次电池即电池单元21的立体图。此外，图12是在与图11的包含XII-XII线的热传导片15的主面垂直的面切割电池单元21的剖视图。图11的XII-XII线是沿着热传导片15的长边方向的线段。图13是由图11所示的电池单元21构成的电池组22的概略图。

电池组22通过在金属制的壳体23中配置、固定多个电池单元21而构成。电池单元21的大小为宽度约150mm、高度约100mm、厚度约20mm。在各个电池单元21贴合热传导片15。电池单元21是方型锂离子电池，其端子电极24被设置于上表面。热传导片15从电池单元21的一个侧面到底面以及另一个侧面而贴合。另外，电池单元21的底面经由热传导片15而与壳体23相接。

该热传导片15通过绝缘片13夹着石墨片12的整体进行密封。在石墨片12，多个切口部14排列为直线状而被配置，在该切口部14排列的部分被折弯。热传导片15与电池单元21贴合以使得该热传导片15的被折弯的部分处于电池单元21的2个侧面与底面的边界(角部)。通过这样，能够在切口部14的区域简单地将热传导片15折弯，能够从电池单元21的侧面到底面容易地贴合热传导片15。因此，能够减小电池单元21内的温度分布，并且通过从电池单元21的底面向壳体23释放热量，能够降低电池单元21的整体的温度。

另外，在上述第1～第3实施方式中，将热传导片11或者热传导片15的形状设为矩形，但该形状并不局限于矩形，根据电池单元21的形状，也可以是三角形、六边形等的多边形，也可以具有圆、椭圆、扇形的形状。

此外，热传导片11或者热传导片15中的切口部14的数量可以是1个，也可以是2个以上。也可以取代切口部14而设置例如不贯通的凹部。作为从热传导片11或者热传导片15的上表面观察的切口部14的形状，并不局限于矩形、图6A～C的形状，也可以是三角形、五边形、六边形这种多边形，也可以是圆、椭圆或者这些相连的形状。

此外，本公开的热传导片11或者热传导片15的大小并不限定于上述实施方式的情况，能够是各种大小。

此外，作为绝缘片13，以PET为例进行了说明，但并不局限于PET，也能够使用聚酰亚胺这种耐热性树脂。

此外，在绝缘片13是PET的情况下，也能够通过热量来将绝缘片13彼此压焊。

此外，作为上述第2以及第3实施方式，以电池单元21为例进行了说明，但作为发热体，也可以是电池单元21以外。例如，在搭载于智能电话的IC芯片的情况下也能够使用本公开的热传导片。此外，也能够对作为发热部件的功率模块使用本公开的热传导片。

另外，热传导片11或者15通过由绝缘片13夹着石墨片12进行密封而形成，但作为该密封的方式的一个例子，也可以如图14所示，具有2片绝缘片13并夹着石墨片12整体。此外，作为另一密封的方式的例子，也可以如图15所示，在1片较大的绝缘片上载置石墨片，在石墨片的长边或者短边折弯绝缘片并夹着石墨片。

产业上的可利用性

本公开所涉及的热传导片以及使用其的电池组即使作为热传导片而使用在石墨片的两面贴合绝缘片的片，也能够从电池单元的一面到正交的另一面容易地贴合。由此，能够得到可靠性高的电池组，产业上有用。

-符号说明-

11、15 热传导片

12 石墨片

13 绝缘片

14 切口部

16 凹部

17 贯通孔

18 凹陷

19 槽

20 狭缝

21 电池单元

22 电池组

23 壳体

24 端子电极。

Claims

1.一种热传导片，是由绝缘片夹着石墨片整体来进行密封的热传导片，其中，

在所述石墨片，多个切口部排列为直线状而被配置，

在将所述切口部的排列的方向的长度设为L、将所述切口部与所述切口部之间的长度设为S时，设为：

【式1】

在将与所述切口部的排列的方向垂直的方向的所述切口部的宽度设为W、将所述石墨片的厚度设为T1、将所述绝缘片的厚度设为T2时，设为：

【式2】

2·(T1+2·T2)≤W≤10·(T1+2·T2)…(式2)。

2.根据权利要求1所述的热传导片，其中，

在所述切口部的内侧，所述绝缘片彼此被接合。

3.一种热传导片，是由绝缘片夹着石墨片整体来进行密封的热传导片，其中，

在所述石墨片，多个切口部排列为直线状而被配置，

在所述切口部的内侧，所述绝缘片彼此被接合，

【式1】

4.根据权利要求3所述的热传导片，其中，

【式2】

2·(T1+2·T2)≤W≤10·(T1+2·T2)…(式2)。

5.一种二次电池组，是将多个二次电池单元保持于壳体中的二次电池组，其中，

将权利要求1至4任意一项所述的热传导片在所述多个切口部排列的部分折弯，使所述热传导片从所述二次电池单元的侧面到底面抵接，将所述热传导片配置为所述热传导片的被折弯的部分处于所述二次电池单元的侧面与底面的边界。