CN111490186A - 一种锂电池及锂电池封装壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂电池及锂电池封装壳体，包括壳体、盖板和设置于壳体内的极片卷芯，所述壳体正面和背面结构一致，左侧面和右侧面结构一致。在壳体上将热超导管路与冷媒通道组合在一起，在热超导管路内充入相变抑制工质，构成相变抑制传热封装壳体，具有导热速率快、均温性好的特点；利用热超导区的导热速率快、均温性好和冷媒热交换区换热速率快的特点，提高电池与外界的温差和有效传热面积，大幅提升电池的散热和均热能力，提升锂电池的安全性能。

Description

一种锂电池及锂电池封装壳体
技术领域
本发明属于电池外壳封装领域，特别涉及一种锂电池和锂电池封装壳体。
背景技术
锂离子电池种类繁多，按其包装可分为钢壳、铝壳、塑壳、铝塑膜等，按照形状分类，可分为圆柱形、方形、软包等。目前车载电池主要有钢壳圆柱形、软包及方形铝壳，方形铝壳因其节省空间、重量轻、安全性高备受厂家青睐；一般方形铝壳锂离子电池包括壳体、电芯、电解液及盖板组成。目前方形铝壳外壳主要生产方式是铝挤加上后期焊接的方式成型，虽然重量轻，但方形铝壳电芯能量密度大，充放电过程中电芯发热严重，传统方形铝壳主要通过正、负极极柱和铝壳散热，但并不能有效解决发热问题，轻则导致电芯寿命衰减，重则导致电池冒烟、起火甚至爆炸，因此，对方形电芯的热管理至关重要。
相变抑制(PCI)传热技术是一种通过控制密闭体系中传热介质微结构状态而实现超级高效传热的技术，具有高传热速率和高热流密度。可广泛应用于航空航天、电力电子、通讯、计算机、高铁、电动汽车、太阳能和风电等行业。
本发明采用PCI高效传热技术材料，提供一种新型的锂电池和锂电池封装壳体，能够迅速将热量导出/导入，达到电芯级高效控热的目的。
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高效导热、均热一体化的锂电池和锂电池封装壳体，用于解决封闭电池内热量无法导出而导致的电芯性能下降、电池冒烟、起火甚至爆炸的问题，以及用于解决电池内温度较低，电池无法进行充放电的问题。本封装壳体的应用，大幅提升电池的散热和均热能力，满足电芯级高效控热的需求，提升所述锂电池的安全性能。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种锂电池及锂电池封装壳体，所述锂电池包括壳体、盖板和设置于壳体内的极片卷芯；所述壳体正面与背面结构相同，所述壳体左侧面与右侧面结构相同；所述锂电池封装壳体由一块具有冷媒通道和热超导管路的铝板弯折、焊接而成；所述极片卷芯设置于所述壳体内，所述壳体与所述盖板焊接密封。
优选地，所述冷媒通道靠近壳体正面和背面外围，呈几字形包围热超导管路；
优选地，所述冷媒通道的两端，从外壳正面和背面下部延伸到左侧面和右侧面下部，正面和背面的冷媒通道在侧面下部交汇；所述交汇处有开口，所述开口处设有冷媒通道接头。
优选地，所述壳体上部与盖板焊接，盖板由第一极性端子、第二极性端子、防爆阀、基板组成，所述第一极性端子和第二极性端子与基板之间设置绝缘垫，通过绝缘垫起到绝缘效果。
优选地，所述极片卷芯设置于所述密封方形壳体内，所述方形壳体与盖板之间采用激光焊接密封。
优选地，所述锂电池封装壳体为由一块具有冷媒通道和热超导管路的铝板弯折、焊接而成的长方体状壳体；所述铝板上冷媒通道一体连通，所述冷媒通道上设有开口，所述开口设置于所述锂电池封装壳体左侧面和右侧面上；所述开口处焊接有冷媒通道接头，所述冷媒通道通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
优选地，所述壳体由一块具有冷媒通道和热超导管路的铝板弯折形成方形壳体；所述方形壳体相邻面之间采用激光焊接。
与现有技术相比，本发明通过高效导热、均热一体化的封装壳体可满足不同大小的方形电池的散热性需求，实用性强，进一步减少了冷媒的用量；综上所述，本发明设计合理，节省材料，可满足电芯级高效控热的需求。
附图说明
图1显示为本发明方形铝壳电池的立体结构图。
图2显示为图1主视图。
图3显示为图2截面图。
图4显示为本发明的锂电池封装壳体展开图。
图中：1-壳体、11-壳体正面、12-壳体右侧面、13-热超导管路、14-冷媒通道、15-冷媒通道接头、16-壳体背面、17-壳体左侧面、18-壳体下底面、2-盖板、21-防爆阀、22-第一极性端子、23-第二极性端子、3-极片卷芯。
具体实施方式
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。
请参阅图1至图4，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中显示与发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态，数量及比例可为一种随意的改变、且其组件布局形态也可能更为复杂。
如图1至图4所示，本发明的锂电池，包括壳体1、盖板2和极片卷芯3；所述壳体正面11和壳体正面11所对的壳体背面16结构相同；所述壳体右侧面12和壳体左侧面17结构相同。
所述锂电池封装壳体由一块具有热超导管路13和冷媒通道14的铝板弯折、焊接而成，所述铝板包括相变抑制传热区和冷媒热交换区；所述相变抑制传热区具有相互连通的封闭热超导管路13；所述热超导管路13内填充有相变抑制工质（未示出）；所述冷媒热交换区具有冷媒通道14。
作为示例，请参阅图1，所述冷媒通道14靠近壳体正面11和壳体背面16外围，呈几字形包围热超导管路13。
作为示例，请参阅图1，所述冷媒通道14有开口，所述冷媒通道从壳体正面11和壳体背面16下部延伸到壳体左侧面17和壳体右侧面12下部，壳体正面11和壳体背面16的冷媒通道14在侧面下部交汇；所述交汇处有开口，所述开口处设有冷媒通道接头15。
作为示例，请参阅图1，所述壳体1上部具有盖板2，盖板由第一极性端子22、第二极性端子23、防爆阀21组成，所述第一极性端子22和第二极性端子23与盖板21之间设置绝缘垫（未示出），通过绝缘垫起到绝缘效果。
作为示例，请参阅图2和图3，所述相变抑制传热区和冷媒热交换区大小比例可根据需要和电芯内部极片卷芯3区域大小调节；所述冷媒通道14截面形状可以为但不仅限于长方形。
作为示例，请参阅图4，所述锂电池封装壳体由一块具有冷媒通道14和热超导管路13的铝板弯折、焊接而成；所述冷媒通道上设有开口，所述开口处焊接有冷媒通道接头15，所述冷媒通道14通过所述冷媒通道接头15与外部冷媒系统相连通。
作为示例，请参阅图4，所述铝板沿图4中虚线弯折形成方形壳体1，所述壳体相邻面缝隙采用激光焊接；所述极片卷芯2设置于所述壳体1内，所述壳体1与盖板2间采用激光焊接形成密闭壳体空间。
组装时，先将锂电池封装壳体弯折、焊接成壳体1，将所述极片卷芯3设置于所述壳体1中，极片卷芯的两极分别与第一极性端子22、第二极性端子23连接，最后将盖板2与壳体1焊接形成密闭方形锂电池。
综上所述，本发明提供了一种锂电池及锂电池封装壳体，所述锂电池包括方形壳体、盖板和设置于壳体内的极片卷芯，所述壳体正面和壳体背面结构一致，左侧面和右侧面结构一致。在锂电池封装壳体中将热超导管路与冷媒通道组合在一起，在热超导管路内充入相变抑制工质，构成相变抑制传热器件，具有导热速率快、均温性好的特点。所述锂电池封装壳体，体积和现有壳体相当，但其换热界面更少，换热效率更高，加工简易，在整个壳体上实现了热超导管路与冷媒通道的一体化，具有换热效率高、可靠性高的特点。
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，对上诉实施例进行修改或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权益要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种锂电池，其特征在于，包括壳体、盖板和设置于壳体内的极片卷芯；所述壳体由一块具有热超导管路和冷媒通道的铝板弯折、焊接而成；所述热超导管路中具有相变抑制工质；所述极片卷芯设置于所述壳体内；所述壳体与盖板焊接形成密闭锂电池。
2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述锂电池呈长方体状，壳体由一块具有热超导管路和冷媒通道的铝板弯折、焊接而成；所述壳体正面与背面结构相同，左侧面与右侧面结构相同。
3.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述壳体上具有相互连通的封闭热超导管路；所述热超导管路中填充有相变抑制工质。
4.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述壳体上的冷媒通道靠近壳体正面外围和壳体背面外围，呈几字形包围热超导管路。
5.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述冷媒通道从外壳正面下部和背面下部延伸到左侧面外壳下部和右侧面外壳下部，正面和背面的冷媒通道在侧面下部交汇；所述交汇处有开口，所述开口处设有冷媒通道接头，所述冷媒通道通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
6.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述盖板上具有第一极性端子、第二极性端子和防爆阀；所述外壳和盖板基板不带电；所述第一极性端子、第二极性端子与盖板之间设置绝缘垫，通过绝缘垫起到绝缘效果。
7.一种锂电池封装壳体，其特征在于，所述锂电池封装壳体为由一块具有热超导管路和冷媒通道的铝板弯折、焊接而成的长方体状壳体；所述锂电池封装壳体正面与背面结构相同，左侧面与右侧面结构相同；所述锂电池封装壳体下底面为铝板，上底面为空。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池封装壳体，其特征在于，所述热超导管路封闭，所述热超导管路中具有相变抑制工质；所述冷媒通道一体连通；所述冷媒通道呈几字形包围热超导管路。
9.根据权利要求7所述的锂电池封装壳体，其特征在于，所述冷媒通道上设有开口，所述开口位于所述锂电池封装壳体的左侧面和右侧面。
10.根据权利要求7所述的锂电池封装壳体，其特征在于，所述冷媒通道开口处焊接有冷媒通道接头，所述冷媒通道通过所述冷媒通道接头与外部冷媒系统相连通。
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