CN201829590U - 具有安全降温机制的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有安全降温机制的电池，包括一电池单元、贴附在电池单元上的一可变形囊袋及装填在可变形囊袋内部的一含水分子的吸热介质，其中，含水分子的吸热介质以液气相变化来散除电池单元所产生的热，藉此降低电池单元的温度，使电池具有防止发生热失控的安全机制。

Description

具有安全降温机制的电池

技术领域

本实用新型涉及一种二次电池，尤其涉及一种具有散热装置的二次电池。

背景技术

充电电池(或称为二次电池)因具有电力回充的功能，将多数电池单元予以串联或并联而组成一电池装置，可提供各种器具的电力来源，如用于汽车或电动车的电池装置...等。

由于电池装置的输出为瞬间大电流，故其电池单元极易产生高温现象，在高温环境且长时间使用下，将造成电池装置的使用寿命大幅缩短，再者，该电池装置在电力回充的过程中也可能造成各电池单元的升温，更甚者，造成该电池装置爆裂而引发危险，故如何解决电池单元的热量散发，已成为从事该项行业所研究的重要课题。

现有的电池散热结构，如已于中国台湾申请的第M301412号专利，揭示一种具有吸热体的电池装置，其包括壳体、电池单元及吸热体，该壳体内部装设有电池单元及吸热体，该吸热体包含一上软性膜及一与上软性膜相互封合的下软性膜，于上、下软性膜之间装填有相变材料，并将该吸热体的一端面贴附接触于电池单元的端面上，藉此，该相变材料在相变化过程中会吸收电池单元部分的热，而使电池单元能保持在一较低且稳定的工作温度下持续运作。

上述专利中，该吸热体虽可吸收该电池单元部分的热，然而因电池充电时，其热量产生的速率常大于热量散逸速率，电池温度上升后会使氧气循环反应速率增加，进一步让电池温度更上升而使电池产生热失控(thermal runaway)的现象。

实用新型内容

本实用新型的一目的，在于提供一种具安全降温机制的电池，其含水分子的吸热介质是以固液相变化及液气相变化来散除电池单元所产生的热，藉以降低电池单元的温度，并防止电池产生热失控。

本实用新型的另一目的，在于提供一种具安全降温机制的电池，其含水分子的吸热介质是以液气相变化来散除电池单元所产生的热，藉以降低电池单元的温度，并防止电池产生热失控。

为了达到上述的目的，本实用新型提供一种具有安全降温机制的电池，包括：

至少一电池单元；

一可变形囊袋，其一端面贴附在该电池单元上；以及

一含水分子的以固液相变化及液气相变化来散除该电池单元所产生热量的吸热介质，装填在该可变形囊袋的内部。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，还包括一壳体，该壳体包覆在该电池单元及该可变形囊袋的外部。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，还包括一排气阀，该排气阀安装在该可变形囊袋且与其内部相连通，该可变形囊袋具有一气体出口，该排气阀包含一弹性组件及一滚珠，该滚珠受该弹性组件弹性推抵而封住该气体出口。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，该电池单元具有一泄气口，该排气阀具有一延伸管，该延伸管的管口朝向该泄气口方向配置。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，该电池单元具有一正极柄及一侧封边，该变形囊袋贴附在该电池单元的一端面上或在该正极柄处或在该侧封边上。

为了达到上述的目的，本实用新型提供还一种具有安全降温机制的电池，包括：

至少一电池单元；

一可变形囊袋，其一端面贴附在该电池单元上；以及

一含水分子的以液气相变化来散除该电池单元所产生热量的吸热介质，装填在该可变形囊袋的内部。

上还的具有安全降温机制的电池，其中，还包括一壳体，该壳体包覆在该电池单元及该可变形囊袋的外部。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，还包括一排气阀，该排气阀安装在该可变形囊袋且与其内部相连通，该可变形囊袋具有一气体出口，该排气阀包含一弹性组件及一滚珠，该滚珠受该弹性组件弹性推抵而封住该气体出口。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，该电池单元具有一泄气口，该排气阀具有一延伸管，该延伸管的管口朝向该泄气口方向配置。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，该电池单元具有一正极柄及一侧封边，该可变形囊袋贴附在该电池单元的一端面上或在该正极柄处或在该侧封边上。

上述的具有安全降温机制的电池，其中，该含水分子的吸热介质为一纯水。

相较于现有，本实用新型的具安全降温机制的电池，是于其可变形囊袋上设置排气阀，因含水分子的吸热介质的水分子在液气相变化时会吸收大量的热，藉以降低电池的温度，此外，气体自排气阀排出后朝向电池单元的泄气口方向吹送，其可隔绝外部气体与电池单元的泄气反应，避免在电池单元的正极柄反应产生火花，防止正极柄与装填在该电池单元内的电解液反应，使电池具有防止热失控发生的安全机制，增加本实用新型的实用性及便利性。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1本实用新型的具有安全降温机制的电池的立体组合示意图；

图2本实用新型的具有安全降温机制的电池吸热体局部剖视图；

图3本实用新型的具有安全降温机制的电池吸热体的动作示意图；以及

图4本实用新型的具有安全降温机制的电池的使用示意图；

图5本实用新型的具有安全降温机制的电池的第二实施例；

图6本实用新型的具有安全降温机制的电池的第三实施例；以及

图7本实用新型的具有安全降温机制的电池的第四实施例。

其中，附图标记

1、1a、1b、1c电池

10电池单元      11正极柄

12负极柄        200气体出口

21可变形囊袋    211上软性膜

212下软性膜     22含水分子的吸热介质

30排气阀     300延伸管

31弹性组件   32滚珠

40壳体       41第一壳板

411正电极    412负电极

42第二壳板

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

请参照1至3，分别为本实用新型具有安全降温机制的电池的立体组合示意图、吸热体的局部剖视图及其动作示意图；本实用新型的电池1包括一至少一电池单元10、一可变形囊袋21及一含水分子的吸热介质22。

该电池单元10可为一锂离子电池或一高分子锂电池等二次电池，该电池单元10的一侧设有一正极柄11及一负极柄12，本实施例中，该电池单元10为一软包装电池芯，实际实施时也可为其它包装样态。

该可变形囊袋21具有一气体出口200，且该可变形囊袋21的一端面贴附在该电池单元10的端面上，该可变形囊袋21的内部装填有该含水分子的吸热介质22，该可变形囊袋21由一上软性膜211及一与上软性膜211相互封合连结的下软性膜212所构成，该上软性膜211与下软性膜212可为金属薄片(如：铝箔、镍片等)，该含水分子的吸热介质22具有高潜热、不可燃及高导热等特性，其可为一相变材料，该相变材料可为一凹凸棒石黏土(Attapulgite Clay)或一含结晶水的混合物，如氯化钙结晶水混合(calcium chloride hexahydrate(CaCl2.6H2O))、硫酸钠结晶水混合物(sodium sulfate decahydrate-Glauber’s salt(Na2SO4.10H2O))或碳酸钠结晶水混合物(sodium carbonate decahydrate(Na2CO3.10H2O))，利用该含水分子的吸热介质22在固液相变化及液气相变化时，会吸收该电池单元10所产生的热来散除该电池单元所产生的热；另外，该含水分子的吸热介质22在常温(摄氏32度)下是呈胶状，以具有较佳的吸热效果及较短的结晶时间。

再者，该含水分子的吸热介质22也可为一纯水，其则利用该含水分子的吸热介质22在液气相变化时吸收该电池单元10所产生的热。

该电池单元10具有一泄气口(图未示)，该排气阀30具有一延伸管300，将该排气阀30安装在该可变形囊袋21且与其内部相连通，该延伸管300的管口朝向该电池单元10的泄气口方向配置，该排气阀30包含一弹性组件31及一滚珠32，该滚珠32受该弹性组件31弹性推抵而封住该可变形囊袋22的气体出口200中。

此外，该电池1还包括一壳体40，该壳体40包含一第一壳板41及连接于第一壳板41下方的一第二壳板42，该第一、第二壳板41、42可为塑料或金属材料所制成，该电池单元10、可变形囊袋21及排气阀30容置在该壳体40内部，再者，该第一壳板41的外部设有一正电极411及一负电极412，该正电极411与该电池单元10的正极柄11电连接，而该负电极412则与该电池单元10的负极柄12电连接。

请续参照图4，为本实用新型的电池的使用示意图；在本实施例中，该电池1的温度持续上升时，该含水分子的吸热介质22(参见图2、图3)为相变材料时，固态的相变材料会析出结晶水而变成液态，该结晶水再继续吸热，于吸收大量的潜热而变成气体，据此降低该电池单元10的温度；当该可变形囊袋21的内部到达预定压力时，其内部的气体会推动该排气阀30的滚珠32，将该滚珠32推离该气体出口200，并自该排气阀30的延伸管300喷出，且该气体会朝向该电池单元10的泄气口方向吹出，该正极柄11通常为该电池单元10的最高温处，该气体可隔绝外部气体与该电池单元10的泄气反应，避免在该电池单元10的正极柄11处产生火花，进而防止泄气起火与延烧，或与装填在该电池单元10内的电解液产生反应，令该电池1具有防止热失控发生的安全机制。

请另参照图5，为本实用新型具有安全降温机制的电池的第二实施例；本实施例与第一实施例大致相同，其不同之处在于该壳体40内部设置有二个可变形囊袋21，该二可变形囊袋21分别贴附在该电池单元10的二端面上，使电池1a具有更佳的降温效果和安全机制；另外，该壳体40内部也可设有多个电池单元10，该些电池单元10的电性连接方式可为串联或并联，且实际实施时，其数量可依使用所需而调整。

请续参照图6及图7，为分别本实用新型具安全降温机制的电池的第三实施例及第四实施例；此二实施例与第一实施例大致相同，其不同之处在于该变形囊袋21的设置位置，在图6中，由于电池1b的最高温大多发生在正、负极柄处，故将其变形囊袋21贴附在该电池单元10的正极柄11(或负极柄)处，另外在图7中，电池1c的变形囊袋21则贴附在该电池单元10的二侧封边处，以防止该电池单元10的侧封边处因高温而导致破裂毁损。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种具安全降温机制的电池，其特征在于，包括：

至少一电池单元；

一可变形囊袋，其一端面贴附在该电池单元上；以及

一含水分子的以固液相变化及液气相变化来散除该电池单元所产生热量的吸热介质，装填在该可变形囊袋的内部。

2.根据权利要求1所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，还包括一壳体，该壳体包覆在该电池单元及该可变形囊袋的外部。

3.根据权利要求1所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，还包括一排气阀，该排气阀安装在该可变形囊袋且与其内部相连通，该可变形囊袋具有一气体出口，该排气阀包含一弹性组件及一滚珠，该滚珠受该弹性组件弹性推抵而封住该气体出口。

4.根据权利要求3所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，该电池单元具有一泄气口，该排气阀具有一延伸管，该延伸管的管口朝向该泄气口方向配置。

5.根据权利要求4所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，该电池单元具有一正极柄及一侧封边，该变形囊袋贴附在该电池单元的一端面上或在该正极柄处或在该侧封边上。

6.一种具有安全降温机制的电池，其特征在于，包括：

至少一电池单元；

一可变形囊袋，其一端面贴附在该电池单元上；以及

一含水分子的以液气相变化来散除该电池单元所产生热量的吸热介质，装填在该可变形囊袋的内部。

7.根据权利要求6所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，还包括一壳体，该壳体包覆在该电池单元及该可变形囊袋的外部。

8.根据权利要求6所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，还包括一排气阀，该排气阀安装在该可变形囊袋且与其内部相连通，该可变形囊袋具有一气体出口，该排气阀包含一弹性组件及一滚珠，该滚珠受该弹性组件弹性推抵而封住该气体出口。

9.根据权利要求8所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，该电池单元具有一泄气口，该排气阀具有一延伸管，该延伸管的管口朝向该泄气口方向配置。

10.根据权利要求9所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，该电池单元具有一正极柄及一侧封边，该可变形囊袋贴附在该电池单元的一端面上或在该正极柄处或在该侧封边上。

11.根据权利要求6所述的具有安全降温机制的电池，其特征在于，该含水分子的吸热介质为一纯水。

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