CN112768807A - 一种散热电芯组 - Google Patents
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Abstract
本专利提供一种散热电芯组，它能够快速散热，且结构简单，容易生产，生产效率高、成本低。它包括至少两个电芯，电芯至少具有一种集流体及复合材料，电芯的集流体具有向侧部延伸超出电芯主体的集流体延长部；散热结构体与相邻两个电芯的集流体延长部直接接触或通过中间构件间接接触以传递热量。
Description
技术领域
本专利涉及多个电芯组成的电芯组，是一种储电装置。
背景技术
由片状集流体、复合材料等构成的储电装置如片状电芯的使用过程中，散热是影响电芯寿命和可靠性的至关重要的因素，由于非金属材料的导热性能差，因此，普遍采用的从垂直于集流体的方向散热，由于热阻较大，致使电芯的热交换时间长，效果差。因此需要一种能快速进行热交换且易于生产的电芯组及组装结构。
发明内容
本专利的目的是提供一种散热电芯组，它能够快速散热，且结构简单，容易生产，生产效率高、成本低。
本专利所述的散热电芯组，包括至少两个电芯，电芯至少具有一种集流体及复合材料，电芯的集流体具有向侧部延伸超出电芯主体的集流体延长部；散热结构体与相邻两个电芯的集流体延长部直接接触或通过中间构件间接接触以传递热量。
一般的电芯中的集流体包括相对的正极集流体和负极集流体，此时的集流体延长部可以是正极集流体延长部或者负极集流体延长部。正极集流体延长部是正极集流体向侧部延伸超出电芯主体（如相对的正负极集流体）形成的，负极集流体延长部是负极集流体向侧部延伸超出电芯主体（如相对的正负极集流体）形成的。散热结构体与正极集流体延长部或负极集流体延长部直接接触或通过中间构件间接接触以传递热量。
但也有的电芯是只具有一种集流体的电芯，例如固态电池电芯，只有正极集流体，电解液是负极，这种情况下，集流体延长部是其正极集流体延伸超出电芯主体形成的正极集流体延长部。此时，散热结构体与其正极集流体延长部直接接触或通过中间构件间接接触以传递热量。
中间构件可以是外包装铝塑膜等等。
上述的散热电芯组，散热结构体内部具有通道，通道内有散热介质。
上述的散热电芯组，包括包覆各电芯的壳体，壳体即是散热结构体。
上述的散热电芯组，同一个电芯的多个正极集流体向同一侧延伸形成的多个正极集流体延长部贴合在一起，或者，同一个电芯的多个负极集流体向同一侧延伸形成的多个负极集流体延长部贴合在一起。
上述的散热电芯组，电芯还包括电芯外包体，电芯外包体包覆在集流体和复合材料的外部。如果电芯是只具有一种集流体的电芯，如固态电池电芯，电芯外包体包覆在集流体、集流体延长部、电解液的外部；如果电芯是具有正极集流体和负极集流体两种集流体的电芯，电芯外包体包覆在正极集流体、负极集流体和集流体延长部的外部；散热结构体与电芯的集流体延长部外部的电芯外包体相接触。优选，电芯还包括正引出极耳或负引出极耳，正引出极耳与正极集流体延长部相连并伸出电芯外包体及散热结构体，负引出极耳与负极集流体或者负极集流体延长部相连并伸出电芯外包体及散热结构体。
上述的散热电芯组，所述电芯是圆柱状电芯，散热结构体与各圆柱状电芯同一侧的集流体延长部相接触。
上述的散热电芯组，所述电芯是片状电芯，多个片状电芯在厚度方向排列形成一列电芯，散热结构体与一列电芯中各电芯同一侧的集流体延长部相接触。最好，它包括至少两列电芯，两列电芯相邻的集流体延长部共同与散热结构体接触。两列电芯相邻的集流体延长部在电芯厚度方向交错布置。
本专利的有益效果：本专利中，导热性能良好的集流体延长部和散热结构体用于电芯与外界的热交换，以及电芯内部各层之间的热平衡，所以电芯的散热效率高、时间短，效果好，电芯内部的温度梯度小，提高了电芯的循环寿命。同时，集流体延长部和集流体是一体，只是把原有的集流体侧向延伸，尺度增大，因此生产简便。
散热结构体内部具有通道，通道内有散热介质，可以进一步通过流动的散热介质与外界进行热交换，使得电芯热量快速散出，散热效果更好。
多个正极集流体延长部或负极集流体延长部可以直接贴合在一起，或者部分或全部弯折后贴合在一起。
包覆各电芯的壳体作为散热结构体时，散热面积较大，散热效果较好。
设置正引出极耳或负引出极耳，方便电芯与外部进行电连接。
电芯外包体把正极集流体、负极集流体、正极集流体和负极集流体之间的复合材料、集流体延长部等包覆在一起时，散热结构体与电芯的集流体延长部外部的电芯外包体相接触，这样集流体延长部的热量即可通过电芯外包体迅速传导给散热结构体。当然，如有正引出极耳或负引出极耳，正引出极耳或负引出极耳要伸出电芯外包体及散热结构体，便于引出极耳与外部进行电连接。
电芯是圆柱状电芯时，散热结构体与各圆柱状电芯同一侧的集流体延长部相接触，电芯是片状电芯时，散热结构体与一列电芯中各电芯同一侧的集流体延长部相接触，这样的结构更加简单，易于生产。
电芯有两列时，两列电芯相邻的集流体延长部共同与散热结构体接触，这样排列更加紧凑，散热效果也较好。
附图说明
图1是实施例1的主视图；
图2是图1的俯视图；
图3是实施例2的主视图；
图4是实施例3的主视图；
图5是实施例4的主视图；
图6是实施例5的主视图；
图7是实施例6的俯视图；
图8是图7的左视图。
正极集流体1，负极集流体2，正引出极耳3，负引出极耳4，复合材料5，电芯外包体6，侧面61，端面62，导热片7，正极集流体延长部11，负极集流体延长部22，片状电芯100，散热结构体200，散热介质300，圆柱状电芯400。
具体实施方式
实施例1
参见图1、2所示的散热电芯组，包括多个片状电芯100和两个散热结构体200。多个片状电芯在厚度方向排列形成一列。各电芯100具有多个在厚度上相对间隔排列的正极集流体1和负极集流体2，正引出极耳3，负引出极耳4，位于相对的正极集流体和负极集流体之间的复合材料5，电芯外包体6。
电芯的各正极集流体向左侧延伸超出正负集流体相对面形成的多个正极集流体延长部11贴合在一起，各个负极集流体向右侧延伸超出正负集流体相对面形成的多个负极集流体延长部22贴合在一起。
电芯外包体6包覆正极集流体1、正极集流体延长部11、负极集流体2、负极集流体延长部22、复合材料5。
正引出极耳3与正极集流体延长部11导通相连并伸出电芯外包体6，负引出极耳4与负极集流体延长部22导通相连并伸出电芯外包体6。
散热结构体200内部具有通道，通道内有散热介质300。
左侧的散热结构体200与各电芯左侧的包覆在正极集流体延长部11外部的电芯外包体6的侧面61相接触。右侧的散热结构体200与各电芯右侧的包覆在负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61相接触。
实施例2
参见图3所示的散热电芯组，它与实施例1的主要不同在于：左侧的散热结构体200与各电芯左侧的包覆在正极集流体延长部11外部的电芯外包体6的侧面61和端面62相接触。右侧的散热结构体200与各电芯右侧的包覆在负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61和端面62相接触。
实施例3
参见图4所示的散热电芯组，它与实施例2的主要不同在于：它有两列电芯和三个散热结构体200。左侧的散热结构体200与包覆在左侧一列电芯正极集流体延长部11外部的电芯外包体6的侧面61和端面62相接触。右侧的散热结构体200与包覆在右侧一列电芯负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61和端面62相接触。中间的散热结构200既与包覆在左侧一列电芯负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61和端面62相接触，也与包覆在右侧一列电芯正极集流体延长部11外部的电芯外包体6的侧面61和端面62相接触。
实施例4 参见图5所示的散热电芯组，它与实施例1的主要不同在于：它有三列电芯和四个散热结构体200。中间一列电芯的正极集流体延长部11、负极集流体延长部22分别与左侧一列电芯的负极集流体延长部22、右侧一列电芯的正极集流体延长部11在电芯厚度方向交错布置。
左侧的散热结构体200与包覆在左侧一列电芯正极集流体延长部11外部的电芯外包体6的侧面61相接触。右侧的散热结构体200与包覆在右侧一列电芯负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61相接触。中间的两个散热结构200均与包裹在交错布置的正极集流体延长部11、负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61相接触。
实施例5 参见图6所示的散热电芯组，它与实施例2的主要不同在于：散热结构体200是包覆各片状电芯100的壳体，该壳体即是散热结构体。当然该散热结构体内部没有通道，也没有散热介质。
实施例6
参见图7、8所示的散热电芯组，散热结构体与各圆柱状电芯同一侧的集流体延长部相接触。
包括多个圆柱状电芯400和两个散热结构体200。各圆柱状电芯400具有卷绕成圆柱形的间隔排列的正极集流体和负极集流体，正引出极耳3，负引出极耳4，位于相对的正极集流体和负极集流体之间的复合材料，电芯外包体6。
圆柱状电芯400的正极集流体向左侧延伸超出正负集流体相对面形成正极集流体延长部11，负极集流体向右侧延伸超出正负集流体相对面形成负极集流体延长部22。
电芯外包体6包覆正极集流体、正极集流体延长部11、负极集流体、负极集流体延长部22、复合材料。
正引出极耳3与正极集流体延长部11导通相连并伸出电芯外包体6，负引出极耳4与负极集流体延长部22导通相连并伸出电芯外包体6。
散热结构体200内部具有通道，通道内有散热介质300。
左侧的散热结构体200与各圆柱状电芯左侧的包覆在正极集流体延长部11外部的电芯外包体6的侧面61相接触。右侧的散热结构体200与各圆柱状电芯右侧的包覆在负极集流体延长部22外部的电芯外包体6的侧面61相接触。
本专利中构成电芯的正负集流体，至少有一种极性的集流体的一部分超出两个集流体之间的相对面边界形成集流体延长部，多层相同极性的集流体延长部直接或折叠后贴合在一起，或在集流体延长部间设置导热性好的材料然后相互贴合在一起，由此构成电芯，多个前述的电芯排列组成电芯组，在所述的电芯的集流体延长部之间部分或全部设置散热结构体。
所述的电芯，可以是任何由至少一种集流体构成的电芯，可以是叠片结构或缠绕的扁平结构或缠绕的圆柱形结构，这不影响本专利的权利要求的保护范围。
散热结构体的数量和连接形式，不影响本专利的权利要求的保护范围。
散热结构体的结构、类型等不影响本专利的权利要求的保护范围。
构成电芯组的电芯数量不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的引出极耳与集流体的连接结构和方式不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述电芯外包体有无以及形式不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的电芯之间的电器连接，以及电芯电极之间的连接结构和方法不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的电芯组，既可以是一列电芯，也可以是多列电芯，排列数量不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的电芯组，既可以是多列的组合，也可以是多列之间交错布置，这不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的集流体，是指构成电芯的用于涂布电芯复合材料的基材，例如铜、铝、石墨烯等，其具体材质和成分等不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的复合材料属于现有技术，复合材料的材质和结构形式等，不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的集流体与复合材料的排列顺序等不影响本专利的权利要求的保护范围。
所述的散热结构体，既可以是独立的机构件或结构件组合，也可以是在电芯外包体与壳体之间的空间中流通散热介质等流体从而构成对所述的集流体延长部的冷却。
Claims (10)
1.一种散热电芯组，包括至少两个电芯，电芯至少具有一种集流体及复合材料，其特征是：电芯的集流体具有向侧部延伸超出电芯主体的集流体延长部；散热结构体与相邻两个电芯的集流体延长部直接接触或通过中间构件间接接触以传递热量。
2.如权利要求1所述的散热电芯组，其特征是：散热结构体内部具有通道，通道内有散热介质。
3.如权利要求1所述的散热电芯组，其特征是：包括包覆各电芯的壳体，壳体即是散热结构体。
4.如权利要求1所述的散热电芯组，其特征是：同一个电芯的多个正极集流体向同一侧延伸形成的多个正极集流体延长部贴合在一起，或者，同一个电芯的多个负极集流体向同一侧延伸形成的多个负极集流体延长部贴合在一起。
5.如权利要求1所述的散热电芯组，其特征是：电芯还包括电芯外包体，电芯外包体包覆在集流体、复合材料和集流体延长部的外部；散热结构体与电芯的集流体延长部外部的电芯外包体相接触。
6.如权利要求5所述的散热电芯组，其特征是：电芯还包括正引出极耳或负引出极耳，正引出极耳与正极集流体延长部相连并伸出电芯外包体及散热结构体，负引出极耳与负极集流体或者负极集流体延长部相连并伸出电芯外包体及散热结构体。
7.如权利要求1所述的散热电芯组，其特征是：所述电芯是圆柱状电芯，散热结构体与各圆柱状电芯同一侧的集流体延长部相接触。
8.如权利要求1所述的散热电芯组，其特征是：所述电芯是片状电芯，多个片状电芯在厚度方向排列形成一列电芯，散热结构体与一列电芯中各电芯同一侧的集流体延长部相接触。
9.如权利要求8所述的散热电芯组，其特征是：它包括至少两列电芯，两列电芯相邻的集流体延长部共同与散热结构体接触。
10.如权利要求9所述的散热电芯组，其特征是：两列电芯相邻的集流体延长部在电芯厚度方向交错布置。
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