CN112448088A - 电池 - Google Patents

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李丽娜
陈光辉
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Abstract

一种电池，包括电芯、保护电路板及复合膜，所述保护电路板连接所述电芯，所述复合膜设置于所述保护电路板上；所述复合膜包括层叠设置的第一层及第二层，其中，所述第一层贴合所述保护电路板，以避免所述保护电路局部过热，从而改善电池寿命。

Description

电池
技术领域
本申请涉及一种电池。
背景技术
目前，由于锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备上得到了广泛使用。目前随着移动电子产品性能的大幅提升，对与锂离子电池高倍率和高功率充放电需求大幅提升，随之带来的就是锂离子电池严重的温升问题。但是消费电子产品(如手机、穿戴)的锂电池结构设计，较少考虑电池，尤其是保护板位置的热管理问题，设置于所述保护板上电子元件产热较高，导致电子产品容易局部过热，影响使用寿命。
发明内容
鉴于上述情况，有必要提供一种电池，能够避免局部过热，从而改善电池寿命。
一种电池，包括：
电芯；
保护电路板，连接所述电芯；
所述电池还包括复合膜，设置于所述保护电路板上；
所述复合膜包括层叠设置的第一层及第二层，其中，所述第一层贴合所述保护电路板，用于吸走所述保护电路板的热量并将热量传导至所述第二层，所述第二层用于向四周传导所述第一层传来的热量。
进一步的，所述第二层的横向导热速率与纵向导热速率的比值为1至100。
进一步的，所述第一层的厚度为0.1毫米至0.5毫米，所述第一层的拉断力大于20N；所述第一层的断裂延伸率为100％至1000％。
进一步的，所述第一层的拉伸强度为15N/cm至100N/cm。
进一步的，所述第一层包括基材及相变材料，所述相变材料分散于所述基材中。
进一步的，所述相变材料由固态变成液态的相变温度为35℃至75℃。
进一步的，所述相变材料为石蜡。
进一步的，所述第二层的热导率为100W/(m*K)～1000W/(m*K)。
进一步的，所述第二层的厚度为0.01毫米至0.7毫米，所述第二层的热辐射系数大于0.95。
进一步的，所述第二层的材料包括石墨烯、石墨或碳纳米管。
进一步的，所述第一层通过所述第一层的原材料先成型再贴附的方式形成于所述保护电路板上，或者通过先涂覆所述原材料再固化的方式或者通过所述原材料与所述保护电路板注塑一体成型的方式直接形成于所述保护电路板上。
进一步的，所述复合膜还包括第三层，所述第三层设置于所述第二层背离所述第一层的一侧以起绝缘及保护作用。
进一步的，所述第三层包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜。
进一步的，所述第三层的厚度为0.03毫米至0.15毫米。
进一步的，所述第一层还设置于所述电芯的任意区域。
进一步的，所述电芯包括电芯主体及连接所述电芯主体的极耳，所述第一层由所述保护电路板表面延伸至所述极耳的表面及/或所述电芯主体的表面。
进一步的，所述第一层通过先成型再贴附的方式形成于所述电芯上，或者通过先涂覆再固化的方式或者注塑一体成型的方式直接形成于所述电芯上。
本申请的电池，所述复合膜包括层叠设置于所述保护电路板上的第一层及第二层，使得所述复合膜在加快所述保护电路板散热的同时还能够实现均温，避免所述保护电路板局部过热，改善了电池的使用寿命。另外，所述复合膜设置于所述电池上，在散热均温的同时还能够起到防护作用。
进一步地，所述复合膜自所述保护电路板延伸至所述极耳及/或所述电芯主体，使得保护电路板上的热量快速传至所述极耳及/或所述电芯主体，再次提高了散热效果及均温效果。
进一步地，所述绝缘保护膜设置于所述第二层的外侧，避免了所述电池受外力冲击时所述保护电路板与电池的其他元件接触短路的情形。
附图说明
图1为本申请第一实施例的电池的局部结构示意图。
图2为本申请一实施例的复合膜的结构示意图。
图3为本申请另一实施例的电池的局部结构示意图。
图4为本申请又一实施例的电池的局部结构示意图。
图5为本申请第二实施例的电池的局部结构示意图。
图6为本申请第三实施例的电池的局部结构示意图。
图7为本申请第四实施例的电池的局部结构示意图。
图8为本申请第五实施例的电池的局部结构示意图。
图9为本申请第六实施例的电池的局部结构示意图。
图10为本申请第七实施例的电池的局部结构示意图。
图11为本申请第八实施例的电池的结构示意图。
主要元件符号说明
电池 100
电芯 10
保护电路板 20
复合膜 30
第一层 31
第二层 33
基材 310
相变材料 313
第三层 35
电子元件 21
电芯主体 11
极耳 13
封装膜 50
胶粘层 40
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请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，不是旨在于限制本申请。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图11，电池100包括电芯10、保护电路板20以及复合膜30。所述保护电路板20连接所述电芯10，所述复合膜30包括层叠设置的第一层31及第二层33。所述第一层31背离所述第二层33的一侧贴合所述保护电路板20，用于吸走所述保护电路板20产生的热量并将热量传导至所述第二层33，进而降低所述保护电路板20的温度。所述第二层33用于快速地向四周传导所述第一层31传来的热量，避免所述第一层31及所述保护电路板20局部过热的情况。所述复合膜30在加快所述保护电路板20散热的同时还能够实现均温，避免所述保护电路板20局部过热。
在本实施方式中，所述第一层31的厚度为0.1毫米至0.5毫米，拉断力大于20N，断裂延伸率为100％至1000％。优选的，所述第一层31的厚度为0.1毫米至0.3毫米。
所述第一层31的拉伸强度可为15N/cm至100N/cm。
具体的，将所述第一层31的样品裁剪成长宽分别为150mm及15mm的长条形，拉力机夹持所述样品的两端，并保证所述样品的中心处距离被夹持的位置约为100±5mm，而后以300mm/s的速度拉伸所述样品进行测试。
请参阅图2，所述第一层31可包括基材310及相变材料313，所述相变材料313分散于所述基材310中。具体的，所述相变材料313中的一部分完全埋设于所述基材310内部，另一部分从所述基材310的表面嵌入。在一些实施方式中，所述基材310上设有多个孔洞(图未示)，所述多个孔洞可相互连通，所述相变材料313设置于所述孔洞中。
所述相变材料313常温下呈固态，其由固态变成液态的相变温度可为35℃至75℃。优选的，所述相变材料313的相变温度为35℃至50℃。本实施方式中，所述相变材料313可为石蜡。优选的，所述石蜡为碳原子数18至26的烃类混合物及/或其烃类衍生物。优选的，在其他实施方式中，所述烃类衍生物可为一端键接氨基、羧基、羟基中一种或多种的碳原子数18至26的烃类化合物及其混合物。
所述第一层31可通过所述第一层的原材料先成型再贴附的方式形成于所述保护电路板20上，还可通过先涂覆(如喷涂、印刷等)所述原材料再固化的方式直接形成于所述保护电路板20上，或者通过所述原材料与所述保护电路板20注塑一体成型的方式直接形成于所述保护电路板20上。其中，先涂覆再固化以及注塑一体成型有利于所述第一层31与所述保护电路板20紧密结合，且不易脱落。
在一些实施方式中，请参阅图3，所述第一层31还可通过胶粘层40与所述保护电路板20结合。
所述第一层31为电绝缘层，其电阻率大于109欧姆/米。优选的，所述第一层31的电阻率大于1012欧姆/米。
所述第二层33的横向导热速率与所述第一层31的导热速率的比值可为103至104。所述第二层33的横向导热速率与纵向导热速率的比值可为1至100。即热量在所述第二层33上能够快速地横向传导，避免热量集中，达到均温的效果。
在本实施方式中，所述第二层33的热导率为100W/(m*K)～1000W/(m*K)。所述第二层33的厚度可为0.01毫米至0.7毫米，热辐射系数大于0.95。优选的，所述第二层33的厚度为0.05毫米至0.07毫米。
所述第二层33的材质可为石墨烯、石墨、碳纳米管或其他高导热材料(如碳黑)。
请参阅图4，所述复合膜30还可包括第三层35，所述第三层35设置于所述第二层33背离所述第一层31的一侧，以起绝缘及保护的作用。
在本实施方式中，所述第三层35可包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜。在其他实施方式中，所述第三层35还可为其他的电绝缘材料。
优选的，所述第三层35的厚度可为0.03毫米至0.15毫米。
在第一实施例中，请参阅图1，所述复合膜30仅设置于所述保护电路板20设有电子元件21的表面。其中，所述第一层31直接贴合于所述保护电路板20，并覆盖所述电子元件21。
在第二实施例中，请参阅图5，与第一实施例的不同之处在于，所述第一层31直接涂覆于所述保护电路板20及所述电子元件21的外表面，所述第一层31与所述保护电路板20及所述电子元件21紧密结合。
在第三实施例中，请参阅图6，与第二实施例的不同之处在于，所述复合膜30包覆整个保护电路板20及电子元件21。
在其他实施例中，所述复合膜30还可设置于所述电芯10的任意区域。
在第四实施例中，请参阅图7，所述电芯10包括电芯主体11及连接所述电芯主体11的极耳13，所述极耳13与所述保护电路板20连接。所述复合膜30由所述保护电路板20的表面延伸至所述极耳13的表面，从而通过所述复合膜30将所述保护电路板20上产生的热量进行快速扩散，避免热量集中使得电池局部升温过快及温度过高，同时还能加速所述极耳13本身的热量的散发。
在第五实施例中，请参阅图8，与第四实施例的不同之处在于，所述复合膜30由所述保护电路板20的表面延伸至所述电芯主体11的表面，以进一步提升散热以及均温效果，同时还能加速所述电芯主体11本身的散热。
在第六实施例中，请参阅图9，与第四实施例的不同之处在于，所述复合膜30由所述保护电路板20的表面延伸至所述极耳13的表面及所述电芯主体11的表面，以进一步提升散热以及均温效果，同时还加速所述极耳13及所述电芯主体11本身的散热。
在第七实施例中，请参阅图10，与第四实施例的不同之处在于，所述复合膜30无需从所述保护电路板20的表面延伸，可独立设置在所述极耳13的表面及/或所述电芯主体11的表面的任意区域，以对所述极耳13及/或所述电芯主体11进行散热及均温。
在第八实施例中，请参阅图11，所述电池100还可包括封装膜50，所述电芯10封装于所述封装膜50内，所述极耳13一端连接所述电芯10，另一端位于所述封装膜50外并连接所述保护电路板20。所述复合膜30还可设置于所述封装膜50的外表面的任意区域。
本申请的电池100，所述复合膜30包括层叠设置于所述保护电路板20上的第一层31及第二层33，使得所述复合膜30在加快所述保护电路板20散热的同时还能够实现均温，避免所述保护电路板20局部过热，改善了电池的使用寿命。进一步地，所述复合膜30自所述保护电路板20延伸至所述极耳及/或所述电芯主体，使得保护电路板20上的热量快速传至所述极耳及/或所述电芯主体，再次提高了散热效果及均温效果。进一步地，所述第三层35设置于所述第二层33的外侧，避免了所述电池100受外力冲击时所述保护电路板20与电池100的其他元件接触短路的情形。另外，所述复合膜30设置于所述电池100上，在散热均温的同时还能够起到防护作用。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种电池，包括：
电芯；
保护电路板，连接所述电芯；
其特征在于，
还包括复合膜，设置于所述保护电路板上；
所述复合膜包括层叠设置的第一层及第二层，其中，所述第一层贴合所述保护电路板，用于吸走所述保护电路板的热量并将热量传导至所述第二层，所述第二层用于向四周传导所述第一层传来的热量。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二层的横向导热速率与纵向导热速率的比值为1至100。
3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一层的厚度为0.1毫米至0.5毫米，所述第一层的拉断力大于20N；所述第一层的断裂延伸率为100％至1000％。
4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一层的拉伸强度为15N/cm至100N/cm。
5.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一层包括基材及相变材料，所述相变材料分散于所述基材中。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述相变材料由固态变成液态的相变温度为35℃至75℃。
7.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述相变材料为石蜡。
8.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二层的热导率为100W/(m*K)～1000W/(m*K)。
9.如权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第二层的厚度为0.01毫米至0.7毫米，所述第二层的热辐射系数大于0.95。
10.如权利要求9所述的电池，其特征在于，所述第二层的材料包括石墨烯、石墨或碳纳米管。
11.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一层通过所述第一层的原材料先成型再贴附的方式形成于所述保护电路板上，或者通过先涂覆所述原材料再固化的方式或者通过所述原材料与所述保护电路板注塑一体成型的方式直接形成于所述保护电路板上。
12.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述复合膜还包括第三层，所述第三层设置于所述第二层背离所述第一层的一侧以起绝缘及保护作用。
13.如权利要求12所述的电池，其特征在于，所述第三层的材料包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜。
14.如权利要求13所述的电池，其特征在于，所述第三层的厚度为0.03毫米至0.15毫米。
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