CN117256067A - 具有起火抑制结构的锂二次电池 - Google Patents

具有起火抑制结构的锂二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN117256067A
CN117256067A CN202380011471.XA CN202380011471A CN117256067A CN 117256067 A CN117256067 A CN 117256067A CN 202380011471 A CN202380011471 A CN 202380011471A CN 117256067 A CN117256067 A CN 117256067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat dissipation
lithium secondary
current collector
secondary battery
positive electrode
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.)
Pending
Application number
CN202380011471.XA
Other languages
English (en)
Inventor
崔舜炯
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.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution 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 LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of CN117256067A publication Critical patent/CN117256067A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M10/65Means 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
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • 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
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • 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
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • 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
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6553Terminals or leads
    • 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
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • 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
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • H01M10/6555Rods or plates arranged between the cells
    • 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
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • 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)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有起火抑制结构的锂二次电池。更具体地,本发明的特征在于提供具有能够抑制起火现象的结构的锂二次电池。

Description

具有起火抑制结构的锂二次电池
技术领域
本发明涉及一种具有起火抑制结构的锂二次电池。
本申请要求于2022年2月7日提交的韩国专利申请10-2022-0015670的优先权权益,并且将该韩国专利申请文献中公开的所有内容都作为本说明书的一部分。
背景技术
锂二次电池通常由包括正极、负极、电解质和隔膜的电池电芯组成。在袋形电芯(一种电池电芯)的情况下,其具有堆叠有多个单元电芯(单元电芯由正极、负极和隔膜组成)的电极组件与电解质一起容纳在袋形电池壳体中的形式。
图1示出了常规的袋形电池结构。参照图1(a),锂二次电池包括电极引线30、绝缘膜20、电极组件10和电池壳40。电池壳40包括容纳电极组件10的容纳部Ac'和沿容纳部Ac'的边缘在电池壳40的纵向方向上延伸的边缘部Ed'。
袋形电池具有电极组件10容纳在袋形电池壳40中的形式。电极组件10是指多个电极板的堆叠体,并且电极板由负极板和正极板构成。即,容纳在袋形电池壳40中的电极组件10意味着正极板和负极板交替堆叠。这里,正极板和负极板由隔膜分开。电极极耳11根据它们各自的极性延伸或连接到这些电极板。电极引线30连接到这些电极极耳11。电极极耳11和电极引线30通过超声焊接等方式连接。
绝缘膜20附着在电极引线30上以密封并绝缘电极引线30和电池壳40,并且当上电池壳41和下电池壳42的接合部被接合和密封时,绝缘膜20置于上电池壳41和下电池壳42的接合部之间。
参照图1(b),当上电池壳41和下电池壳42接合时,可以知道与电极极耳11连接的电极引线30伸出电池壳40外部。即,上电池壳41和下电池壳42通过密封电极组件10来保护电极组件10免受外部影响。
同时,由于电池壳40用作绝缘体,从内部的电极组件10产生的热不会释放到外部,这导致锂二次电池由于过热而起火。具体地,当在每个单元电芯中产生的热叠加时,电池电芯内部的温度升高,导致电池电芯内部过热。
通常,由于锂二次电池包括堆叠的多个电极板,所以在电极组件10的中心收集热量,并且中心的温度呈指数地增加。如上所述,当锂二次电池的内部达到高温时,在正极处发生热失控,并且存在锂二次电池由于此时产生的热而爆炸的风险。
因为最近的趋势是增加锂二次电池的能量密度,所以需要一种能够抑制如上所述的由于单元电芯中产生的热叠加而发生的过热现象的方法。
[相关技术]
韩国专利公开10-2019-0024709
发明内容
[技术问题]
本发明旨在解决由多个单元电芯产生的重叠热所引起的过热现象。
[技术方案]
根据本发明,提供了一种具有起火抑制结构的锂二次电池,其包括:电极组件,其由包括单元电芯的第一电极部、包括单元电芯的第二电极部和包括散热元件的散热部组成;电池壳,其由上电池壳和下电池壳组成,并包括容纳电极组件的容纳部和沿容纳部的边缘延伸形成的接合部;其中,所述散热部设置在第一电极部与第二电极部之间。
具体地,第一电极部和第二电极部可以各自包括至少一个或多个单元电芯。
更具体地,包括在第一电极部和第二电极部中的单元电芯的数量可以彼此相等。
具体地,可以在散热部和第一电极部之间以及散热部和第二电极部之间设置隔膜。
此外,散热部可以包括多个散热元件,并且隔膜可以设置在各个散热元件之间。
优选地,散热元件可包括铜、铝、镍、铜合金、镍合金、钛、不锈钢(SUS)和碳中的至少一种。
具体地,单元电芯可包括:正极板,其包括正极集流体、从所述正极集流体的一端引出的正极极耳、以及涂覆在所述正极集流体的表面上的正极混合物;负极板,其包括负极集流体、从所述负极集流体的一端引出的负极极耳、和涂覆在所述负极集流体的表面上的负极混合物;以及设置在所述正极板与所述负极板之间的隔膜。
具体地,散热元件可以具有板形状,并且散热元件的水平和竖直长度可以不超过正极集流体或负极集流体的水平和竖直长度。
此外,散热元件还可以包括:在与正极极耳和负极极耳中的任一个相对应的位置处引出的散热耳片。
此外,包括在散热部中的散热元件的总厚度可以比正极集流体或负极集流体的厚度厚。
另外,包括在散热部中的散热元件的总厚度可以小于或等于正极集流体的厚度的8倍。
同时,正极极耳可以连接至与正极极耳对应的位置处的散热耳片,负极极耳可以连接至与负极极耳对应的位置处的散热耳片。
根据另一示例性实施方式,散热元件还可包括从未设置正极极耳和负极极耳的一端引出的散热鳍片。
具体地,散热鳍片可以不超过电池壳的接合部,并且可以设置在上电池壳和下电池壳的接合部之间。
[有利效果]
根据本发明,即使当电池电芯内部的电极组件局部地产生高温热量时,其也具有抑制锂二次电池的过热和起火的效果。
附图说明
图1示出了常规的袋形电池结构。
图2示出了本发明第一实施方式的锂二次电池的构造。
图3示出了本发明的单元电芯的构造。
图4示出了本发明的散热部的构造的示例。
图5示出了本发明第二实施方式的锂二次电池的电极组件的构造。
图6示出了本发明第三实施方式的锂二次电池的散热部的构造。
图7示出了本发明第三实施方式的锂二次电池的构造。
图8是本发明第三实施方式的锂二次电池的局部截面图。
图9示出了本发明的实施例1至3的电极组件堆叠体的构造。
图10示出了本发明的比较例1和比较例3的电极组件堆叠体的构造。
具体实施方式
在下文中,将参照附图和各种实施方式详细描述本发明的详细配置。以下描述的示例性实施方式是说明性的以帮助理解本发明,并且附图没有按比例绘制,并且一些部件的尺寸可能被放大以帮助理解本发明。
由于本发明可以具有各种变化和各种形式,因此在附图中示出了具体的示例性实施方式,并在文中对其进行了详细描述。然而,应当理解,这并不旨在将本发明限制为具体公开的形式,并且还包括本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
本发明的锂二次电池包括具有多个单元电芯的电极组件和容纳该电极组件的电池壳。
图2至图3示出了本发明第一实施方式的锂二次电池的结构,图4至图5示出了本发明第二实施方式的锂二次电池的结构。
在下文中,将参考附图描述本发明。
(第一实施方式)
图2示出了本发明第一实施方式的锂二次电池的构造。
参照图2,可以看出,电池壳包括能够容纳电极组件100的容纳部,并且具有能够通过将电极组件100插入到容纳部中来密封电极组件100的结构。更具体地,电池壳包括覆盖电极组件100的上部的上电池壳210和覆盖电极组件100的下部的下电池壳220。
上电池壳210和下电池壳220中的至少一个可以包括能够完全容纳电极组件100的容纳部。
上电池壳210和下电池壳220可以一体地或单独地制造。这可以根据制造目的进行充分调整。
在本发明中,给出了上电池壳210和下电池壳220各自都包括容纳部的实例。
电极组件100包括:包括多个单元电芯110的第一电极部;包括多个单元电芯110的第二电极部;以及包括设置在第一和第二电极部之间的散热元件130的散热部。
参照图2,可以看出,位于散热部上的第一电极部包括多个堆叠的单元电芯110,位于散热部下的第二电极部也包括多个堆叠的单元电芯110。
第一电极部和第二电极部应当各自包括至少一个或多个单元电芯110,并且优选地,包括在第一电极部和第二电极部中的单元电芯110的数目应当彼此相同。
即,可以形成第一电极部和第二电极部相对于散热部对称的结构。由于第一电极部和第二电极部具有对称结构,所以散热部的位置可以更靠近电极组件100内的厚度方向的中心,并且位于电极组件100的中心的散热部可以均匀地吸收从位于上方的第一电极部和位于下方的第二电极部产生的热,这可以使向外部的释放变得顺畅。如果包括在第一电极部和第二电极部中的单元电芯110的数量明显不同,使得第一电极部和第二电极部不具有其间设置有散热部的对称结构,则从各电极部产生的热会集中到一侧,使得散热部不能适当地吸收热。
第一电极部、散热部和第二电极部被顺序堆叠形成一个电极组件100,此时,优选各部件被隔膜120等电隔离。具体地,隔膜120优选地设置在第一电极部和散热部之间。此外,隔膜120也优选地设置在第二电极部和散热部之间。
包括在第一电极部和第二电极部中的单元电芯110包括正极板111a、负极板111b和隔膜112。
图3示出了本发明的单元电芯110的结构。
参照图3,单元电芯110主要由电极板和隔膜112组成。
电极板包括电极集流体、涂覆在所述电极集流体上的电极混合物、以及从所述电极集流体的一端引出的电极极耳。
电极板、电极集流体、电极极耳和电极混合物可根据极性分为两种类型。具体而言,电极混合物由包含正极活性材料的正极混合物111a2和包含负极活性材料的负极混合物111b2构成,电极集流体由正极集流体111a1和基于隔膜112与正极集流体111a1对称的负极集流体111b1构成。另外,电极极耳由从正极集流体111a1引出的正极极耳111a3和从负极集流体111b1引出的负极极耳111b3构成。
电极板包括:正极板111a,其包含正极集流体111a1、从正极集流体111a1的一端引出的正极极耳111a3、和涂覆在正极集流体111a1的表面上的正极混合物111a2;和负极板111b,其包含负极集流体111b1、从负极集流体111b1的一端引出的负极极耳111b3、和涂覆在负极集流体111b1的表面上的负极混合物111b2。
根据锂二次电池的所需容量,正极板111a和负极板111b可以具有厚度差,但是在一个锂二次电池中使用的每个正极板111a和负极板111b可以优选具有相同的厚度。此外,包括在正极板111a中的正极集流体111a1和包括在负极板111b中的负极集流体111b1可以具有相同的厚度。
正极混合物111a2可以涂覆在正极集流体111a1的一面或两面上,本发明并不特别限定于此。
正极混合物111a2可以优选地包括正极活性材料、导体、粘合剂等,并且正极混合物111a2可使用锂二次电池技术领域中常用的任何正极材料。
正极集流体111a1提供电子移动的路径,将内部产生的热量发散到外部,并充当保持电极形状的支撑物。
作为正极集流体111a1,可以使用在锂二次电池技术领域中通常使用的任何正极集流体111a1材料。例如,正极集流体111a1可以包含铝。
正极集流体111a1的厚度优选为1μm至20μm。
优选的是,正极混合物111a2不涂覆在从正极集流体111a1的一端引出的正极极耳111a3上。
负极混合物111b2可以涂覆在负极集流体111b1的一面或两面上,本发明并不特别限定于此。
负极混合物111b2可以优选地包括负极活性材料、导体、粘合剂等,并且负极混合物111b2可以使用锂二次电池技术领域中常用的任何负极材料。
负极集流体111b1提供电子移动的路径,将内部产生的热量发散到外部,并充当保持电极形状的支撑物。
作为负极集流体111b1,可以使用在锂二次电池技术领域中通常使用的任何负极集流体111b1材料。例如,负极集流体111b1可以包含铜。
负极集流体111b1的厚度优选为1μm至20μm。
优选的是,负极混合物111b2不涂覆在从负极集流体111b1的一端引出的负极极耳111b3上。
在本发明中,正极极耳111a3和负极极耳111b3应避免在垂直方向上彼此重叠。这是为了将正极极耳111a3彼此结合并且将负极极耳111b3彼此结合,使得它们分别单独地联接到正极引线和负极引线。
正极极耳111a3和负极极耳111b3可以在电极组件100中在相同的方向上形成并定位,或者可以在彼此相反的方向上形成并定位,但是不需要具体地对此进行限制。在本发明中,为了便于理解,假设正极极耳111a3和负极极耳111b3形成为面向电极组件100中的相同方向。
作为本发明的隔膜112、120,可以使用锂二次电池技术领域中使用的任何隔膜112、120,并且本发明不特别限于此。
本发明的电极组件100的特征在于具有能够通过散热部将内部产生的热量释放到外部的结构。
参照图3,可以看出散热部包括板状散热元件130。
散热元件130是能够良好地吸收热量的材料,并且起到以下作用:吸收由电池壳密封的电极组件100中产生的热量,并将所吸收的热量顺畅地释放到外部。
散热元件130优选包括铜、铝、镍、铜合金、镍合金、钛、不锈钢(SUS)和碳中的至少一种。
优选地,散热元件130的水平和竖直长度不超过包括在第一电极部和第二电极部中的正集流体111a1和负集流体111b1的水平和竖直长度,并且更优选地,散热元件130的水平和竖直长度可以等于正集流体111a1和负集流体111b1的水平和竖直长度。
一个散热元件130可以优选地进一步包括在对应于正极极耳111a3和负极极耳111b3中的一个的位置处引出的散热耳片131。
散热耳片131连接到正极极耳111a3或负极极耳111b3,以将散热元件130吸收的热量释放到外部。
散热元件130的厚度优选比正极集流体111a1的厚度厚,以便吸收电极组件100中产生的更多热量。如果散热元件130的厚度不够厚,则不能吸收或储存足够的热量。这里,正集流体111a1基于散热元件130的厚度而应用,因为在单元电芯110中在正极板111a中比在负极板111b中产生相对更多的热量。
(第二实施方式)
在本发明的锂二次电池中,散热部可以包括多个散热元件130。
图4示出了本发明的散热部的构造的示例。
图4(a)示出了上述第一实施方式的锂二次电池的散热部,可以看出,在散热部中使用了单个散热元件130。这里,在散热元件130的两侧设置有隔膜120。
参照图4(b),可以看出散热部包括两个堆叠的散热元件130。可以看出,在散热元件130之间和散热元件130的外表面上设置有隔膜120。此外可以看出,在不同位置处从每个散热元件130引出散热耳片131。这里,单个散热耳片131连接到负极极耳111b3,而剩余的单个散热耳片131连接到正极极耳111a3。
参照图4(c),可以看到多个散热元件130堆叠在散热部中。隔膜120设置在各个散热元件130之间,以将各个散热元件130电分隔。这里,散热耳片131的数量可以形成为与散热元件130的数量一样多,并且散热耳片131被划分到对应于正极极耳111a3和负极极耳111b3的两个位置,并且从散热元件130引出。
如上所述,包括在散热部中的散热元件130可以存在多个,但是包括在散热部中的散热元件130的总厚度不应超过正极集流体111a1的厚度的8倍。优选地,包括在散热部中的散热元件130的总厚度是正极集流体111a1的厚度的2至8倍。这里,当散热元件130的总厚度小于正极集流体111a1的厚度的两倍时,可能难以充分吸收从正极板111a产生的热。此外,当散热元件130的总厚度超过正极集流体111a1的厚度的8倍时,可能存在锂二次电池的能量密度降低的问题。
此外,优选的是,包括在散热部中的散热元件130的总厚度小于或等于包括在第一电极部和第二电极部中的正极集流体111a1和负极集流体111b1的总厚度的40%。更优选地,包括在散热部中的散热元件130的总厚度为包括在第一电极部和第二电极部中的正极集流体111a1和负极集流体111b1的总厚度的10%至40%。这里,如果散热元件130的总厚度小于10%,则不能适当地获得散热元件130的热吸收效果。此外,如果其超过40%,则存在锂二次电池的能量密度可能由于散热元件130的过大体积而降低的问题。
图5示出了本发明第二实施方式的锂二次电池的电极组件100的构造。
参照图5,可以看出散热部包括两个散热元件130。具体地,在两个散热元件130之间设置有隔膜120,并且隔膜120分别贴附在每个散热元件130的面向外侧的一面上。
如上所述,本发明的散热部可包括两个散热元件130,但两个散热元件130的厚度总和不应超过正极集流体111a1的厚度的8倍。优选地,包括在散热部中的两个散热元件130的总厚度是正极集流体111a1的厚度的2至8倍。更优选为正极集流体111a1的厚度的3至6倍。
另外,优选的是,包括在散热部中的两个散热元件130的总厚度小于或等于包括在第一电极部和第二电极部中的正极集流体111a1和负极集流体111b1的总厚度的40%。更优选地,包括在散热部中的散热元件130的总厚度为包括在第一电极部和第二电极部中的正极集流体111a1和负极集流体111b1的总厚度的10%至40%。
即,在本发明中,不需要限制包括在散热部中的散热元件130的数量,但是优选地,散热元件130的整个厚度范围由正极集流体111a1的厚度或由正极集流体111a1和负极集流体111b1的总厚度限制。
(第三实施方式)
本发明的散热元件130还可包括散热鳍片132,散热鳍片132具有将散热元件130产生的热量释放到外部的功能。
图6示出了本发明第三实施方式的锂二次电池的散热部的构造。
参照图6,可以看出散热鳍片132伸出并形成在散热元件130的一端。散热鳍片132可以形成为沿着散热元件130的侧面延伸,如图所示,以便更顺畅地将热释放到外部,但不限于此。然而,当散热鳍片132通过沿着散热元件130的侧面延伸而形成时,存在包括在单元电芯110中的正极极耳111a3和负极极耳111b3通过散热鳍片132彼此电连接的风险。因此,优选地,散热鳍片132通过从散热元件130的未设置正极极耳111a3和负极极耳111b3的一端伸出而形成。如果散热元件130中存在散热耳片131,则优选的是散热鳍片132从未设置散热耳片131的另一端伸出。
图7示出了本发明第三实施方式的锂二次电池的构造。
参照图7,可以看出,散热鳍片132通过从散热材料侧面中的未设置散热耳片131的另一侧的端部延伸而形成。
由于如上所述的散热鳍片132在比散热耳片131更宽的范围内从散热元件130伸出,因此可以将散热元件130吸收的热量顺畅地释放到外部。
优选地,当电极组件100容纳在上电池壳210和下电池壳220中时,并且当上电池壳210和下电池壳220彼此接合时,将散热鳍片132设置在上电池壳210和下电池壳220之间。这是因为散热鳍片132有效地将热量通过电池壳的接合部释放到外部。
图8示出了本发明第三实施方式的锂二次电池的局部截面图。
参照图8(a),可以看出散热鳍片132设置在上电池壳210和下电池壳220的接合部之间。
参照图8(b),可以看出散热鳍片132设置在上电池壳210和下电池壳220的接合部之间,并且散热鳍片132的端部向外部开放。在图8(b)所示的结构中,通过散热鳍片132的端部可以更有效地进行散热。
实施例
实施例1
制备涂覆有包含负极活性材料(石墨)和粘合剂(聚偏二氟乙烯)的负极混合物的厚度为15μm的负极集流体(铜箔),涂覆有包含正极活性材料(LiCoO2)、导体(炭黑)和粘合剂(聚偏二氟乙烯)的正极混合物的厚度为15μm的正极集流体(铝箔),和隔膜(多孔聚乙烯膜),制备厚度为60μm的散热元件(铝),并以如图9(a)所示的结构层叠,以制备电极组件。
此后,通过将散热耳片连接到正极极耳,并覆盖如图1所示的电池壳来制备锂二次电池。
实施例2
将两个厚度为30μm的散热元件(铝)以图9(b)所示的结构层叠,并在与实施例1相同的条件下制备锂二次电池。
实施例3
以与实施例1中相同的方式制备锂二次电池,不同之处在于,将具有图6的结构的散热鳍片如图8(b)所示设置在上电池壳和下电池壳的接合部之间。
比较例1
将厚度为15μm的散热元件(铝)以图10(a)所示的结构层叠,并在与实施例1相同的条件下制备锂二次电池。
比较例2
将厚度为60μm的散热元件(铝)以图10(b)所示的结构层叠,并在与实施例1相同的条件下制备锂二次电池。
实验例(充电和放电期间的电池发热性评价)
为了评价本发明的二次电池的性能,进行了以下实验。
对实施例和比较例中制备的二次电池进行过充电,并测量过充电的二次电池的表面温度。具体地,在充电到4.2V之后,将充电的电池以1A的恒定电流过充电,直到它达到8.4V。用热成像相机对每个二次电池的表面拍照以测量二次电池的温度三次,并且计算平均值作为过充电期间电池的表面温度。测量结果示于下表1中。
[表1]
温度(℃)
实施例1 41±1℃
实施例2 40±1℃
实施例3 36±1℃
比较例1 52±1℃
比较例2 44±1℃
如表1所示,可以看出,本发明的二次电池可以使充电和放电期间的发热最小化。
具体地,参考表1,可以看出实施例1至3中制备的锂二次电池的测量温度值低于比较例1和2的测量温度值。特别地,在添加了散热鳍片构造的实施例3的情况下,可以确认锂二次电池的内部温度被有效地降低。参考比较例1的结果,可以推定散热元件不能正常工作,从而不能有效地吸收内部产生的热量并将其释放到外部。参考比较例2的结果,可以推定所应用的散热元件没有有效地吸收从整个电极组件产生的热。
在上文中,已经通过附图和示例性实施方式更详细地描述了本发明。然而,在本说明书中描述的图或在示例性实施方式中描述的配置等仅仅是本发明的一种实施方式,并不是本发明的全部技术精神,因此应当理解,在本申请提出时可以存在能够替换它们的各种等同物和修改。
[附图标记]
10:(常规)电极组件
11:(常规)电极极耳
20:(常规)绝缘膜
30:(常规)电极引线
40:(常规)电池壳
41:(常规)上电池壳
42:(常规)下电池壳
100:电极组件
110:单元电芯
111a:正极板
111a1:正极集流体
111a2:正极混合物
111a3:正极极耳
111b:负极板
111b1:负极集流体
111b2:负极混合物
111b3:负极极耳
112,120:隔膜
130:散热元件
131:散热耳片
132:散热鳍片
210:上电池壳
220:下电池壳
300:电极导线
Ac':(常规)容纳部
Ed':(常规)边缘部
E1:第一电极部
E2:第二电极部
Ra:散热部
Ac:容纳部
Jo:接合部

Claims (14)

1.一种具有起火抑制结构的锂二次电池,其包括:
电极组件,其由包括单元电芯的第一电极部、包括单元电芯的第二电极部和包括散热元件的散热部组成;以及
电池壳,其由上电池壳和下电池壳组成,并且包括容纳所述电极组件的容纳部和沿所述容纳部的边缘延伸而形成的接合部;其中
所述散热部设置在第一电极部和第二电极部之间。
2.如权利要求1所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
第一电极部和第二电极部各自包括至少一个或多个单元电芯。
3.如权利要求2所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
包括在第一电极部和第二电极部中的单元电芯的数目彼此相等。
4.如权利要求1所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
在所述散热部和第一电极部之间以及在所述散热部和第二电极部之间设置有隔膜。
5.如权利要求1所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述散热部包括多个散热元件,并且在各个散热元件之间设置有隔膜。
6.如权利要求1所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述散热元件包括铜、铝、镍、铜合金、镍合金、钛、不锈钢(SUS)和碳中的至少一种。
7.如权利要求1所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中,所述单元电芯包括:
正极板,其包括正极集流体、从所述正极集流体的一端引出的正极极耳、和涂覆在所述正极集流体的表面上的正极混合物;
负极板,其包括负极集流体、从所述负极集流体的一端引出的负极极耳、和涂覆在所述负极集流体的表面上的负极混合物;以及
设置在所述正极板与所述负极板之间的隔膜。
8.如权利要求7所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述散热元件具有板形状,并且所述散热元件的水平和竖直长度不超过所述正极集流体或所述负极集流体的水平和竖直长度。
9.如权利要求7所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述散热元件还包括:在与所述正极极耳和所述负极极耳中的任一个相对应的位置处引出的散热耳片。
10.如权利要求7所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
包括在所述散热部中的所述散热元件的总厚度比所述正极集流体或所述负极集流体的厚度厚。
11.如权利要求7所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
包括在所述散热部的所述散热元件的总厚度小于或等于所述正极集流体的厚度的8倍。
12.如权利要求9所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述正极极耳连接至与所述正极极耳对应的位置处的散热耳片,
所述负极极耳连接至与所述负极极耳对应的位置处的散热耳片。
13.如权利要求7所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述散热元件还包括从未设置正极极耳和负极极耳的一端引出的散热鳍片。
14.如权利要求13所述的具有起火抑制结构的锂二次电池,其中
所述散热鳍片不超出所述电池壳的所述接合部,并且设置在所述上电池壳和所述下电池壳的接合部之间。
CN202380011471.XA 2022-02-07 2023-01-27 具有起火抑制结构的锂二次电池 Pending CN117256067A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0015670 2022-02-07
KR1020220015670A KR20230119472A (ko) 2022-02-07 2022-02-07 발화억제 구조의 리튬이차전지
PCT/KR2023/001240 WO2023149694A1 (ko) 2022-02-07 2023-01-27 발화억제 구조의 리튬이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117256067A true CN117256067A (zh) 2023-12-19

Family

ID=87552544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202380011471.XA Pending CN117256067A (zh) 2022-02-07 2023-01-27 具有起火抑制结构的锂二次电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240213569A1 (zh)
EP (1) EP4318737A1 (zh)
JP (1) JP2024515126A (zh)
KR (1) KR20230119472A (zh)
CN (1) CN117256067A (zh)
WO (1) WO2023149694A1 (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4553100B2 (ja) * 2003-08-01 2010-09-29 日本電気株式会社 扁平型二次電池および組電池
KR101125592B1 (ko) * 2007-02-08 2012-03-19 주식회사 엘지화학 수명 특성과 안전성이 우수한 고용량 전지셀
KR101571774B1 (ko) * 2012-06-12 2015-11-25 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 전지셀
KR102630853B1 (ko) 2017-08-29 2024-01-30 주식회사 엘지에너지솔루션 열전달 부재를 포함하는 파우치형 이차전지
KR102390657B1 (ko) * 2019-02-01 2022-04-26 주식회사 엘지에너지솔루션 절연필름을 포함하는 전극 조립체, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102429590B1 (ko) * 2019-04-22 2022-08-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전극조립체
KR20210074835A (ko) * 2019-12-12 2021-06-22 현대자동차주식회사 이차전지
KR102475846B1 (ko) 2020-07-31 2022-12-08 주식회사 제이티 마모를 최소화한 광섬유 로터리 조인트 및 그를 제조하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230119472A (ko) 2023-08-16
US20240213569A1 (en) 2024-06-27
JP2024515126A (ja) 2024-04-04
WO2023149694A1 (ko) 2023-08-10
EP4318737A1 (en) 2024-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10847850B2 (en) Cooling plate for secondary battery and secondary battery module including the same
JP5704358B2 (ja) 高出力リチウム単電池及び該高出力リチウム単電池を備えた高出力リチウム電池パック
US10135047B2 (en) Battery pack
KR100823510B1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
US11799147B2 (en) Battery Module
US8592082B2 (en) Electrode assembly and secondary battery having the same
KR101757382B1 (ko) 냉각 성능이 개선된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
US11335957B2 (en) Cylindrical secondary battery having hollow portion filled with thermal conductive resin
KR20130111697A (ko) 배터리셀
JPH07122252A (ja) 組電池
JP2012186034A (ja) 積層型電池
US20230327231A1 (en) Battery module and battery pack including the same
JPH10340740A (ja) リチウム電池
US20220158223A1 (en) Electrochemical cell module
CN117256067A (zh) 具有起火抑制结构的锂二次电池
US20220376321A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising the same
KR101173863B1 (ko) 전극 어셈블리 및 이를 적용한 이차 전지
KR20190074796A (ko) 냉각 효율이 향상된 배터리 모듈
JP2007048668A (ja) 電池及び組電池
JP2601995Y2 (ja) 有機電解液二次電池の組電池
EP4175018A1 (en) Battery cell and battery module having the same
EP4250449A1 (en) Pouch-type battery cell having improved safety, and battery module comprising same
US20240178496A1 (en) Battery Pack
KR20240087215A (ko) 전극조립체, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
KR20240012307A (ko) 전지셀 유닛 및 이를 포함하는 전지셀 어셈블리

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