CN216529037U - 一种复合绝缘导热膜及电池电芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复合绝缘导热膜及电池电芯，其中，复合绝缘导热膜包括：导热层；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述导热层的一侧表面；第二绝缘层，所述第二绝缘层设置在所述导热层背向第一绝缘层的一侧表面；第一导热胶层，所述第一导热胶层设置在所述第一绝缘层背向导热层的一侧表面；第二导热胶层，所述第二导热胶层设置在所述第二绝缘层背向导热层的一侧表面；所述导热层的导热系数分别大于所述第一绝缘层的导热系数和所述第二绝缘层的导热系数。本实用新型中复合绝缘导热膜使卷芯的外壁与外壳的内壁之间的总热阻减小，卷芯内部热量可及时传导至电池电芯的外部。

Description

一种复合绝缘导热膜及电池电芯

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合绝缘导热膜及电池电芯。

背景技术

全球汽车数量逐年迅速增加，能源、环境、安全的压力与日俱增。发展电动汽车是汽车领域应对能源、环境、气候等社会问题的唯一途径。动力电池是电动汽车的动力来源，目前，由于电动汽车增长续航里程的需求，相应配套的动力电池能量密度越来越高。

世界范围内，储能优异的锂离子电池已经成为电动汽车的动力电池的主要方向。与普通电池相比，动力电池需要具备大的容量，高的倍率性能，优异的循环性能和优异的安全性等特点。同时，动力电池通常是以串并联形成的电池组，严格要求单体电池的一致性。目前，单体电芯正极材料高镍化已成为行业趋势，同时其相应的化学热稳定性变差，锂离子电池在正常使用工况或极端滥用情况下电芯内部热量快速积累，若电芯内部及周围没有合适的温度梯度会使电芯内部累积的热量散失，电芯温度会持续升高，从而引起电芯热失控。单个电芯的热失控不仅会影响整个动力电池的性能，在极端情况下甚至会引起严重的火灾事故，对驾驶人的生命安全和财产安全造成极大的威胁。

目前行业技术中主要针对模组/电池包系统等进行散热设计，采取的方式如自然冷却、风冷、液冷等，而对电池电芯内部热量快速传递至外部的改善设计较少。目前电池卷芯和铝壳之间通常包裹Mylar(麦拉)片进行绝缘、以及保护卷芯在加工制造过程中不被受损。但Mylar片与卷芯贴合度较差，接触热阻较大，同时Mylar片材料导热系数较小，导致电芯内部的热量无法及时传导至电芯外部，容易引发电芯内部热量累积温度升高，存在安全风险。

实用新型内容

基于此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中电芯内部的热量无法及时传导至电芯外部的问题，有必要提供一种复合绝缘导热膜及电池电芯。

本实用新型提供一种用于包裹电池卷芯的复合绝缘导热膜，包括：导热层；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述导热层的一侧表面；第二绝缘层，所述第二绝缘层设置在所述导热层背向第一绝缘层的一侧表面；第一导热胶层，所述第一导热胶层设置在所述第一绝缘层背向导热层的一侧表面；第二导热胶层，所述第二导热胶层设置在所述第二绝缘层背向导热层的一侧表面；所述导热层的导热系数分别大于所述第一绝缘层的导热系数和所述第二绝缘层的导热系数。

可选的，所述导热层包括导热硅脂层。

可选的，所述导热层的厚度为100μm-150μm。

可选的，所述导热层的导热系数大于或于2.0W/m·K。

可选的，所述导热层的击穿场强大于或等于15kV/m。

可选的，所述第一绝缘层包括聚酯薄膜或聚丙烯薄膜，第二绝缘层包括聚酯薄膜或聚丙烯薄膜。

可选的，所述第一绝缘层的厚度为10μm-50μm，第二绝缘层的厚度为10μm-50μm。

可选的，所述第一导热胶层包括有机硅导热胶层或聚氨酯导热胶层等，第二导热胶层包括有机硅导热胶层或聚氨酯导热胶层等。

可选的，所述第一导热胶层厚度为1μm-5μm，第二导热胶层厚度为1μm-5μm。

本实用新型还提供一种电池电芯，包括：外壳；卷芯，所述卷芯收容于所述外壳中；所述复合绝缘导热膜位于卷芯和外壳之间且包裹所述卷芯；所述第一导热胶层将所述第一绝缘层和所述卷芯的外壁贴合，所述第二导热胶层将所述第二绝缘层和所述外壳的内壁贴合。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型技术方案提供的复合绝缘导热膜，设置了导热层，所述导热层的导热系数分别大于所述第一绝缘层的导热系数和所述第二绝缘层的导热系数，因此复合绝缘导热膜的平均导热系数高于传统的绝缘膜的导热系数，使得复合绝缘导热膜自身的导热性提高。其次，第一导热胶层用于将第一绝缘层和卷芯的外壁贴合，第二导热胶层用于将第二绝缘层和卷芯外壳的内壁贴合。由于导热层具有良好的延展性，配合第一导热胶层和第二导热胶层可以使复合绝缘导热膜分别和卷芯的外壁和外壳的内壁贴合紧密，从而使复合绝缘导热膜与卷芯的外壁的接触热阻和复合绝缘导热膜与外壳的内壁之间的接触热阻都减小。

复合绝缘导热膜使卷芯的外壁与卷芯外壳的内壁之间的总热阻减小，卷芯内部热量可及时传导至电池电芯的外部。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的复合绝缘导热膜的结构示意图。

具体实施方式

经过发明人研究发现，卷芯内部热量传导到电池电芯的外部的主要热阻较大，原因在于：包裹卷芯的绝缘层自身的导热系数较低，引起较大热阻，导致绝缘层热传导速率较低；此外，绝缘层与卷芯的外壁以及绝缘层与电池电芯的外壳的内壁接触不好，引起较大的接触热阻，导致热传导速率较低。

综上，现有卷芯用绝缘膜包裹，其内部热量无法快速传导到电池电芯的外部，容易造成卷芯热量累积，卷芯温度升高，损害卷芯以及电池的性能。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型一实施例提供了一种复合绝缘导热膜，参考图1，包括：导热层100；第一绝缘层101，所述第一绝缘层101设置在所述导热层100的一侧表面；第二绝缘层102，所述第二绝缘层102设置在所述导热层100背向第一绝缘层101的一侧表面；第一导热胶层103，所述第一导热胶层103设置在所述第一绝缘层101背向导热层100的一侧表面；第二导热胶层104，所述第二导热胶层104设置在所述第二绝缘层102背向导热层100的一侧表面；所述导热层100的导热系数分别大于所述第一绝缘层101的导热系数和所述第二绝缘层102的导热系数。

本实施例中，设置了导热层100，所述导热层100的导热系数分别大于所述第一绝缘层101的导热系数和所述第二绝缘层102的导热系数，因此复合绝缘导热膜的平均导热系数高于绝缘膜的导热系数，使得复合绝缘导热膜自身的导热性提高。其次，第一导热胶层103用于将第一绝缘层101和卷芯的外壁贴合在一起，第二导热胶层104用于将第二绝缘层102和卷芯外壳的内壁贴合在一起。由于导热层100具有良好的延展性，配合第一导热胶层103和第二导热胶层104可以使复合绝缘导热膜分别和卷芯的外壁和外壳的内壁贴合紧密，从而使复合绝缘导热膜与卷芯的外壁的接触热阻和复合绝缘导热膜与外壳的内壁之间的接触热阻都减小。

复合绝缘导热膜使卷芯的外壁与卷芯外壳的内壁之间的总热阻减小，卷芯内部热量可及时传导至电池电芯的外部。

所述复合绝缘导热膜用于包裹电池卷芯。

在一个实施例中，所述导热层100为导热硅脂层。导热硅脂层使用的导热硅脂具有良好的导热性，良好的电绝缘性，较宽的使用温度，以及良好的使用稳定性。

在其他实施例中，所述导热层100还可以选择其他导热系数较高的材料。

在一个实施例中，所述导热层100的导热系数大于或等于2.0W/m·K，如2.0W/m·K、3.0W/m·K、4.0W/m·K或5.0W/m·K。导热层100的导热系数大于2.0W/m·K可显著提高复合绝缘导热膜整体的导热性。

在一个实施例中，所述导热层100的厚度为100μm-150μm，例如：100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm。若所述导热层100的厚度小于100μm，则所述导热层100自身的厚度过小，导致所述复合绝缘导热膜导热能力变差，不利于所述电池卷芯散热；若所述导热层100的厚度大于150μm，则使所述电池卷芯的有效体积降低，其次，从第一绝缘层101至第二绝缘层102的热传导路径过长，传热效率降低。

在一个实施例中，所述导热层100的击穿场强大于或等于15kV/m，例如15kV/m、16kV/m、17kV/m或18kV/m。导热层100的击穿场强大于或等于15kV/m可以保证较好的电绝缘性，防止绝缘层破损后卷芯与铝壳发生短路。

在一个实施例中，所述第一绝缘层101包括聚酯薄膜和聚丙烯薄膜，例如：聚酯薄膜；所述第二绝缘层102包括聚酯薄膜和聚丙烯薄膜，例如：聚丙烯薄膜。聚酯薄膜和聚丙烯薄膜的具有良好的气密性、耐化学药品性及绝缘性。

在一个实施例中，所述第一绝缘层101的厚度为10μm-50μm，例如：25μm、35μm或45μm；所述第二绝缘层102的厚度为10μm-50μm，例如：25μm、35μm或45μm。若所述第一绝缘层101和所述第二绝缘层102厚度小于10μm，则所述第一绝缘层101和所述第二绝缘层102的加工性能较差且耐穿刺强度较低，对所述卷芯的保护效果变差；若所述第一绝缘层101和所述第二绝缘层102厚度大于50μm，则所述复合绝缘导热膜整体导热性能提高的程度降低。

在一个实施例中，所述第一导热胶层103包括有机硅导热胶层或聚氨酯导热胶层，例如：有机硅导热胶层。在一个实施例中，所述第二导热胶层104包括有机硅导热胶层或聚氨酯导热胶层等，例如：有机硅导热胶层。导热胶层中使用的有机硅导热胶和聚氨酯导热胶的优点为具有优异的导热性能，且具有优异的电气绝缘性及稳定性。

在一个实施例中，所述第一导热胶层103厚度为1μm-5μm，例如：2μm、3μm或4μm；所述第二导热胶层104厚度为1μm-5μm，例如：2μm、3μm或4μm。若所述第一导热胶层103和所述第二导热胶层104的厚度分别小于1μm，则所述第一导热胶层103和所述第二导热胶层104的粘接力性能较差，无法充分减小所述复合绝缘导热膜与电池卷芯的外壁的接触热阻和所述复合绝缘导热膜与电池电芯的外壳的内壁之间的接触热阻；因第一导热胶层103和第二导热胶层104材料的导热系数小于所述导热层的导热系数，若第一导热胶层103和第二导热胶层104的厚度分别大于5μm，则影响所述复合绝缘导热膜的整体导热性能。

相应的，本实用新型另一实施例还提供一种电池卷芯，包括：卷芯，外壳；所述的复合绝缘导热膜，所述复合绝缘导热膜包裹所述卷芯；所述第一导热胶层103用于将所述第一绝缘层101和所述卷芯的外壁贴合在一起，所述第二导热胶层104用于将所述第二绝缘层102和所述外壳的内壁贴合在一起。

配合第一导热胶层103和第二导热胶层104可以使复合绝缘导热膜分别和卷芯的外壁和外壳的内壁贴合紧密，从而使复合绝缘导热膜与卷芯的外壁的接触热阻和复合绝缘导热膜与外壳的内壁之间的接触热阻都减小。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种复合绝缘导热膜，其特征在于，包括：

导热层；

第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述导热层的一侧表面；

第二绝缘层，所述第二绝缘层设置在所述导热层背向第一绝缘层的一侧表面；

第一导热胶层，所述第一导热胶层设置在所述第一绝缘层背向导热层的一侧表面；

第二导热胶层，所述第二导热胶层设置在所述第二绝缘层背向导热层的一侧表面；

所述导热层的导热系数分别大于所述第一绝缘层的导热系数和所述第二绝缘层的导热系数。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述导热层包括导热硅脂层。

3.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述导热层的厚度为100μm-150μm。

4.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述导热层的导热系数大于或等于2.0W/m·K。

5.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述导热层的击穿场强大于或等于15kV/m。

6.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述第一绝缘层包括聚酯薄膜或聚丙烯薄膜，所述第二绝缘层包括聚酯薄膜或聚丙烯薄膜。

7.根据权利要求1或6所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为10μm-50μm，第二绝缘层的厚度为10μm-50μm。

8.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述第一导热胶层包括有机硅导热胶层或聚氨酯导热胶层，第二导热胶层包括有机硅导热胶层或聚氨酯导热胶层。

9.根据权利要求1所述的复合绝缘导热膜，其特征在于，所述第一导热胶层厚度为1μm-5μm，第二导热胶层厚度为1μm-5μm。

10.一种电池电芯，其特征在于，包括：

外壳；

卷芯，所述卷芯收容于所述外壳中；

如权利要求1至9任意一项所述的复合绝缘导热膜，所述复合绝缘导热膜位于卷芯和外壳之间且包裹所述卷芯；所述第一导热胶层将所述第一绝缘层和所述卷芯的外壁贴合，所述第二导热胶层将所述第二绝缘层和所述外壳的内壁贴合。

Images