CN217589124U - 一种导热电芯、电化学装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导热电芯、电化学装置以及电子设备，所述导热电芯包括层叠设置的正极片和负极片，所述正极片和负极片之间设置有隔膜，其特征在于，所述导热电芯内设置有至少一个导热片，所述导热片位于所述正极片和负极片之间，所述导热片远离隔膜的一侧设置有隔绝层。本实用新型通过在导热电芯的叠层结构内增设导热片，从而从电芯内部将热量导出，具有结构简单和散热效率高等特点。

Description

一种导热电芯、电化学装置以及电子设备

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，涉及一种导热电芯、电化学装置以及电子设备。

背景技术

现有软包锂离子电池在使用过程中经常会存在温升问题，尤其是快充电池，会在使用过程中，极耳位置存在严重的温升问题。现今电芯的降温一般采用在电池外部进行风冷降温或水冷降温，该方式需缓慢传热降温，效率较低，所以如何解决电芯的温升问题就显得尤为重要。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种导热电芯、电化学装置以及电子设备，通过在导热电芯的叠层结构内增设导热片，从而从电芯内部将热量导出，具有结构简单和散热效率高等特点。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种导热电芯，所述导热电芯包括层叠设置的正极片和负极片，所述正极片和负极片之间设置有隔膜，所述导热电芯内设置有至少一个导热片，所述导热片位于所述正极片和负极片之间，所述导热片远离隔膜的一侧设置有隔绝层。

本实用新型在电芯的层叠结构中增设导热片，实现于电池内部进行电芯热量的导出，相对于现有技术中采用风冷或液冷外部导热降温相比，有效提高电芯的降温散热效率，本实用新型具有结构简单和降温高效的特点。

需要说明的是，本实用新型对导热电芯的叠层形式不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据电芯的设计要求合理设置，例如，导热电芯呈卷绕电芯结构或叠层电芯结构。

需要说明的是，本实用新型对导热片的尺寸不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据导热需要合理设置，例如，导热片的面积小于或等于层叠正极片(或负极片)的面积。

需要说明的是，本实用新型中对隔绝层的形式不做具体要求和特殊限定，能够实现将导热片与正极片(或负极片)隔离，不发生电导通影响电池使用即可，例如，隔绝层可以是隔膜。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述导热片包括导热基体以及设置于所述导热基体两侧的有机涂层。

本实用新型通过将导热片设置成具有有机涂层的导热基体，有机涂层的设置能够在电芯封装过程中，便于导热片与铝塑膜外壳封装。

需要说明的是，本实用新型对导热基体的材质不做具体要求和特殊限定，可根据导热效果选用导热材料，例如，导热基体的材质包括导热金属，导热金属可以是铜、铝或铜镀镍材料。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述导热片均匀间隔设置于所述导热电芯的叠层间隔；所述导热片设置于所述隔膜与所述正极片之间，或设置于所述隔膜与所述负极片之间。

本实用新型中将导热片均匀间隔设置于导热电芯的叠层间隔，从而将电芯内部热量均匀导出，有效保证降温散热效果，进一步地，可以在导热电芯层叠的中间层位置设置导热片，将电芯中心位置的热量导出。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述导热片的厚度为10μm至150μm，例如可以是10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述导热片的导出端位于所述导热电芯侧部。

本实用新型将导热片的导出端设置于侧部，以极耳的形式导出，在保证电芯的结构稳定性，提高电芯的导热性能。

需要说明的是，本实用新型中导热片的导出方式包括：在电芯热封处设置一个连接片，连接片与导热片连接，从而将形成导热片的导出端，连接片可以是与导热片分体结构或者是一体结构。其中分体式结构采用极耳连接的方式导出，一体式结构采用对导热片进行钝化处理且钝化后进行有机涂层涂布的方式，钝化方式可选为三价铬钝化，有机涂层可选为MPP(改性聚丙烯涂层)。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述导热片的导出端宽度为30mm至300mm，例如可以是30mm、60mm、90mm、120mm、150mm、180mm、210mm、240mm、270mm或300mm。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述隔绝层的厚度为1μm至100μm，例如可以是，1μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。

示例性地，提供一种上述导热电芯的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

层叠设置正极片、隔膜和负极，并增设导热片，层叠完成后，于电芯的侧封位进行封装导出，封装方式为热封，封装宽度为30mm至300mm，封装温度为150℃至230℃，时间为2s至10s，压力为0.1MPa至0.7MPa，制备得到所述的导热电芯。

第二方面，本实用新型提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括外壳以及设置于外壳内的至少一个电芯，所述电芯包括如第一方面所述的导热电芯。

作为本实用新型的一个优选技术方案，所述电化学装置还包括温度传感器和制冷器，所述导热片分别独立地与制冷器的冷端以及温度传感器连接。

需要说明的是，本实用新型中多个导热电芯可以共用一个制冷器，即制冷器的冷端分为与导热电芯数量相同的冷却分支端，从而分别对应相应的导热电芯。

需要说明的是，本实用新型中的电化学装置包括但不限于锂离子电池，以锂离子电池为例，其中电芯包括电芯外壳以及设置于电芯内部的正极、负极、隔膜和电解液等，具体地，正极、隔膜和负极依次层叠或卷绕后，放置于电芯外壳内，进一步地，电芯外壳内注入电解液，并在正极和负极上连接极耳，形成所述的电芯。

第三方面，本实用新型提供了一种电子设备，所述电子设备包括至少一个如第二方面所述的电化学装置。需要说明的是，本实用新型中所述电子设备包括但不限于移动电脑、便携式电话、存储卡、液晶电视、汽车、摩托车、电机、钟表或照相机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型在电芯的层叠结构中增设导热片，实现于电池内部进行电芯热量的导出，相对于现有技术中采用风冷或液冷外部导热降温相比，有效提高电芯的降温散热效率，本实用新型具有结构简单和降温高效的特点。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施方式中提供的导热电芯的层叠结构示意图；

图2为本实用新型一个具体实施方式中提供的导热片的结构示意图；

图3为本实用新型一个具体实施方式中提供的导热电芯的导热片的导出端的结构示意图。

其中，1-正极片；2-隔膜；3-负极片；4-导热片；5-隔绝层；6-导热基体；7-有机涂层；8-极耳。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种导热电芯，如图1所示，所述导热电芯包括层叠设置的正极片1和负极片3，所述正极片1和负极片3之间设置有隔膜2，所述导热电芯内设置有至少一个导热片4，所述导热片4位于所述正极片1和负极片3之间，所述导热片4远离隔膜2的一侧设置有隔绝层5，可选地，隔绝层5为一层隔膜。

可选地，导热电芯呈卷绕电芯结构或叠层电芯结构。

可选地，导热片4的面积小于或等于层叠正极片1(或负极片3)的面积。

具体地，如图2所示，导热片4包括导热基体6以及设置于所述导热基体两侧的有机涂层7，可选地，导热基体6的材质包括导热金属，导热金属可以是铜、铝或铜镀镍材料。本实用新型通过将导热片设置成具有有机涂层的导热基体，有机涂层的设置能够在电芯封装过程中，便于导热片与铝塑膜外壳封装。

具体地，所述导热片4均匀间隔设置于所述导热电芯的叠层间隔，导热片4设置于隔膜2与正极片1之间，或设置于隔膜2与负极片3之间。本实用新型中将导热片4均匀间隔设置于导热电芯的叠层间隔，从而将电芯内部热量均匀导出，有效保证降温散热效果，进一步地，可以在导热电芯层叠的中间层位置设置导热片4，将电芯中心位置的热量导出。

具体地，所述导热片4的厚度为10μm至150μm。

具体地，如图3所示，所述导热片4的导出端位于所述导热电芯侧部。本实用新型将导热片4的导出端设置于电芯的侧部，以极耳8的导出方式导出，在保证电芯的结构稳定性，提高电芯的导热性能。进一步地，导热片4的导出方式包括：在电芯热封处设置一个连接片，连接片与导热片4连接，从而将形成导热片4的导出端，连接片可以是与导热片4分体结构或者是一体结构。其中分体式结构采用极耳连接的方式导出，一体式结构采用对导热片进行钝化处理且钝化后进行有机涂层涂布的方式，钝化方式可选为三价铬钝化，有机涂层可选为MPP(改性聚丙烯涂层)。

具体地，所述导热片4的导出端宽度为30mm至300mm。

具体地，所述隔绝层5的厚度为1μm至100μm。

示例性地，提供一种上述导热电芯的制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：

层叠设置正极片1、隔膜2和负极，并增设导热片4，层叠完成后，于电芯的侧封位进行封装导出，封装方式为热封，封装宽度为30mm至300mm，封装温度为150℃至230℃，时间为2s至10s，压力为0.1MPa至0.7MPa，制备得到所述的导热电芯。

本实用新型还提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括外壳以及设置于外壳内的至少一个电芯，所述电芯包括上述的导热电芯。其中，电化学装置包括但不限于锂离子电池，以锂离子电池为例，其中电芯包括电芯外壳以及设置于电芯内部的正极、负极、隔膜2和电解液等，具体地，正极、隔膜2和负极依次层叠或卷绕后，放置于电芯外壳内，进一步地，电芯外壳内注入电解液，并在正极和负极上连接极耳8，形成所述的电芯。

具体地，所述电化学装置还包括温度传感器和制冷器，所述导热片4分别独立地与制冷器的冷端以及温度传感器连接。

可选地，多个导热电芯可以共用一个制冷器，即制冷器的冷端分为与导热电芯数量相同的冷却分支端，从而分别对应相应的导热电芯。

本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括至少一个上述的电化学装置。所述电子设备包括但不限于移动电脑、便携式电话、存储卡、液晶电视、汽车、摩托车、电机、钟表或照相机。

实施例1

本实施例提供了一种导热电芯，基于一个具体实施方式，其中导热片4设置于导热电芯中间叠层处，导热片4的数量为一个，厚度为20μm的铜镀镍金属片，导热片4的导出端宽度为50mm，在导热片4的导出端连接制冷器。

实施例2

本实施例提供了一种导热电芯，与实施例1相比，其区别在于，导热片4为厚度40μm的铜镀镍金属片。

实施例3

本实施例提供了一种导热电芯，与实施例1相比，其区别在于，导热片4为厚度20μm的铝金属片。

实施例4

本实施例提供了一种导热电芯，与实施例1相比，其区别在于，导热片4的导出端宽度为100mm。

对比例1

本对比例提供了一种常规电芯，与实施例1相比，其区别在于，不设置导热片4，并且采用风冷降温。

将上述实施例和对比例的电芯在60℃下恒温24h，确保电芯的整体温度为60℃，采用上述实施例和对比例的降温方式对电芯进行降温，记录电芯温度为30℃时的时间，测温点为电芯内部中央位置及电芯内部中间的上下表面，测试结果如表1所示。

表1

	时间/s
		实施例1	120
实施例2	100
		实施例3	150
实施例4	70
		对比例1	300

由上表可以看出：

本实用新型通过在电芯的内部增设导热片4，从而从电芯内部将热量导出，有效提高降温效率，进一步地，本实用新型对导热片4的材质和导出端的尺寸进行调节，导出端尺寸越大，降温散热效果越好。

通过上述实施例和对比例，本实用新型在电芯的层叠结构中增设导热片4，实现于电池内部进行电芯热量的导出，相对于现有技术中采用风冷或液冷外部导热降温相比，有效提高电芯的降温散热效率，本实用新型具有结构简单和降温高效的特点。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细方法，但本实用新型并不局限于上述详细方法，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种导热电芯，所述导热电芯包括层叠设置的正极片和负极片，所述正极片和负极片之间设置有隔膜，其特征在于，所述导热电芯内设置有至少一个导热片，所述导热片位于所述正极片和负极片之间，所述导热片远离隔膜的一侧设置有隔绝层。

2.根据权利要求1所述的导热电芯，其特征在于，所述导热片包括导热基体以及设置于所述导热基体两侧的有机涂层。

3.根据权利要求1所述的导热电芯，其特征在于，所述导热片均匀间隔设置于所述导热电芯的叠层间隔；所述导热片设置于所述隔膜与所述正极片之间，或设置于所述隔膜与所述负极片之间。

4.根据权利要求1所述的导热电芯，其特征在于，所述导热片的厚度为10μm至150μm。

5.根据权利要求1所述的导热电芯，其特征在于，所述导热片的导出端位于所述导热电芯侧部或顶部。

6.根据权利要求5所述的导热电芯，其特征在于，所述导热片的导出端宽度为30mm至300mm。

7.根据权利要求1所述的导热电芯，其特征在于，所述隔绝层的厚度为1μm至100μm。

8.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括外壳以及设置于外壳内的至少一个电芯，所述电芯包括权利要求1-7任一项所述的导热电芯。

9.根据权利要求8所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置还包括温度传感器和制冷器，所述导热片分别独立地与制冷器的冷端以及温度传感器连接。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少一个权利要求8或9所述的电化学装置。

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