CN218101304U - 具有散热结构的电能供应组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有散热结构的电能供应组件，其包括角柱型外壳、电能供应单元群组、至少一柔性绝缘层、以及多个导热件。角柱型外壳具有上盖及壳体。电能供应单元群组设置于壳体内。至少一柔性绝缘层设置于壳体的内表面与电能供应单元群组的外表面之间，以及多个导热件嵌设于至少一柔性绝缘层。其中，多个导热件的一端直接接触壳体的内表面且多个导热件的另一端直接接触电能供应单元群组的外表面，借由多个导热件传递电能供应单元群组的热能，提高电能供应组件的散热效果，同时，柔性绝缘层提供电能供应单元群组抵抗外力的保护作用。

Description

具有散热结构的电能供应组件

技术领域

本实用新型是关于一种具有散热结构的电能供应组件，尤其是指一种具柔性绝缘层的角型电池。

背景技术

随着环保意识抬头、石油蕴藏量日益减少以及依赖石化燃料而加剧地球暖化等问题再度受到重视，近年来以电力取代石化能源逐渐成为时代的趋势，驱使全球电动车(Electric vehicle,EV)与储能产业的需求逐渐爆发。

电池系统是电动汽车的核心部件，电池的容量直接关系到电动车的续航，对此，目前常见做法为堆叠多组角型电池，以提高电池的电容量。当电池通电时，所产生的热也将随之增加。随着电池内部大量的热能产生，电池工作温度上升，除影响电池工作效能之外，进一步地电池内部的化学物质裂解，最终引发热失控，而使电池爆炸起火燃烧。而目前现有角型电池的散热主要是倚靠电池内部电解液等作为废热的传播媒介，容易有异质界面多热阻高、传热慢问题，同时也有难以控制热传路径达成有效控温问题，其容易导致角型电池整体损坏，产生额外维护、更新零件的成本。

有鉴于上述现有技术的问题，本实用新型提供一种具有散热结构的电能供应组件，以提升电能供应组件的导热效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有散热结构的电能供应组件，除了提升电能供应单元的导热速度外，同时，保护电能供应单元在受外力挤压下不易被破坏。

为达到上述所指称的各目的与功效，本实用新型提供一种具有散热结构的电能供应组件，其包含一角柱型外壳、一电能供应单元群组、至少一柔性绝缘层以及多个导热件，该角柱型外壳具有一上盖以及一对应该上盖的壳体，该电能供应单元群组设置于该壳体内，至少一柔性绝缘层设置于该壳体的一内表面与该电能供应单元群组的一外表面之间，多个导热件嵌设于至少一该柔性绝缘层，其中，多个该导热件的一端直接接触该壳体的该内表面，且多个该导热件的另一端直接接触该电能供应单元群组的该外表面；利用此散热结构以挠性材料保护电能供应单元的同时，导热件增加散热效率。

本实用新型的一实施例中，其中该电能供应单元群组由多个电能供应单元并联堆叠所构成，每一该电能供应单元为相互独立为完整的模块，多个该电能供应单元的电解质系统相互不流通。

本实用新型的一实施例中，还包含至少一导热板件，其夹设于该电能供应单元群组中任意二个相邻的该电能供应单元之间。

本实用新型的一实施例中，还包含二电极设置于该上盖的上表面上，该二电极电性连接该电能供应单元群组。

本实用新型的一实施例中，还包含一导热物质容置盒与一导热物质层，该导热物质容置盒与该导热物质层设置于该上盖与该电能供应单元群组之间，且该导热物质层容置于该导热物质容置盒中。

本实用新型的一实施例中，其中还包含多个电性传导件，多个该电性传导件穿设该导热物质容置盒的上下表面以及该导热物质层，并与二该电极及该电能供应单元群组形成电性连接。

本实用新型的一实施例中，其中至少一该导热板件为选自铝、铜、金、银或前述材料的任意组合的导热板件。

本实用新型的一实施例中，其中至少一该柔性绝缘层为选自硅胶、硅橡胶、硅胶泡棉、导热凝胶或前述材料的任意组合的柔性绝缘层。

本实用新型的一实施例中，其中多个该导热件为陶瓷材料导热件，该陶瓷材料导热件其选自氧化铝、碳化硅、氮化硅或前述材料的任意组合的陶瓷材料导热件。

本实用新型的一实施例中，其中该导热物质容置盒为选自塑料、树脂、玻璃纤维或前述材料的任意组合的导热物质容置盒。

本实用新型的一实施例中，其中该导热物质层为选自PCM相变化材料、导热凝胶、导热树酯、填缝剂的导热物质层。

本实用新型的一实施例中，其中该电能供应组件群组为固态电池。

本实用新型的一实施例中，其中该电能供应单元还包含有一第一集电层与一第二集电层，该第一集电层与该第二集电层是该电能供应单元的封装构件。

本实用新型的一实施例中，其中该电能供应单元还包含：该第一集电层；该第二集电层，其相对于该第一集电层设置；一封装层，其夹设于该第一集电层与该第二集电层之间，该封装层与该第一集电层及该第二集电层以形成一与外在环境隔离的封围空间；一第一活性材料层，其设置于该封围空间内并且与该第一集电层电性连接；一第二活性材料层，其设置于该封围空间内并且该第二集电层电性连接；以及一中间层，其设置于该封围空间内，并且夹设于该第一活性材料层与该第二活性材料层之间。

本实用新型的一实施例中，其中多个该导热件以阵列图案型态嵌设于该柔性绝缘层。

本实用新型的一实施例中，其中多个该导热件以放射状型态嵌设于该柔性绝缘层。

本实用新型的一实施例中，其中该柔性绝缘层设置于该电能供应单元群组具较大面积的外表面。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1a：其为本实用新型的一实施例的结构立体示意图；

图1b：其为本实用新型的一实施例的结构局部放大示意图；

图2a：其为本实用新型的又一实施例的结构立体示意图；

图2b：其为本实用新型的又一实施例的结构俯视图标意图；以及

图3：其为本实用新型的另一实施例的结构剖面示意图。

附图标记说明：

1 具有散热结构的电能供应组件

10 角柱型外壳

12 上盖

14 壳体

16a 内表面

16b 外表面

18 电极

19 电性传导件

20 电能供应单元群组

21 电能供应单元

22 第一集电层

23 第二集电层

24 封装层

25 第一活性材料层

26 第二活性材料层

27 中间层

30 柔性绝缘层

40 导热件

50 导热物质容置盒

60 导热物质层

70 导热板件

S 上表面

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

为使贵审查员对本实用新型的特征及所达成的功效有更进一步之了解与认识，谨佐以实施例及配合说明，说明如后：

有鉴于上述现有技术的问题，本实用新型为一种具有散热结构的电能供应组件，其包含一角柱型外壳、一电能供应单元群组、至少一柔性绝缘层以及多个导热件。其中，角柱型外壳具有一上盖以及一对应于此上盖的壳体，电能供应单元群组设置于该壳体内，至少一柔性绝缘层设置于该壳体的一内表面与该电能供应单元群组的一外表面之间，多个该导热件嵌设于至少一该柔性绝缘层。该些导热件的一端直接接触该壳体的该内表面，且多个该导热件的另一端直接接触该电能供应单元群组的该外表面。此部份配合图式来予以说明。

首先，请参阅图1a，图1a为本实用新型的一实施例的结构立体示意图，该角柱型外壳10保护该电能供应单元群组20，该角柱型外壳10具有一上盖12以及一与上盖12匹配的壳体14，该上盖可以密封该壳体14，该电能供应单元群组20设置于该壳体14内，至少一该柔性绝缘层30设置于该壳体14的一内表面16a与该电能供应单元群组20的一外表面16b之间。该电能供应单元群组20与外部组件电性连接的位置设置于电能供应单元群组20自壳体14显露外的部分，在图1a中是以电能供应单元群组20的上方顶面部分作为与外部组件电性连接的部分。多个该导热件40嵌设于该柔性绝缘层30，且多个该导热件40的一端直接接触该壳体14的该内表面16a，且多个该导热件40的另一端直接接触该电能供应单元群组20的该外表面16b，多个该导热件40穿过该柔性绝缘层30用以将该电能供应单元群组20的热能传导至电能供应组件1外。角柱型外壳10的材料可以是金属或其合金。电能供应单元群组20可以是固态电池，其可选自氧化物系固态电池、硫化物系固态电池、聚合物系固态电池等。

电能供应单元群组20由多个电能供应单元21并联堆叠所构成，每一该电能供应单元21为相互独立为完整的模块，多个该电能供应单元21的电解质系统相互不流通。因此，相邻的电能供应单元21之间仅会进行电荷转移，而不会有电化学反应，换句话说，离子不会进行转移或导通。

再次参阅图1a以及参阅图1b，图1b为本实用新的一实施例的结构局部放大示意图，图1b为图1a的局部放大图，其中，每一电能供应单元21是以第一集电层22与第二集电层23做为此电能供应单元21的部分封装(pack)构件，其架构细节举例来说电能供应单元21更包含一第一集电层22、一第二集电层23、一框形封装层24、一第一活性材料层25、一第二活性材料层26以及一中间层27。于本实施例中，该第二集电层23相对于该第一集电层22设置，该封装层24夹设于该第一集电层22与该第二集电层23之间，该封装层24与该第一集电层22、第二集电层23以形成一与外在环境隔离的封围空间，该第一活性材料层25设置于该封围空间内，且该第一活性材料层25设置于第一集电层22内侧表面并与该第一集电层22电性连接，且该第二活性材料层26设置于该封围空间内，且该第二活性材料层26设置于第二集电层23内侧表面并与该第二集电层23电性连接，该中间层27设置于该封围空间内，且该中间层27夹设于该第一活性材料层25与该第二活性材料层26之间。

在本实施例中，中间层27为可离子传导性的构件，其实施方式可以选自于目前技术下既有的各种实施方式。举例来说，中间层27可以是具有孔隙的膜片，以供离子传导载体，例如液态电解质或胶态电解质经由孔隙通过，以进行离子传导。此膜片的材料可选自于高分子材料、陶瓷材料或玻璃纤维材料，或其组合。或者，中间层27也可直接是由电解质所构成，例如准固态、凝胶、固态电解质或其混合等。第一活性材料层25、二活性材料层26的活性材料可将化学能转成电能使用或将电能转换成化学能储存于系统之中，而能同时达成离子的导通与迁移，所产生的电子则可直接由第一集电层22、第二集电层23向外导出。而第一集电层22、第二集电层23的材料可选自于铜、铝，镍、锡、银、金等金属或金属合金，或者不锈钢。第一集电层22与第二集电层23各具有一未涂覆活性材料的焊接预置区域(图中未示)，其是用来与电性传导件(terminal)进行焊接，因为这部分是属于现有技术且非本实用新型的技术特征，因此不进行赘述。再者，在本实用新型中，多个电能供应单元21可以是直接透过同极性的集电层直接堆叠形成电能供应单元群组20。此外，为使同极性的焊接默认区域在堆叠时能位于相同侧，相邻集电层的同极性焊接预设区是采镜设方式设置。本领域技术人员当知，上述的因应电能供应单元21并联堆叠设置所实行的各种方式都可被含括在本实用新型中，并不以上述的实施例作为本实用新型的限制。

封装层24的材料可选自环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、热塑性聚亚胺、硅氧树脂、压克力树脂或紫外线硬化胶，封装层24设置于两集电层22、23的周缘，用以黏着两集电层22、23并将电解质系统封装于两集电层22、23之间，使电解质系统不会外漏而与其他电能供应单元21的电解质系统相互流通，因此，电能供应单元21为独立且完整供电的模块。

柔性绝缘层的数量为至少一且设置于电化学单元群组的外表面。多个导热件嵌设于至少一柔性绝缘层，多个该导热件的一端抵接于电能供应单元群组的一外表面，而多个该导热件的另一端的抵接壳体的内表面。举例来说图1a的柔性绝缘层30为一层，多个导热件40嵌设其上，该柔性绝缘层30设置于该电能单元供应群组20的较大面积的外表面上，可使电能供应单元群组20内的废热有效的传递至壳体外，以降低电能供应组件1损坏。

柔性绝缘层30的材料可选自硅胶(Silicone)、硅橡胶(Silicone Rubber)、硅胶泡棉(Silicone Foam)、导热凝胶(Thermal Gel)或前述材料的任意组合。而绝缘的导热件40的材料可为陶瓷材料，其可选自氧化铝(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)或前述材料的任意组合。由于作为导热件40承载体的柔性绝缘层30具有柔韧性质，当电能供应组件1受到外力撞击挤压时，可吸收冲击力道，降低陶瓷的导热件因受挤压损坏破裂，可避免电能供应单元群组20被导热件40的碎片刺穿，进而降低电能供应组件1损坏。

电能供应单元群组更包含至少一导热板件，举例来说，本实施例的电能供应单元群组20包含多个该导热板件70，而每一导热板件70夹设于该电能供应单元群组20中任意二个相邻的电能供应单元21之间，以传导该些电能供应单元21产生的热能，进而避免电能供应单元21内部废热蓄积。导热板件70的材料可选自铝、铜、金、银或前述材料的任意组合，本实施例不在此限制。

此外，本实施例中的电能供应组件1更可包含二异极性的电极18以及数个电性传导件19。二该电极18设置于该上盖12的上表面S上，多个该电性传导件19的一端穿设过该上盖12并与对应极性的该二电极18电性连接，另一端与每一电能供应单元21的对应极性焊接预设区电性连接。因此，该电能供应单元群组20的多个该电能供应单元21借由该些电性传导件19及二该电极18可与外部组件形成电性连接。多个该电性传导件19可以是导柄、导线、端子等。

嵌设于柔性绝缘层30的多个导热件40可组构成不同图案型态，以确保接触该电能供应单元群组20的所有发热部位，以提升整体散热效率，例如，放射状图案型态、阵列图案型态等。举例来说，图1a的多个导热件40以阵列图案型态嵌设于柔性绝缘层30。多个导热件40也可以放射状型态嵌设于该至少一柔性绝缘层30。

请参阅图2a以及图2b，图2a为本实用新型的又一实施例的结构立体示意图，图2b为本实用新型的又一实施例的结构俯视图标意图，本实施例为本实用新型的又一实施例，其中图2b为图2a除去上盖、二电极18后的俯视图。本实施例与前述实施例差别在于，柔性绝缘层30包覆于电能供应组件10的外表面，仅留有上方开口，以供电能供应单元群组20电性连接外部组件，如图2a中所示。同时，多个导热件40是嵌设于二层设置在该电能单元供应群组20的较大面积的外表面上的柔性绝缘层30，如图2b中所示，借此可进一步地提高电能供应组件的散热效率。

请参阅图3，其为本实用新型的另一实施例的结构剖面示意图，如图所示，本实施例还包含一可以为密封型态的导热物质容置盒50与一容置于该导热物质容置盒50中的导热物质层60。在此实施例中，上盖12具有一容设空间，该导热物质容置盒50设置于该上盖12的容设空间，使该导热物质层60设置于该上盖12与该电能供应单元群组20之间。此时，该电能供应单元群组20借由多个该电性传导件19穿设该导热物质容置盒50的上下表面以及该导热物质层60与二该电极18形成电性连接。换句话说，多个该电性传导件19的四周侧壁被该导热物质层60所围绕，借由该导热物质层60、该导热物质容置盒50可将上述多个该电性传导件19所产生的废热传导至外壳外，以降低电能供应组件1废热的累积，可有效的控制电能供应组件1的温度，进而降低组件损坏的可能。于本实施例中，该导热物质层60的材料系选自PCM相变化材料、导热凝胶、导热树酯、填缝剂，但不在此限制。该导热物质容置盒50的材料选自塑料、树脂、玻璃纤维或前述材料的任意组合，但本实施例不在此限制。导热物质容置盒50的厚度于本实施例中不限制，只要是有利于散热效果提升，且不影响容置导热物质层60的情况下，导热物质容置盒50的厚度不予限制，较佳可为0.7mm～1.0mm。

综上所述，本实用新型提供一种具有散热结构的电能供应组件，其于角柱型外壳的壳体内设置电能供应单元群组，其由多个电能供应单元所构成，电能供应单元群组更包含至少一导热板件，任两个相邻的电能供应单元夹设一导热板件，至少一柔性绝缘层设置于电能供应单元群组外表面，柔性绝缘层除了提供缓冲，以吸收外力外，多个绝缘导热件嵌设于至少一柔性绝缘层，柔性绝缘层保护电能供应单元之同时，多个导热件亦能快速传导热能至外壳外。进一步地，电能供应单元群组与上盖之间设置有导热物质层以及导热物质容置盒，可有效降低数个电性传导件所产生的废热，借此大幅地提升电池整体的导热效率，解决现有的散热技术主要倚靠壳内电解液等作为废热的传播媒介，容易有多层界面热阻高、传热慢的问题，以及现有技术难以控制热传路径达成有效控温的问题。

故本实用新型实为一具有新颖性、进步性及可供产业上利用，现提出实用新型专利申请。

以上所述，仅为本实用新型一实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，故举凡依本实用新型权利要求所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (17)

1.一种具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应组件包含：

一角柱型外壳，其具有一上盖以及一对应该上盖的壳体；

一电能供应单元群组，其设置于该壳体内；

至少一柔性绝缘层，其设置于该壳体的一内表面与该电能供应单元群组的一外表面之间；以及

多个导热件，其嵌设于至少一该柔性绝缘层；

其中，多个该导热件的一端直接接触该壳体的该内表面，且多个该导热件的另一端直接接触该电能供应单元群组的该外表面。

2.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应单元群组由多个电能供应单元并联堆叠所构成，每一该电能供应单元为相互独立为完整的模块，多个该电能供应单元的电解质系统相互不流通。

3.如权利要求2所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应组件还包含至少一导热板件，其夹设于该电能供应单元群组中任意二个相邻的该电能供应单元之间。

4.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应组件还包含二电极设置于该上盖的上表面上，二该电极电性连接该电能供应单元群组。

5.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应组件还包含一导热物质容置盒与一导热物质层，该导热物质容置盒与该导热物质层设置于该上盖与该电能供应单元群组之间，且该导热物质层容置于该导热物质容置盒中。

6.如权利要求5所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应组件还包含多个电性传导件，多个该电性传导件穿设该导热物质容置盒的上下表面以及该导热物质层，并与二该电极及该电能供应单元群组形成电性连接。

7.如权利要求3所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，至少一该导热板件为选自铝、铜、金、或银的导热板件。

8.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，至少一该柔性绝缘层为选自硅胶、硅橡胶、硅胶泡棉或导热凝胶的柔性绝缘层。

9.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，多个该导热件的材料为陶瓷材料导热件，该陶瓷材料导热件为选自氧化铝、碳化硅或氮化硅的陶瓷材料导热件。

10.如权利要求5所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该导热物质容置盒为选自塑料、树脂或玻璃纤维的导热物质容置盒。

11.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该导热物质层为选自PCM相变化材料、导热凝胶、导热树脂、填缝剂的导热物质层。

12.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应组件群组为固态电池。

13.如权利要求2所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应单元还包含有一第一集电层与一第二集电层，该第一集电层与该第二集电层是该电能供应单元的封装构件。

14.如权利要求13所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该电能供应单元还包含有:

该第一集电层；

该第二集电层，其相对于该第一集电层设置；

一封装层，其夹设于该第一集电层与该第二集电层之间，该封装层与该第一集电层及该第二集电层形成一与外在环境隔离的封围空间；

一第一活性材料层，其设置于该封围空间内并且与该第一集电层电性连接；

一第二活性材料层，其设置于该封围空间内并且该第二集电层电性连接；以及

一中间层，其设置于该封围空间内，并且夹设于该第一活性材料层与该第二活性材料层之间。

15.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，多个该导热件以阵列图案型态嵌设于该柔性绝缘层。

16.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，多个该导热件以放射状型态嵌设于该柔性绝缘层。

17.如权利要求1所述的具有散热结构的电能供应组件，其特征在于，该柔性绝缘层设置于该电能供应单元群组具较大面积的外表面。

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