CN208806320U - 一种锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于电池技术领域，提供了一种锂离子电池，包括外壳、套设于所述外壳内的卷芯、设置于所述卷芯的一端的极耳，以及设置于所述外壳与所述卷芯之间的导热弹性件，所述导热弹性件包括缠绕于所述卷芯外的至少一圈导热弹性片，所述导热弹性件靠近所述极耳的一端的厚度大于其远离所述极耳的一端的厚度。本实用新型通过在外壳与卷芯之间设置导热弹性件，导热弹性件包括缠绕于卷芯外的至少一圈导热弹性片，导热弹性片具备一定的压缩性且导热性能好，当受到一定的压力时可以有效填充导热路径的缝隙，且导热弹性件靠近极耳的一端的厚度大于其远离极耳的一端的厚度，减小内部热量传递至表面路径的热阻，即缩小了内外温差，提高了表面散热能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池。
背景技术
温度是影响电芯性能的一大关键因素，而温差影响着电池的一致性，电池温度高的区域活性高反应剧烈，温度低的区域活性低反应迟缓，最终影响电池的循环寿命。为了降低温差同时也增强表面散热，目前电池外壳采用金属外壳，如不锈钢壳或铝壳。在电池的装配过程中，卷芯的截面尺寸小于外壳的截面尺寸，卷芯与外壳之间必然存在一定的间隙，现有工艺是在卷芯外面包裹PVC膜，在充放电过程中卷芯厚度方向会发生一定的膨胀，有利于减少卷芯与金属外壳的间隔，但无法完全消除，故内外温差仍然会比较大。另外，卷芯长度方向在充放电过程中没有膨胀，间隙与装配时无差异，导致卷芯反应的热量无法顺畅地传导至表面，即导热路径的热阻很大。此外，现有技术中还有在卷芯与外壳间添加导热物质的，虽然解决了部分传导热阻的问题，但由于没有考虑到电池不同等截面温度分布不同的情况，所以传导至电池表面的温度分布不均匀，影响了减小电池内外温差问题，由此提出一种结构旨在解决目前的锂离子电池在充放电过程中的内外温差大的技术问题是有必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池，旨在解决目前的锂离子电池在充放电过程中的内外温差大的技术问题。
本实用新型是这样实现的，一种锂离子电池，包括外壳、套设于所述外壳内的卷芯、设置于所述卷芯的一端的极耳，以及设置于所述外壳与所述卷芯之间的导热弹性件，所述导热弹性件包括缠绕于所述卷芯外的至少一圈导热弹性片，所述导热弹性件靠近所述极耳的一端的厚度大于所述导热弹性件远离所述极耳的一端的厚度。
进一步地，所述导热弹性片为导热硅胶片。
进一步地，所述外壳、导热弹性件和卷芯三者间隙配合。
进一步地，所述锂离子电池还包括设置于所述卷芯的一端的极耳，所述导热弹性件靠近所述极耳的一端的厚度大于所述导热弹性件远离所述极耳的一端的厚度。
进一步地，所述导热弹性件的高度为所述卷芯高度的1/2-1倍。
进一步地，所述导热弹性片的厚度为0.5mm-1.5mm。
进一步地，所述导热弹性片具有30％-50％的可压缩性。
进一步地，所述导热弹性片耐温200℃以上，所述导热弹性片的导热系数为2w/m·k-5w/m·k。
进一步地，所述导热弹性片的密度不高于1300kg/m3。
进一步地，所述锂离子电池还包括包覆于所述卷芯外的PVC膜，所述导热弹性件紧贴所述PVC膜的外侧壁设置。
进一步地，所述外壳的横截面呈圆形或方形。
实施本实用新型的一种锂离子电池，具有以下有益效果：其通过在外壳与卷芯之间设置导热弹性件，导热弹性件包括缠绕于卷芯外的至少一圈导热弹性片，导热弹性片具备一定的压缩性且导热性能好，当受到一定的压力(如在充放电时因为卷芯发生膨胀，对导热弹性片进行挤压)时可以有效填充导热路径的缝隙，且导热弹性件靠近极耳的一端的厚度大于其远离极耳的一端的厚度，减小内部热量传递至表面路径的热阻，即缩小了内外温差，提高了表面散热能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的锂离子电池沿第一方向的剖视图；
图2是本实用新型实施例提供的锂离子电池沿第二方向的剖视图；
图3是本实用新型实施例提供的锂离子电池沿第三方向的剖视图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
1-外壳；2-卷芯；3-导热弹性件。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本实用新型主要用于减小锂离子电池的内外温差，由于卷芯与外壳之间存在缝隙，即使卷芯膨胀后仍然表面不平整，有一定缝隙，而缝隙的存在使得内外温度在正常充放电过程中发生差异，且随着倍率的增加，温差相应增大。
为了说明本实用新型所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种锂离子电池，其包括外壳1、卷芯2、极耳(图未示)和导热弹性件3。其中，卷芯2套设于外壳1内，极耳设置于卷芯2的一端，导热弹性件3设置于外壳1与卷芯2之间。导热弹性件3包括缠绕于卷芯2外的至少一圈导热弹性片。具体地，导热弹性片紧贴卷芯2的外侧壁设置。装配时，先将至少一圈导热硅胶片缠绕于卷芯2外，然后将缠绕有导热硅胶片的卷芯2装入外壳1内。
在本实用新型实施例中，导热弹性片具备一定的压缩性且导热性能好，当其受到一定的压力(如在充放电时因为卷芯2发生膨胀，对导热弹性片进行挤压)时可以有效填充导热路径的缝隙，减小内部热量传递至表面路径的热阻，即缩小了内外温差，提高了表面散热能力。其中，导热路径包括卷芯2与外壳1之间沿卷芯2厚度方向的路径，以及卷芯2与外壳1之间沿卷芯2长度方向的路径，当导热弹性片被挤压时，其会填充沿卷芯2厚度方向和长度方向的间隙，进而减小导热路径的热阻。
另外，电芯机械安全(挤压、碰撞等)需满足国家安全标准，如挤压需达到压力100kN或挤压方向变形30％。在本实用新型实施例中，导热弹性片具有一定压缩比和弹性，可有效缓解外壳1直接接触卷芯2，引起内外短路，发生安全事故，更有利于电池通过挤压与碰撞测试。
进一步地，导热弹性件3靠近极耳的一端的厚度大于导热弹性件3远离极耳的一端的厚度。这样设置的原因是因为锂离子电池靠近极耳的一端产热大，传导到表面的路径热阻需要降低，才能使整个温度分布均匀。优选地，导热弹性件3的厚度可由远离极耳的一端朝靠近极耳的一端逐渐递增。当然，导热弹性件3的厚度也可以是突变的。另外，极耳是锂离子电池的常规部件，在此不作详细说明。
优选地，在本实用新型的一个实施例中，导热弹性片为导热硅胶片。其中，导热硅胶片具备良好的导热性能，且具备一定的压缩能力。可选地，在其它实施例中，导热弹性片可以由导热橡胶材料或者其它具有弹性的导热材料制成。
进一步优选地，外壳1、导热弹性件3和卷芯2三者间隙配合，以便于将缠绕有导热弹性片的卷芯2装入外壳1内。
进一步优选地，外壳1为金属外壳，如不锈钢壳或铝壳，且金属外壳的横截面呈圆形或方形，以便于装配缠绕有导热弹性片的卷芯2。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，锂离子电池还包括包覆于卷芯2外的PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)膜，导热弹性件3紧贴PVC膜的外侧壁设置。在本实施例中，直接在现有的PVC膜外增加导热弹性件3。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，导热弹性件3的高度为卷芯2高度的1/2-1倍，这样设置的目的是为了保证内外温差与机械安全，同时将电池质量能量密度最大化。若导热弹性件3的高度小于卷芯2高度的1/2，则接触面积不够，卷芯2传导到外壳1表面的温度易分布不均匀；若导热弹性件3的高度多于卷芯2高度的2/3，则对整个电池温度分布影响与1/2相当，不利于降低温差。优选地，导热弹性件3的高度为卷芯2高度的1/2-2/3倍。其中，在具体实施例中，导热弹性件3的高度为卷芯2高度的1/2或2/3等。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，导热弹性片的厚度为0.5mm-1.5mm，这样设置的目的是为了方便装配，同时卷芯2膨胀可填充完卷芯2与外壳1之间的间隙。优选地，导热弹性片的厚度为1mm-1.2mm。其中，在具体实施例中，导热弹性片的厚度可为0.5mm、1mm、1.2mm或1.5mm。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，导热弹性片具有30％-50％的可压缩性，以便于在被挤压时能够完全填充卷芯2与外壳1之间的间隙。其中，在具体实施例中，导热弹性片可具有30％、40％或50％的压缩性。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，为了防止导热弹性片因温度过高时而失效，导热弹性片选择耐温200℃以上，优选为耐温280℃；并且，为了缩小锂离子电池的内外温差，导热弹性片的导热系数选择2w/m·k-5w/m·k，如2w/m·k或3w/m·k或4w/m·k或5w/m·k。此外，现有电池卷芯2外部贴有绝缘膜如PVC膜，目前采用PVC的密度是1300kg/m3，为了优化电池的能量密度，选择导热弹性片的密度不高于1300kg/m3。
进一步地，在本实用新型的一个具体实施例中，采用方形电池，其卷芯2入壳时卷芯2与外壳1之间存在一定的缝隙，充放电之后无法保证卷芯2与外壳1完全贴紧，形成的传热热阻很大，导致倍率充放电过程中内外温差比较大，实验结果已测出不同倍率充放电的内外温差，如1c放电中心温度与表面温度差1.5℃。而采用导热硅胶片对缝隙进行填充后，仿真结果得到内外温差在0.3℃，可以考虑内外温度均匀，温差得到了极大的改善，并且，内外温差对电池一致性与循环寿命提升具有重要的意义。
综上所述，本实用新型实施例采用导热系数高、可压缩、绝缘，密度相对低的导热弹性片填充卷芯2与外壳1之间的缝隙，且导热弹性件3的厚度由远离极耳的一端朝靠近极耳的一端逐渐递增，可有效减少传热热阻，从而具备降低内外温差的特性。并且，采用本实用新型方案，减少传递热阻之后，由仿真结果可知内外温差得到极大改善。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括外壳、套设于所述外壳内的卷芯、设置于所述卷芯的一端的极耳，以及设置于所述外壳与所述卷芯之间的导热弹性件，所述导热弹性件包括缠绕于所述卷芯外的至少一圈导热弹性片，所述导热弹性件靠近所述极耳的一端的厚度大于所述导热弹性件远离所述极耳的一端的厚度。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导热弹性片为导热硅胶片。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述外壳、导热弹性件和卷芯三者间隙配合。
4.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导热弹性件的高度为所述卷芯高度的1/2-1倍。
5.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导热弹性片的厚度为0.5mm-1.5mm。
6.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导热弹性片具有30％-50％的可压缩性。
7.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导热弹性片耐温200℃以上，所述导热弹性片的导热系数为2w/m·k-5w/m·k。
8.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述导热弹性片的密度不高于1300kg/m3。
9.如权利要求1至8任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括包覆于所述卷芯外的PVC膜，所述导热弹性件紧贴所述PVC膜的外侧壁设置。
10.如权利要求1至8任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述外壳的横截面呈圆形或方形。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110739507A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-01-31 | 四川新敏雅电池科技有限公司 | 锂电池用散热膜及锂电池 |
| WO2020228485A1 (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池模块和电池包 |
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2018
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