CN113410526A - 一种热管散热式卷绕电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热管散热式卷绕电池，该卷绕电池由电池片卷绕而成，卷绕电池含有两个卷绕中心，每个卷绕中心处均设有一个兼作为电极的热管。与现有技术相比，本发明利用热管同时实现高效散热及电极功能，并配合相向双面卷绕方式创造出的两个散热中心，相较于单中心的筒状卷绕方式，本发明热积聚量大大减小，散热效率显著提高。

Description

一种热管散热式卷绕电池
技术领域
本发明属于卷绕电池技术领域，涉及一种热管散热式卷绕电池。
背景技术
卷绕电池具有启动电流大、抗震能力好的独特优点，已在锂电池领域中广泛应用。然而，由于现有的卷绕电池均为筒状卷绕，其卷绕中心处于严密的包裹中，因而散热性能不佳。
热管是一种应用在宇航、军工等行业的散热装置，其导热能力超过任何金属。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止，直到热管两端温度相等(此时蒸汽热扩散停止)。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
公开号为CN112736325A的中国专利提供了一种锂电池内置热管散热结构，包括锂电池和设置在锂电池电芯空隙内的热管，电芯由带状的正负极和隔膜材料卷绕而成，热管设置在卷绕后电芯中心所形成的空隙内。该方案充分利用卷绕后电芯中心所形成的空隙，在其中放置热管，既能起到传统电芯设置空心针的固定作用，又能将电池内部产生的热量传导至电池两端，进而散发到电池外部，提升了电池的散热性能。然而，该方案仍然采用传统的筒状卷绕方式，依然无法避免锂电池中心处的热积聚问题，影响了其散热效率的进一步提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种热管散热式卷绕电池，采用热管进行散热并兼作电极，同时配合改进后的锂电池卷绕方式，高效地解决了传统的筒状卷绕电池中心处的热积聚问题，散热性能明显提升。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种热管散热式卷绕电池，该卷绕电池由电池片卷绕而成，所述的卷绕电池含有两个卷绕中心，每个卷绕中心处均设有一个兼作为电极的热管。热管既用于散热，又具有电极功能，兼作为电极。
进一步地，所述的电池片的两端相向卷绕，形成两个卷绕中心。
进一步地，所述的电池片的两端均采用顺时针卷绕或均采用逆时针卷绕，即相向双面卷绕，形成类似于∽型或∞型的端面。
进一步地，所述的电池片包括正极金属箔、负极金属箔以及多个隔膜，多个隔膜分别位于正极金属箔与负极金属箔之间、正极金属箔外侧、负极金属箔外侧。
进一步地，所述的正极金属箔为双面涂正极材料的铝箔，所述的负极金属箔为双面涂负极材料的铜箔。
进一步地，两个热管分别为正极热管、负极热管，所述的正极热管与正极金属箔相接触，所述的负极热管与负极金属箔相接触。
进一步地，所述的正极热管为铝制热管，所述的负极热管为铜制热管。
进一步地，所述的热管插设在卷绕中心的空隙内。
进一步地，所述的热管包括热管中空散热部及热管实心接线柱。热管中空散热部为用于导热散热的中空部分，热管实心接线柱用于连接电线。
进一步地，所述的热管实心接线柱与热管中空散热部同轴设置。
与现有技术相比，本发明利用热管同时实现高效散热及电极功能，并配合相向双面卷绕方式创造出的两个散热中心，相较于单中心的筒状卷绕方式，本发明热积聚量大大减小，散热效率显著提高。
附图说明
图1为本发明中热管散热式卷绕电池在卷绕前的结构示意图；
图2为本发明中热管散热式卷绕电池在卷绕后的结构示意图；
图3为本发明中热管散热式卷绕电池的卷绕方式示意图；
图中标记说明：
1—正极金属箔、2—负极金属箔、3—隔膜、4—正极热管、401—正极热管中空散热部、402—正极热管实心接线柱、5—负极热管、501—负极热管中空散热部、502—负极热管实心接线柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1、图2所示的一种热管散热式卷绕电池，该卷绕电池由电池片卷绕而成，卷绕电池含有两个卷绕中心，每个卷绕中心处均设有一个兼作为电极的热管。
如图3所示，电池片的两端相向卷绕，形成两个卷绕中心。电池片的两端均采用顺时针卷绕或均采用逆时针卷绕。
电池片包括正极金属箔1、负极金属箔2以及多个隔膜3，多个隔膜3分别位于正极金属箔1与负极金属箔2之间、正极金属箔1外侧、负极金属箔2外侧。正极金属箔1为双面涂正极材料的铝箔，负极金属箔2为双面涂负极材料的铜箔。
两个热管分别为正极热管4、负极热管5，正极热管4与正极金属箔1相接触，负极热管5与负极金属箔2相接触。正极热管4为铝制热管，负极热管5为铜制热管。
热管插设在卷绕中心的空隙内。热管包括热管中空散热部及热管实心接线柱。即正极热管4包括正极热管中空散热部401及正极热管实心接线柱402，负极热管5包括负极热管中空散热部501及负极热管实心接线柱502。热管实心接线柱与热管中空散热部同轴设置。
卷绕后，每一正极电极材料层与相邻负极材料层之间依次为电解液、隔膜、电解液，两个热管兼电极依充放电状态不同分别处于两个电势极端，热管实心接线柱接线后向外部供电或接收电能，热管中空散热部高效地将热量从电池中心扩散到外部。相向双面的卷绕方式创造出两个散热中心，相较同等功率的单中心卷绕锂电池，其中心处包裹厚度大大减小，从而热积聚量大大减小，双散热中心的散热效率也大为提高。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管散热式卷绕电池，该卷绕电池由电池片卷绕而成，其特征在于，所述的卷绕电池含有两个卷绕中心，每个卷绕中心处均设有一个兼作为电极的热管。
2.根据权利要求1所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的电池片的两端相向卷绕，形成两个卷绕中心。
3.根据权利要求2所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的电池片的两端均采用顺时针卷绕或均采用逆时针卷绕。
4.根据权利要求2所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的电池片包括正极金属箔(1)、负极金属箔(2)以及多个隔膜(3)，多个隔膜(3)分别位于正极金属箔(1)与负极金属箔(2)之间、正极金属箔(1)外侧、负极金属箔(2)外侧。
5.根据权利要求4所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的正极金属箔(1)为双面涂正极材料的铝箔，所述的负极金属箔(2)为双面涂负极材料的铜箔。
6.根据权利要求4所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，两个热管分别为正极热管(4)、负极热管(5)，所述的正极热管(4)与正极金属箔(1)相接触，所述的负极热管(5)与负极金属箔(2)相接触。
7.根据权利要求4所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的正极热管(4)为铝制热管，所述的负极热管(5)为铜制热管。
8.根据权利要求1所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的热管插设在卷绕中心的空隙内。
9.根据权利要求1所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的热管包括热管中空散热部及热管实心接线柱。
10.根据权利要求9所述的一种热管散热式卷绕电池，其特征在于，所述的热管实心接线柱与热管中空散热部同轴设置。
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