CN217955969U - 一种高效散热电芯及二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效散热电芯及二次电池，其中电芯包括电芯本体，所述电芯本体的长度为L，所述电芯本体的厚度为H；所述L和所述H满足以下关系式：L/H>7。本实用新型提供的一种高效散热电芯及二次电池，通过合理化设计电芯本体的长度L与厚度H之间的关系，即将电芯本体的长度L与厚度H之间的比例限定在L/H>7这一特定的关系式内，使得可改善电芯的散热性能，有利于电芯将内部的热量及时向外排出，从而提高了电池的使用寿命和安全性能，具有较高的市场推广潜力。

Description

一种高效散热电芯及二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种高效散热电芯及二次电池。

背景技术

锂离子电池是一种可充电电池，或者称为二次电池，一般由电池、电解液和外壳组成，其中的电芯又包括正极极片、负极极片和隔膜。由于它具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等突出特点，因此被广泛应用于手机、电脑、家用电器、电动工具等领域。

目前,为了缩短充电时间，提升用户充电体验，现有的锂离子电池一般都具有快速充电的能力，但当锂离子电池在快速充电或高倍率放电时，由于充放电电流大，电池产生的热量也会增大，导致温升比较高。如果热量没有被及时向外排出，会严重影响电池的寿命和安全性能。

因此，如何改善电池的散热已成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

实用新型内容

本实用新型提供一种高效散热电芯及二次电池，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种高效散热电芯，包括电芯本体10，所述电芯本体10的长度为L，所述电芯本体10的厚度为H；

所述L和所述H满足以下关系式：L/H>7。

进一步地，所述高效散热电芯，还包括极耳20；

所述极耳20与所述电芯本体10连接并从所述电芯本体10引出；

所述极耳20的宽度为M；

所述L和所述M满足以下关系式：L>5M。

进一步地，所述高效散热电芯中，所述极耳20包括一个正极极耳21和一个负极极耳22；

所述正极极耳21和所述负极极耳22沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置。

进一步地，所述高效散热电芯中，所述极耳20包括至少两个正极极耳21和至少两个负极极耳22；

所述正极极耳21和所述负极极耳22沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置；

至少两个所述正极极耳21沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置；

至少两个所述负极极耳22沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置。

第二方面，本实用新型提供一种二次电池，包括电芯和容纳所述电芯的壳体，所述电芯为如上述第一方面所述的高效散热电芯。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种高效散热电芯及二次电池，通过合理化设计电芯本体的长度L与厚度H之间的关系，即将电芯本体的长度L与厚度H之间的比例限定在L/H>7这一特定的关系式内，使得可改善电芯的散热性能，有利于电芯将内部的热量及时向外排出，从而提高了电池的使用寿命和安全性能，具有较高的市场推广潜力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的一种高效散热电芯的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种高效散热电芯的结构正视示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的一种高效散热电芯的结构正视示意图。

附图标记：

电芯本体10，极耳20；

正极极片11，隔离膜12，负极极片13；

正极极耳21，负极极耳22。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

有鉴于上述现有的电芯散热技术存在的缺陷，本申请人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得电芯散热技术更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

请参考图1，本实用新型实施例提供一种高效散热电芯，包括电芯本体10，所述电芯本体10的长度为L，所述电芯本体10的厚度为H；

所述L和所述H满足以下关系式：L/H>7。

需要说明的是，所述电芯本体10是由正极极片11、隔离膜12、负极极片13依次层叠或卷绕或层叠加卷绕形成，如图1所示。

对于市面上的高容量电芯(初始容量>100Ah)，其设计长度与厚度的比值一般都在2-5之间，厚度相对较大，不利于电芯内部的热量及时向外传递，导致大倍率下容易降低电池的寿命和安全性能。本实施例通过合理化设计电芯本体10的长度L与厚度H之间的关系，即将电芯本体10的长度L与厚度H之间的比例限定在L/H>7这一特定的关系式内，使得在容量一定的情况下，电芯厚度的降低更有助于散热。

请再次参考图1，在本实施例中，所述高效散热电芯还包括极耳20；

所述极耳20与所述电芯本体10连接并从所述电芯本体10引出；

所述极耳20的宽度为M；

所述L和所述M满足以下关系式：L>5M。

需要说明的是，我们都知道电池是分正负极的，极耳20是从电芯本体10中将正负极引出来的金属导电体，通俗的说，极耳就是电芯在进行充放电时的接触点。为了进一步地提高电芯的散热能力，本实施例在合理化设计电芯本体10的长度L与厚度H之间的关系之后，再对所述电芯本体10的长度L与所述极耳20的宽度M之间的关系进行了合理化的设计，即将所述电芯本体10的长度L与所述极耳20的宽度M之间的比例限定在L>5M这一特定的关系式内，从而达到上述提及的进一步地提高电芯的散热能力的目的。

在本实施例中，所述极耳20包括正极极耳21和负极极耳22，其中，所述正极极耳21是通过模切的方式形成在正极极片11的一侧的，所述负极极耳22则是通过模切的方式形成在负极极片13的一侧的。

在一种实施方式中，所述正极极耳21和所述负极极耳22各只有一个，即在本实施例中，所述极耳20包括一个正极极耳21和一个负极极耳22；

请参考图2，此时所述正极极耳21和所述负极极耳22沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置。

在另一种实施方式中，所述正极极耳21和所述负极极耳22各不止一个，即在本实施例中，所述极耳20包括至少两个正极极耳21和至少两个负极极耳22；

示例性地，本实施例以所述正极极耳21和所述负极极耳22各为两个进行示例说明。请参考图3，此时所述正极极耳21和所述负极极耳22沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置；

且，至少两个所述正极极耳21沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置；至少两个所述负极极耳22沿着所述电芯本体10的长度方向间隔设置。

由于极耳20的数量与电芯本体10的散热能力成正比例关系，故本实施例优选在电芯本体10的一侧两个或两个以上位置设置两个或两个以上的正极极耳21，以及同时在两个或两个以上位置设置两个或两个以上的负极极耳22，并让该些正极极耳21和该些负极极22分别与转接片进行超声焊接，从而可以因有效地增大了极耳20与转接片之间的焊印面积(导流面积增大)而降低超声焊接位置的电阻和产热量，避免出现极耳开裂和极耳根部处的隔离膜12收缩的情况，提高电池的安全性能。

为了验证本实施例提供方案的可行性，本实施例接下来分别进行电芯倍率放电后的温升测试实验和循环寿命测试实验。

(1)实验1：电芯倍率放电后的温升测试：

在117Ah的电芯内部转接片位置放置感温线，分别做0.33C、1C、3C、5C倍率放电，然后监测各部位电芯的温升，所述极耳20与转接片焊接面积相同。

转接片形状：长宽厚相同的转接片。

实验组：转接片先与极耳20(正负极位置均为单极耳，焊印面积6*30mm2)超声焊接，然后与极柱激光焊接；

对比组：转接片先与极耳20(正极负极位置均为双极耳，焊印面积6*30mm2)超声焊接，然后与极柱激光焊接。

监测电芯内部转接片温升，外部极柱温升和外部电芯大面温升。

电芯倍率放电测试流程如下：

S1、静置5分钟

S2、1.0C CC to 4.4V and CV to I≤0.05C

S3、静置60分钟

S4、1.0C DC to 2.8V(记录容量为C0)

S5、静置60分钟

S6、1.0C CC to 4.4V and CV to I≤0.05C0

S7、静置60分钟

S8、1C0 DC to 2.8V(放电倍率分别为0.33C0)

S9、静置60分钟

S10、重复S6-S9步骤，放电倍率分别为0.33C0,1C0,3C0,5C0。

可以看到，在电芯本体10的一侧两个或两个以上位置设置两个或两个以上的正极极耳21，以及同时在两个或两个以上位置设置两个或两个以上的负极极耳22是可以有效降低电芯倍率放电后的温升的。

(1)实验2：循环寿命测试：

转接片形状：长宽厚相同的转接片。

实验组：转接片先和极耳20超声焊接后(正极负极位置均为单极耳，焊印面积6*30mm2)，然后与极柱激光焊接

对比组：转接片先与极耳20超声焊接(正极负极位置均为双极耳，焊印面积6*30mm2)，然后与极柱激光焊接后涂导热绝缘胶。

监测25℃循环电芯容量衰减率，容量衰减率P＝Cn/C0，其中Cn为循环第n圈满充后放出的容量，C0为第一圈满充后放出的容量；

循环寿命测试流程如下：

S1：容量标定；

S1.1：静置5min；

S1.2：1.0C DC 2.8V；

S1.3：静置30min；

S1.4：1.0C CC 4.35V and CV to I≤0.05C；

S1.5：静置60min；

S1.6：1.0C DC to 2.8V(记录该步骤容量为初始容量C0)；

S1.7：静置60min；

S2：电压标定；

S2.1：静置5min；

S2.2：1C DC to 2.8V；

S2.3：静置30min；

S2.4：4.7C0 CC 2.55min(记录末端电压V1)；

S2.5：4.2C0 CC 2.86min(记录末端电压V2)；

S2.6：3.8C0 CC 3.16min(记录末端电压V3)；

S2.7：3.5C0 CC 3.43min(记录末端电压V4)；

S2.8：0.8C0 CC 7.5min(记录末端电压V5)；

S2.9：静置5min；

S3：25℃step charge循环测试流程：

S3.1：静置5min；

S3.2：1C DC to 2.8V；

S3.3：静置90min；

S3.4：4.7Cn CC to V1；

S3.5：4.2Cn CC to V2；

S3.6：3.8Cn CC to V3；

S3.7：3.5Cn CC to V4；

S3.8：0.8Cn CC to V5；

S3.9：0.33Cn CC to 4.25V；

S3.10：0.2Cn CC to 4.3V；

S3.11：静置90min；

S3.12：1C DC to 2.8V；

S3.13：重复S3.3-3.12步至容量衰减到初始80％停止。

可以看到，在电芯本体10的一侧两个或两个以上位置设置两个或两个以上的正极极耳21，以及同时在两个或两个以上位置设置两个或两个以上的负极极耳22是可以有效提升电芯的循环寿命的。

尽管本文中较多的使用了电芯本体，极耳，正极极耳，负极极耳等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型实施例提供的一种高效散热电芯，通过合理化设计电芯本体的长度L与厚度H之间的关系，即将电芯本体的长度L与厚度H之间的比例限定在L/H>7这一特定的关系式内，使得可改善电芯的散热性能，有利于电芯将内部的热量及时向外排出，从而提高了电池的使用寿命和安全性能，具有较高的市场推广潜力。

实施例二

本实用新型实施例提供一种二次电池，包括电芯和容纳所述电芯的壳体，所述电芯为如上述实施例一所述的高效散热电芯。

需要说明的是，所述二次电池还应包括顶盖、电解液、转接片等必要组成设计，该些组成设计的具体作用是保证二次电池的各功能正常工作，鉴于该些组成设计在现有技术中已多有实现，也不是本方案设计的重点，在此不做深入的阐述。

另外，本实施例中的所述二次电池可以但不限于应用于电子装置、电动车辆或电力储存系统等电子设备中。其中，电子装置例如可为使用二次电池作为驱动电源的各种电脑、手机、显示屏等设备。电动车辆例如可为利用二次电池作为驱动电源的电动汽车、电动三轮车、电动自行车等。电力储存系统例如可以为利用二次电池作为电力储存源的电力储存系统。

在这些电子设备中，二次电池可与用电元件电连接，以为用电元件提供电能。由于本申请提供的二次电池的快速充电能力较为优异，这样有利于电子设备用于户外储能、短时备电以及移动储能等应用场景中，从而使电子设备的应用场景更加广泛。

本实用新型实施例提供的一种二次电池，通过合理化设计电芯本体的长度L与厚度H之间的关系，即将电芯本体的长度L与厚度H之间的比例限定在L/H>7这一特定的关系式内，使得可改善电芯的散热性能，有利于电芯将内部的热量及时向外排出，从而提高了电池的使用寿命和安全性能，具有较高的市场推广潜力。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本申请提出，并且在本申请的示例性实施例的精神和范围内。

此外，本申请中的某些术语已被用于描述本申请的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本申请的一个或多个实施例中适当地组合。

应当理解，在本申请的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本申请的目的，本申请将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。

本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。

最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。

Claims (5)

1.一种高效散热电芯，包括电芯本体(10)，其特征在于，所述电芯本体(10)的长度为L，所述电芯本体(10)的厚度为H；

所述L和所述H满足以下关系式：L/H>7。

2.根据权利要求1所述的高效散热电芯，其特征在于，还包括极耳(20)；

所述极耳(20)与所述电芯本体(10)连接并从所述电芯本体(10)引出；

所述极耳(20)的宽度为M；

所述L和所述M满足以下关系式：L>5M。

3.根据权利要求2所述的高效散热电芯，其特征在于，所述极耳(20)包括一个正极极耳(21)和一个负极极耳(22)；

所述正极极耳(21)和所述负极极耳(22)沿着所述电芯本体(10)的长度方向间隔设置。

4.根据权利要求2所述的高效散热电芯，其特征在于，所述极耳(20)包括至少两个正极极耳(21)和至少两个负极极耳(22)；

所述正极极耳(21)和所述负极极耳(22)沿着所述电芯本体(10)的长度方向间隔设置；

至少两个所述正极极耳(21)沿着所述电芯本体(10)的长度方向间隔设置；

至少两个所述负极极耳(22)沿着所述电芯本体(10)的长度方向间隔设置。

5.一种二次电池，包括电芯和容纳所述电芯的壳体，其特征在于，所述电芯为如权利要求1-4中任一项所述的高效散热电芯。

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