CN111384463A - 一种电池 - Google Patents

一种电池 Download PDF

Info

Publication number
CN111384463A
CN111384463A CN201811637426.2A CN201811637426A CN111384463A CN 111384463 A CN111384463 A CN 111384463A CN 201811637426 A CN201811637426 A CN 201811637426A CN 111384463 A CN111384463 A CN 111384463A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
heat absorbing
heat
phase
piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811637426.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111384463B (zh
Inventor
梁涛
葛销明
姜玲燕
赵丰刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN201811637426.2A priority Critical patent/CN111384463B/zh
Publication of CN111384463A publication Critical patent/CN111384463A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111384463B publication Critical patent/CN111384463B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及电化学领域,特别是涉及一种电池。本发明提供一种电池,包括壳体和位于所述壳体内的电芯、电解液和吸热件;所述吸热件包括设有内腔的封装件和相变吸热材料,所述相变吸热材料位于所述封装件的所述内腔中;所述相变吸热材料至少具有第一熔融温度和第二熔融温度,所述相变吸热材料随温度升高呈梯度熔融。本发明所提供的电池,可以在不显著影响电芯性能和能量密度的前提下,通过电池壳体内部的吸热件对电池内部进行降温,可循环使用,具有化学稳定性高、无腐蚀性、成本低、加工性能好、可循环使用等特点,且吸热件不与电解液反应,所用填充材料绝缘性好,不会引入额外的电芯安全失效模式。

Description

一种电池
技术领域
本发明涉及电化学领域,特别是涉及一种电池。
背景技术
为提高锂离子电池的能量密度,降低电芯成本,单体电芯的容量设计越来越高,然而高容量电芯的充放电必然伴随着高温的产生。特别是目前主机厂对电芯都提出了大功率脉冲放电的需求,针对大容量的厚电芯,脉冲或持续放电引起的热量很难及时散出去,会进一步加速电芯内部热量积累,使得电芯中心温度显著升高。众所周知,温度是化学反应的重要加速因子之一,温度越高锂电池副反应越快。特别是在高Ni三元体系,温度高会极大的加速二次颗粒内部的微裂纹扩展,形成的新鲜界面会与电解液发生严重的副反应并消耗活性锂,使得电芯使用寿命大幅降低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种电池,用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明一方面提供一种电池,包括壳体和位于所述壳体内的电芯、电解液和吸热件;所述吸热件包括设有内腔的封装件和相变吸热材料,所述相变吸热材料位于所述封装件的所述内腔中;所述相变吸热材料至少具有第一熔融温度和第二熔融温度,所述相变吸热材料随温度升高呈梯度熔融。
本发明另一方面提供所述的电池的制备方法,包括:
将成型的所述相变吸热材料填充至所述封装件的所述内腔中,以提供所述吸热件;
将所述吸热件置于所述壳体内壁和所述电芯之间、和/或将所述吸热件置于两个电芯之间。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明所提供的电池,可以在不显著影响电芯性能和能量密度的前提下,通过电池壳体内部的吸热件对电池内部进行降温,可循环使用,具有化学稳定性高、无腐蚀性、成本低、加工性能好、可循环使用等特点,且吸热件不与电解液反应,所用填充材料绝缘性好,不会引入额外的电芯安全失效模式。
附图说明
图1显示为本发明结构示意图。
元件标号说明
1 壳体
2 电芯
3 电解液
4 吸热件
41 封装件
42 相变吸热材料
5 电芯极柱
具体实施方式
下面详细说明本发明所提供的电池。
本发明第一方面提供一种电池,包括壳体和位于所述壳体内的电芯、电解液和吸热件;所述吸热件包括设有内腔的封装件和相变吸热材料,所述相变吸热材料位于所述封装件的所述内腔中;所述相变吸热材料至少具有第一熔融温度和第二熔融温度,所述相变吸热材料随温度升高呈梯度熔融。所述相变吸热材料的第一熔融温度通常指相变吸热材料自固态开始熔化为液态的温度,所述相变吸热材料的第二熔融温度通常指相变吸热材料完全熔化为液体的温度。所述电池通常可以是锂离子电池,当电芯内部温度高于第一熔融温度时,相变吸热材料开始发生相变,并随着温度的升高呈梯度熔融(所述梯度熔融指材料随温度升高逐渐熔化,具有一定的熔程),实现快速降低电芯内部温度的目的。在正常使用过程,特别是大功率脉冲放电时,相变吸热材料的相变吸热能快速吸取电芯内部的热量,使电芯维持在一个较低的温度范围内工作,当温度上升时,相变吸热材料会吸热软化,当温度降低到相变吸热材料第一熔融温度以下时,相变吸热材料又会重新固化,从而达到重复使用的目的。另外,在电芯滥用实验时,相变吸热材料相变吸热能有效降低滥用失效的风险,提高电芯的使用安全性。
本发明所提供的电池中,本领域技术人员可以根据电池的参数(例如,电池实际的使用温度区间、电池需要进行降温的工况温度等),选择合适的相变吸热材料的第一熔融温度,所述第一熔融温度通常可以为35℃~45℃、35℃~37℃、37℃~39℃、39℃~41℃、41℃~43℃、或43℃~45℃。通常来说,大部分整车实际工况中,约有~90%左右的比例中对应的电池使用温度区间为25℃~35℃,只有当采用持续高倍率放电(例如持续加速或爬坡)时,温度可能达到35℃~45℃,甚至更高,此时就需要对电池进行降温。本领域技术人员可以根据电池的参数(例如,电池的工作温度区间上限等),选择合适的相变吸热材料的第二熔融温度,所述第二熔融温度通常可以为65℃~75℃、65℃~67℃、67℃~69℃、69℃~71℃、71℃~73℃、或73℃~75℃。所述第二熔融温度通常高于电池的工作温度区间(例如,通常为55℃~60℃),从而可以保证即使在充分吸收电池的工作温度所产生的热量时,依然可以使至少部分的相变吸热材料保持固体状态,尽量避免吸热件整体上厚度发生较大的变化。所述相变吸热材料的第一熔融温度和第二熔融温度的差值(即熔程)可以为20℃~40℃、20℃~25℃、25℃~30℃、30℃~35℃、或25℃~40℃,从而形成一定的熔程,使相变吸热材料呈梯度熔融,可以在电池不同使用温度时进行降温,使降温效果发挥最大化。
本发明所提供的电池中,所述相变吸热材料通常可以包括多个具有不同的熔点的组分,以形成梯度熔融的相变吸热材料。所述相变吸热材料至少包括第一组分和第二组分,第一组分和第二组分的熔点不同。例如,所述第一组分在高于所述第一熔融温度的条件下可以为液态,更具体的,所述第一组分的熔点可以对应第一熔融温度;再例如,所述第二组分在低于所述第二熔融温度的条件下可以为固态,更具体的,所述第二组分的熔点可以对应第二熔融温度。所述第二组分可以均匀分布于吸热件中,优选的,所述第一组分和第二组分均匀分布,从而可以使相变吸热材料整体上在温度升高的过程中,会呈梯度熔融态,而相变吸热材料整体上会密封于化学惰性的封装件中,相变吸热材料可以先部分熔化形成液相,剩余的均匀分布的固态物质起到骨架支撑作用。在本发明一具体实施例中,所述相变吸热材料在T≤35℃时为完全固态,吸热件处于环境温度35℃~60℃时,即在35℃<T≤60℃时有部分相变吸热材料部分熔化,例如,可以是50wt%~80wt%的相变吸热材料在35℃<T≤60℃的温度条件下熔化,至少部分的相变吸热材料仍然保持固态,并在吸热件内部按其延伸方向均匀分布;75℃以上,所述相变吸热材料完全融化。
本发明所提供的电池中,所述相变吸热材料可以是各种适用于吸收热量且可以稳定位于封装件中的材料,具体可以是包括但不限于石蜡、醇酯类聚合物等中的一种或多种的组合。在本发明另一具体实施例中,所述相变吸热材料可以包括多个具有不同的熔点(即,不同分子式)的石蜡组分(CnH2n+2,n为正整数),通常n越大,其熔点越高,可通过调整n的大小来实现调整石蜡相变温度,以形成混合石蜡,所述相变吸热材料可以包括第一石蜡组分、第二石蜡组分和第三石蜡组分,所述第一石蜡组分、第二石蜡组分和第三石蜡组分通常具有不同的熔点,所述第一石蜡组分可以选自CnH2n+2 19≤n≤22,所述第二石蜡组分可以选自Cn’H2n’+223≤n’≤26,所述第三石蜡组分可以选自Cn”H2n+2 27≤n”≤34,第一石蜡组分、第二石蜡组分和第三石蜡组分之间的重量比例可以为3~5:3~5:1~3。
本发明所提供的电池中,所述封装件通常可以为绝缘导热聚合物,从而可以在将封装件内外之间基本绝缘的前提下,通过封装件中的相变吸热材料吸收热量。例如,所述封装件在电池的工作条件下通常是绝缘的,封装件通常具有良好的电阻率,所述封装件的电阻率可以为1012Ω·cm~1014Ω·cm,从而使吸热件整体上具有优良的绝缘效果,所述电阻率的测量方法可以是将材料在500V电压下通电1分钟,测量所产生的电流,通过电压和电流的比值可获取材料的电阻率。再例如,所述封装件通常具有良好的导热系数,所述封装件的导热系数可以为0.15W/mK~0.26W/mK,从而可以提供良好的吸热效果,能及时将电芯内部产生的热量技术传输到吸热件内部,通过内部材料相变,吸收电芯内部热量,达到降温目的。所述封装件通常具有良好的热收缩率,例如,所述封装件在温度从25℃降低至-30℃的条件下,热收缩率≤0.6%,通过控制热收缩率,可确保在整个温度变化区间,整个结构是稳定的,不会发生封装件的凹陷或翘曲现象,热收缩率的测试方法可参照ISO 294-4。所述封材料在保证其力学性能的前提下,通常优选具有较薄的厚度,例如,所述封装材料的抗拉强度通常≥100N/m,抗拉强度的测试方法可参照ISO 527,从而保证封装件整体上的封装稳定性,防止其破裂而导致内部的填充物泄露;再例如,所述封装件的厚度可以为10μm~60μm、10μm~20μm、20μm~30μm、30μm~40μm、40μm~50μm、或50μm~60μm。所述封装件的材料通常为化学惰性的材料,通常可以耐酸碱腐蚀的聚合物,从而可以避免与电池中的其他组件(例如,电芯、电解液等)发生反应,还可以保证内部的填充物不会泄露,例如,所述封装件的材料可以是包括但不限于PE(聚乙烯),PET(聚对苯二甲酸类高分子),PP(聚丙烯)等中的一种或多种的组合。
本发明所提供的电池中,相变吸热材料可以先部分熔化形成液相,剩余的均匀分布的固态物质起到骨架支撑作用,并在吸热件内部按其延伸方向均匀分布,使得吸热件顶部与底部的厚度变化率非常低,保持整个吸热件的结构稳定性,避免其严重膨胀或变形,例如,所述吸热件在由所述第一熔融温度升至所述第二熔融温度的条件下厚度变化率通常≤15%、≤14%、≤13%、≤12%、≤11%、≤10%、≤9%、≤8%、≤7%、≤6%、或≤5%,所述吸热件的厚度通常指吸热件上表面和下表面之间的距离,所述吸热件的厚度方向通常垂直于吸热件的延伸方向。
本发明所提供的电池中,所述吸热件通常可以为层体,所述吸热件的厚度可以是单体电芯的厚度的1%~3%、1%~1.5%、1.5%~2%、2%~2.5%、或2.5%~3%,所述吸热件的厚度可以为0.3mm~2mm、0.3mm~0.5mm、0.5mm~1mm、1mm~1.5mm、或1.5mm~2mm,对于单体电芯来说,其厚度通常可以≥25mm、≥30mm、或≥35mm。本领域技术人员可根据电芯的结构,适当调整合适的吸热件的厚度,在不过度占用电池内部空间的前提下,达到良好的降温效果。
本发明所提供的电池中,所述壳体内壁和电芯之间可以设有吸热件,从而可以在电芯温度过高时通过吸热件吸收热量,所述吸热件可以沿壳体内壁和电芯之间的空隙延伸,从而增加吸热效率。所述电池中可以包括两个以上电芯,至少部分的电芯之间可以设有吸热件,设置于两个电芯之间的吸热件可以更高效地吸收电芯所产生的热量,所述吸热件可以沿电芯之间的空隙延伸,从而增加吸热效率。
本发明所提供的电池中,所述电芯可以包括正极极片、隔离膜和负极极片,所述正极极片、隔离膜和负极极片各自都可以是层体,从而可以裁剪成目标尺寸后依次叠放,还可以进一步卷绕至目标尺寸,以用于形成电芯。对于单体电芯的厚度≥25mm、≥30mm、或≥35mm的电池来说,由于电芯厚度相对较大,内部产生的热量散发较慢,在电池内部设置吸热件所达到的散热效果更佳显著,电芯的厚度通常指正极极片、隔离膜和负极极片的堆叠厚度。所述正极极片可以包括正极集流体和正极活性物质层,至少部分的所述正极集流体的表面可以设有正极活性物质层。所述正极集流体通常是汇集电流的结构或零件,所述正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料,例如,所述正极集流体可以是包括但不限于金属箔等,更具体可以是包括但不限于铜箔、铝箔等。所述正极活性物质可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极活性物质的材料,优选可以是包括但不限于三元NCM材料等,所述三元NCM材料中Ni的质量百分比含量>55%、>60%、或>65%,通常来说,Ni质量百分比较低的三元NCM产品,其结构相对稳定性较高,耐高温性也较强,一定程度的内部温升不会对其性能带来显著的影响,而对于Ni含量高的三元NCM产品,其表面的氧缺陷形成能更低,高温下会发生释氧加剧副反应,进而影响电芯的寿命,因此对于高Ni产品,尤其需要严格管控其温度,在电池内部设置吸热件所达到的散热效果更佳显著。所述隔离膜可以是本领域各种适用于锂离子电池隔膜的材料,例如可以是包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺,聚酰胺、聚酯和天然纤维等中的一种或多种的组合。所述负极极片通常包括负极集流体以及负极活性物质层,所述负极集流体通常是汇集电流的结构或零件,例如,可以是金属箔等(例如,铜箔等)。所述负极活性物质可以是本领域各种适用于作为锂离子电池负极活性物质的材料,例如,所述负极活性物质可以是包括但不限于天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、硅、硅氧化合物、硅碳复合物、锂金属等中的一种或多种的组合。
本发明所提供的电池中,还可以包括其他各种可以用于锂离子电池的部件,例如,还可以包括电芯极柱5,所述电芯极柱5与电芯之间可以通过转接片和/或极耳连接。
本发明第二方面提供本发明第一方面所提供的电池的制备方法,包括:
将成型的相变吸热材料填充至封装件的内腔中,以提供吸热件;
制备电池,将吸热件置于壳体内壁和电芯之间、和/或将吸热件置于两个电芯之间。
本发明所提供的制备方法中,提供成型的相变吸热材料的方法对于本领域技术人员来说应该是已知的,例如,所述制备方法还可以包括:将相变吸热材料的各组分加热至液态并混合均匀,冷却成型,以提供成型的相变吸热材料。
本发明采用高-低温相变吸热材料进行组分级配,控制工作温度下的固相-液相比例,确保吸热件在往复的固相-液相转变过程中的结构稳定性,从而在不显著影响电芯性能和能量密度的前提下,提供了低成本、可循环使用的电池组件。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知,下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解,本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤,除非另有说明;还应理解,本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置,除非另有说明。而且,除非另有说明,各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具,而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容的情况下,当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
吸热件1~3的制备:
实施例中,电芯厚度为46mm,分别采用不同的材料组合构建吸热件,所采用的材料详见表1。
将石蜡A、石蜡B和石蜡C按照表1中的重量比混合;2)将上述物质加热到80℃,保温10min~30min;3)保温过程中搅拌均匀;4)待温度冷却到30℃~35℃时,取出即将凝固的上述物质,置于两片装压板的下压板表面;5)对于每种材料组合,均设置三种不同的压板的限位高度,分别为0.5mm、1mm和2mm,压制成型,待温度降至室温附近,取出成型的相变吸热材料;6)将制备获得的相变吸热材料置入封装件中,封装件材料选用PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),吸热件1~3中所使用的封装件的材料性能详见表2),其中相变吸热材料边缘距离封装件的热封线位置至少≥5mm;7)封装件材料热封后的抗拉力强度必须满足≥100N/m。
将制备获得的吸热件1~3分别进行电阻率、导热系数测试,
表1
Figure BDA0001930373660000071
表2
Figure BDA0001930373660000072
表2中,电阻率测试方法具体如下:将材料在500V电压下通电1分钟,测量所产生的电流,通过电压和电流的比值可获取材料的电阻率。
封装件导热系数测试方法具体如下:将试样上下两表面处于不同的稳定温度下,测量通过试样有效传热面积的热流及试样两表面间温差和厚度,计算获得导热系数,具体可参考GB/T3399-1982;8。
封装件收缩率测试方法具体如下:将试样置于某一温度下(例如-30℃),静置24h,测量出试样尺寸,并于25℃下测量的尺寸进行对比,两者差值相对室温尺寸的百分比即为收缩率,具体可参考ISO 294。
封装件拉伸强度的测试方法:用拉力机夹持试样两端,设定拉伸速度为0.5mm/s,直至试样断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度,具体方法可参考ISO 527。
吸热件熔融温度的测试:
针对制备获得的不同厚度的吸热件1~3,采用DSC测试相变温度,其中DSC升温速度为2K/min,测试获得第一熔融温度和第二熔融温度,厚度的变化并不影响材料的熔融温度,具体结果如表3所示:
表3
第一熔融温度(℃) 第二熔融温度(℃)
吸热件1 36.6 62.2
吸热件2 36.6 71.2
吸热件3 44 74.8
吸热件降温效果测试:
将制备获得的不同厚度的吸热件1~3分别构建电池,具体方法如下:
本实施例中,阳极采用石墨、导电剂导电炭、粘结剂丁苯橡胶(SRB)和增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照质量比例95:1.5:1.5:2加入溶剂水中,搅拌混合均匀成浆料,然后采用双面连续涂布方式均匀涂覆在阳极集流体(Cu箔)上,烘干后经冷压、裁片获得阳极极片;
阴极采用三元材料NCM、导电剂导电炭、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比例96:1.5:2.5加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中,搅拌混合均匀成浆料,然后采用双面连续涂布方式均匀涂覆在阴极集流体(Al箔)上,烘干后经冷压、裁片获得阳极极片;
隔离膜采用聚乙烯(PE)高分子聚合膜;
电解液采用碳酸乙稀脂(EC)、碳酸丙烯脂(PC)和碳酸二甲酯(DMC)按照体积比25:25:50混合得到混合溶剂,加入溶质六氟磷酸锂(LiPF6),其中六氟磷酸锂的浓度为1M。
电池的制备:1)将上述阳极极片、隔离膜和阴极极片依次叠放,然后卷绕成数个不同厚度的电芯单体2(参见附图);2)依照表4在壳体中配置电芯和吸热件,壳体与电芯之间及电芯单体间,分别空置一定的间距,空置的间距与配置的吸热件的厚度相对应(分别为0.5mm、1mm、2mm),制备电池;对于电芯数量为1个的电池,在电芯两侧和电池壳体之间分别配置一个吸热件,即吸热件的数量为2个;对于电芯数量为2个的电池,在两个电芯之间配置一个吸热件,在两个电芯各自与电池壳体之间的空间内分别配置一个吸热件,即吸热件的数量为3个;对比电池1、对比电池2、对比电池3为未配置吸热件的电池;3)吸热件的四个角位与电芯单体用蓝胶贴上,其中所用蓝胶为电芯装配中常用的蓝胶;4)完成极耳与极柱的焊接,顶盖焊接;5)注液,化成。
在45℃条件下,采用2C大倍率持续放电30min,采用内置感温线测量包括吸热件的电池和不放置吸热件的对比电池的温度,从而对吸热件的降温效果进行评价,具体结果如表4所示,其中,ΔT=(不放置吸热件的对比电池的电芯中心温度)-(放置吸热件的电池的电芯中心温度),单位为℃。
表4
电池编号 所用吸热件 吸热件厚度/mm ΔT/℃ 电芯厚度/mm 电芯个数
电池A 吸热件1 0.5 2.37 32 1
电池B 吸热件2 0.5 2.25 32 2
电池C 吸热件3 0.5 2.28 32 1
对比电池1 / / 0 32 1
电池D 吸热件1 1 3.99 38 1
电池E 吸热件2 1 3.79 38 2
电池F 吸热件3 1 3.84 38 1
对比电池2 / / 0 38 2
电池G 吸热件1 2 6.59 46 1
电池H 吸热件2 2 6.27 46 2
电池K 吸热件3 2 6.34 46 1
对比电池3 / / 0 46 1
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种电池,其特征在于,包括壳体和位于所述壳体内的电芯、电解液和吸热件;所述吸热件包括设有内腔的封装件和相变吸热材料,所述相变吸热材料位于所述封装件的所述内腔中;所述相变吸热材料至少具有第一熔融温度和第二熔融温度,所述相变吸热材料随温度升高呈梯度熔融。
2.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述第一熔融温度为35℃~45℃,所述第二熔融温度为65℃~75℃。
3.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述相变吸热材料至少包括第一组分和第二组分,所述第一组分和第二组分的熔点不同,所述第一组分在高于所述第一熔融温度的条件下为液态,所述第二组分在低于所述第二熔融温度的条件下为固态;优选的,所述第一组分和所述第二组分在所述封装件中均匀分布。
4.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述相变吸热材料选自石蜡、醇酯类聚合物中的一种或多种的组合;优选的,所述相变吸热材料包括第一石蜡组分、第二石蜡组分和第三石蜡组分,所述第一石蜡组分选自CnH2n+2 19≤n≤22,所述第二石蜡组分选自Cn’H2n’+223≤n’≤26,所述第三石蜡组分选自Cn”H2n”+227≤n”≤34。
5.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述封装件为绝缘导热聚合物,所述封装件的电阻率为1012Ω·cm~1014Ω·cm,所述封装件的导热系数为0.15W/mK~0.26W/mK。
6.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述封装件在温度从25℃降至-30℃的条件下,热收缩率≤0.6%。
7.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述封装件的抗拉强度≥100N/m。
8.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述封装件的材料选自PE、PET、PP中的一种或多种的组合。
9.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述封装件的厚度为10μm~60μm。
10.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述吸热件在由所述第一熔融温度升至所述第二熔融温度的条件下,所述吸热件的厚度变化率≤10%。
11.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述吸热件的厚度为所述电芯的厚度的1%~3%,所述吸热件的厚度为0.3mm~2mm,所述电芯的厚度≥30mm。
12.如权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池包括两个以上所述电芯,至少部分的所述电芯之间设有所述吸热件,所述吸热件沿所述电芯之间的空隙延伸;
和/或,所述吸热件位于所述壳体内壁和所述电芯之间,所述吸热件沿所述壳体内壁和所述电芯之间的空隙延伸。
13.如权利要求1~12任一权利要求所述的电池的制备方法,包括:
将成型的所述相变吸热材料填充至所述封装件的所述内腔中,以提供所述吸热件;
将所述吸热件置于所述壳体内壁和所述电芯之间、和/或将所述吸热件置于两个电芯之间。
CN201811637426.2A 2018-12-29 2018-12-29 一种电池 Active CN111384463B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811637426.2A CN111384463B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811637426.2A CN111384463B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111384463A true CN111384463A (zh) 2020-07-07
CN111384463B CN111384463B (zh) 2021-10-01

Family

ID=71222448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811637426.2A Active CN111384463B (zh) 2018-12-29 2018-12-29 一种电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111384463B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113644340A (zh) * 2021-08-12 2021-11-12 苏州大学 一种具有多层膜散热结构的锂电池及其电池包的均热方法
US11404734B2 (en) * 2019-09-10 2022-08-02 Yazaki Corporation Vehicle battery pack
CN115084629A (zh) * 2022-02-22 2022-09-20 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种电池及其电芯
WO2023061083A1 (zh) * 2021-10-12 2023-04-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 相变微胶囊、隔膜、极片、电池和用电装置
CN116031539A (zh) * 2023-03-30 2023-04-28 宁德新能源科技有限公司 电池以及用电装置

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100136391A1 (en) * 2009-09-12 2010-06-03 Tesla Motors, Inc. Active Thermal Runaway Mitigation System for Use Within a Battery Pack
CN102181270A (zh) * 2011-04-28 2011-09-14 华南理工大学 一种用于锂电池散热的复合相变材料及装置
CN102655247A (zh) * 2011-03-01 2012-09-05 杭州普维光电技术有限公司 锂电池恒温运行的方法与装置
CN103311598A (zh) * 2013-05-22 2013-09-18 南京双登科技发展研究院有限公司 动力电池热管理方法及装置
US20140079978A1 (en) * 2011-06-07 2014-03-20 All Cell Technologies, Llc Energy storage thermal management system using multi-temperature phase change materials
CN105659429A (zh) * 2013-10-23 2016-06-08 大众汽车(中国)投资有限公司 汽车用电池和使用该电池的汽车
CN105655666A (zh) * 2016-03-25 2016-06-08 浙江大学 一种用于智慧能源网的储能式新能源电池保护系统及其方法
CN205452476U (zh) * 2015-12-25 2016-08-10 南京航空航天大学 一种具有相变热缓冲功能的圆柱形锂电池
CN106687283A (zh) * 2014-06-16 2017-05-17 南佛罗里达州大学 热能存储介质的封装
US20170222283A1 (en) * 2014-11-17 2017-08-03 Lg Chem, Ltd. Cooling plate for secondary battery and secondary battery module including the same
CN107871916A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 南通新宙邦电子材料有限公司 一种用于锂离子电池的温控装置及锂离子电池
CN207651633U (zh) * 2017-12-08 2018-07-24 南昌航空大学 一种动力锂电池组的热管理耦合系统
CN207753134U (zh) * 2017-12-29 2018-08-21 北京国能电池科技有限公司 电池箱

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100136391A1 (en) * 2009-09-12 2010-06-03 Tesla Motors, Inc. Active Thermal Runaway Mitigation System for Use Within a Battery Pack
CN102655247A (zh) * 2011-03-01 2012-09-05 杭州普维光电技术有限公司 锂电池恒温运行的方法与装置
CN102181270A (zh) * 2011-04-28 2011-09-14 华南理工大学 一种用于锂电池散热的复合相变材料及装置
US20140079978A1 (en) * 2011-06-07 2014-03-20 All Cell Technologies, Llc Energy storage thermal management system using multi-temperature phase change materials
CN103311598A (zh) * 2013-05-22 2013-09-18 南京双登科技发展研究院有限公司 动力电池热管理方法及装置
CN105659429A (zh) * 2013-10-23 2016-06-08 大众汽车(中国)投资有限公司 汽车用电池和使用该电池的汽车
CN106687283A (zh) * 2014-06-16 2017-05-17 南佛罗里达州大学 热能存储介质的封装
US20170222283A1 (en) * 2014-11-17 2017-08-03 Lg Chem, Ltd. Cooling plate for secondary battery and secondary battery module including the same
CN205452476U (zh) * 2015-12-25 2016-08-10 南京航空航天大学 一种具有相变热缓冲功能的圆柱形锂电池
CN105655666A (zh) * 2016-03-25 2016-06-08 浙江大学 一种用于智慧能源网的储能式新能源电池保护系统及其方法
CN107871916A (zh) * 2016-09-26 2018-04-03 南通新宙邦电子材料有限公司 一种用于锂离子电池的温控装置及锂离子电池
CN207651633U (zh) * 2017-12-08 2018-07-24 南昌航空大学 一种动力锂电池组的热管理耦合系统
CN207753134U (zh) * 2017-12-29 2018-08-21 北京国能电池科技有限公司 电池箱

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《WU, WEIXIONG; YANG, XIAOQING; ZHANG, GUOQING; 》: "An experimental study of thermal management system using copper mesh-enhanced composite phase change materials for power battery pack", 《ENERGY》 *
李一: "锂电池组复合相变材料热管理技术研究", 《中国知网学位论文》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11404734B2 (en) * 2019-09-10 2022-08-02 Yazaki Corporation Vehicle battery pack
CN113644340A (zh) * 2021-08-12 2021-11-12 苏州大学 一种具有多层膜散热结构的锂电池及其电池包的均热方法
CN113644340B (zh) * 2021-08-12 2023-03-24 苏州大学 一种具有多层膜散热结构的锂电池及其电池包的均热方法
WO2023061083A1 (zh) * 2021-10-12 2023-04-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 相变微胶囊、隔膜、极片、电池和用电装置
CN115084629A (zh) * 2022-02-22 2022-09-20 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种电池及其电芯
CN116031539A (zh) * 2023-03-30 2023-04-28 宁德新能源科技有限公司 电池以及用电装置
CN116031539B (zh) * 2023-03-30 2023-08-25 宁德新能源科技有限公司 电池以及用电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111384463B (zh) 2021-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111384463B (zh) 一种电池
KR200487029Y1 (ko) 전지 팩 조립체
JP7354842B2 (ja) 仕切り部材及び組電池
US20160197385A1 (en) Battery Module
KR101753023B1 (ko) 비수전해질 이차 전지
Xiong et al. Expanded polytetrafluoroethylene reinforced polyvinylidenefluoride–hexafluoropropylene separator with high thermal stability for lithium-ion batteries
CN102332561B (zh) 一种锂离子电池极片的制备方法
CN218472082U (zh) 一种浸没式液冷储能电池模组
JP6927629B2 (ja) 二次電池及び二次電池用絶縁板
CN105280986B (zh) 一种机载大容量动力型锂离子蓄电池单元
CN107431234A (zh) 高安全性且高能量密度的电池
CN109155426A (zh) 锂离子二次电池
CN100502101C (zh) 非水电解质二次电池
CN114614190B (zh) 一种电化学装置及电子设备
WO2019107784A1 (ko) 열전도성 수지로 채워진 중공을 가지는 이차전지
CN114156569A (zh) 一种适用于储能器件的控温层
CN102751531B (zh) 一种锂离子二次电池
JP4824450B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP2019102244A (ja) 仕切り部材及び組電池
CN108615828A (zh) 锂离子电池封装膜、锂离子电池封装方法及其制备的锂离子电池
CN113517444B (zh) 集流体、集流体制造方法、电极极片及锂离子电池
CN114171849A (zh) 一种核壳结构复合隔膜及其制备方法
CN207517830U (zh) 一种散热性能好的大容量聚合物锂电池
CN115832202B (zh) 一种负极极片、锂离子电池及其制备方法
CN218957900U (zh) 一种电池筒体及大容量电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant