CN218333962U - 一种可散热电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可散热电芯及电池，涉及电池的技术领域，以解决现有技术中叠片电池散热效果差的技术问题。本申请的可散热电芯包括：电芯组件、多个极耳以及多个散热件。其中，电芯组件包括多个堆叠式连接的裸电芯；每个裸电芯均具有相对设置的第一极面与第二极面；极耳分别设于每个第一极面与每个第二极面上；一个散热件与第一极面上的极耳连接；一个散热件与第二极面上的极耳连接。故本申请具有提高电芯内部传热效率与提高持续放电能力的优点。

Description

一种可散热电芯及电池

技术领域

本申请涉及电池的技术领域，具体而言，涉及一种可散热电芯及电池。

背景技术

现有技术中，叠片硬壳电芯是电池的重要结构，其通过可纵向扩展的体积空间在不增加电芯高度的基础上有效增加电池的体积比能量密度。叠片硬壳电芯的裸电芯是两侧出极耳，其极耳为非全极耳，正负极柱和裸电芯极耳通过转接片连接。电池的产热量在电池内部的传递方式是热传导，热传导主要由机械件导热和电解液导热两种方式，其中机械件导热量占比约65％。叠片电池的机械件导热路径通常为JR(电芯)→极耳→极柱→壳体。

由电芯传热机理可知，常见叠片硬壳电芯结构存在以下缺点：受限于电芯能量密度、及转接片入壳工艺等约束，裸电芯两侧通常为裁剪后的非全偏心极耳，被裁掉的极耳宽度约占60％，相当于散热面积减少了60％，即电芯机械件的热传导效率会大大降低、组装后的叠片硬壳电池难以实现6C等高倍率性能目标与快速散热功能，相应电池产品的竞争力也大幅降低。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种可散热电芯及电池，其能够通过电芯双极极耳连接散热件的结构，提高电芯内部传热效率与持续放电能力。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请第一方面提供了一种可散热电芯，包括：电芯组件、多个极耳以及多个散热件。其中，电芯组件包括多个堆叠式连接的裸电芯；每个裸电芯均具有相对设置的第一极面与第二极面；极耳分别设于每个第一极面与每个第二极面上；一个散热件与第一极面上的极耳连接；一个散热件与第二极面上的极耳连接。

于一实施例中，极耳包括第一极耳与第二极耳，一个第一极耳与一个第二极耳沿同一直线方向分布在同一极面上。

于一实施例中，散热件靠近裸电芯的表面上设有安装槽，一个第二极耳容置于一个安装槽内。

于一实施例中，裸电芯设有两个，两个第一极面上的第一极耳对向弯折、且在两个第一极耳之间形成用于容置转接片的连接空位。

于一实施例中，可散热电芯还包括转接片，转接片的一端与多个第一极耳连接，转接片的另一端沿第一极面的边缘弯折后延伸至裸电芯的顶面。

于一实施例中，可散热电芯还包括双极部件，双极部件包括两个极柱，一个极柱与各个第一极面上的第一极耳连接，一个极柱与各个第二极面上的第一极耳连接。

于一实施例中，双极部件还包括端盖，端盖的两端分别通过密封垫与两个极柱连接。

于一实施例中，双极部件还包括连接座，连接座设于端盖上，连接座包括连接底座与底座压板，极柱的一端经由端盖上的连接孔、从连接座的通孔内伸出。

于一实施例中，双极部件还包括安全阀，安全阀包括第一阀盖与第二阀盖，端盖的中央设有安全阀口，第二阀盖设于安全阀口靠近裸电芯的一侧，第一阀盖设于安全阀口远离裸电芯的一侧。

本申请第二方面提供了一种电池，包括本申请第一方面任一实施例的可散热电芯以及壳体，壳体通过散热件与可散热电芯连接。

本申请与现有技术相比的有益效果是：本申请通过设置于裸电芯两侧极耳上的散热件，解决了因实际应用条件限制大面积裁剪裸电芯两侧极耳造成的电池散热性能较差的问题。本申请通过对第一极耳与第二极耳结构与功能性的设计，以较小面积的极耳、散热件以及转接片的配合同时实现极柱的导电功能与电芯的散热功能，在电池电芯的相关零部件组装集成度较高的优势基础上，有效地提高了电芯内部传热效率与电池的持续放电能力，提高了相关产品的竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的电池的结构示意图；

图2为本申请一实施例示出的电池的爆炸示意图；

图3为本申请一实施例示出的可散热电芯的爆炸示意图；

图4为本申请一实施例示出的可散热电芯的局部爆炸示意图；

图5为本申请一实施例示出的双极连接部件的爆炸示意图。

图标：1-电池；200-连接孔；201-端盖；2021-极柱安装座；2022-极柱；2023-密封垫；202-单极组件；203-连接底座；204-底座压板；205-连接座；206-安全阀口；20-双极部件；2100-顶面；2101-第一极面；2102-第二极面；210-裸电芯；211-第一裸电芯；212-第二裸电芯；21-电芯组件；220-连接空位；221-第一极耳；222-第二极耳；22-极耳；230-安装槽；23-散热件；241-连接端；242-转接端；24-转接片；261-第一阀盖；262-第二阀盖；26-安全阀；2-可散热电芯；30-电芯安装口；31-内壁；3-壳体。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

叠片硬壳电芯是未来锂电池的主导力量，其主要具备如下优势：

(1)空间利用率提高；(2)产品可靠性提高：当电芯老化鼓胀时，卷绕方式的电芯易断裂，叠片电芯变形鼓胀更安全稳定；(3)产品性能提升：相较于卷绕方式制造的电池，叠片工艺使电池内阻降低，发热量更小；(4)结构拓展性更好：卷绕工艺制造的电池只能在其高度方向出极耳，而叠片工艺制造的电池可做到两侧出极耳，叠片可通过纵向扩展的体积空间来增加体积比能量密度而不增加电芯高度；(5)生产效率不落后：随着高速叠片机技术快速进步，现叠片速度可达到0.45S/片，其生产效率与卷绕工艺的生产效率水平相当。(6)从裸电芯到组装的集成效率：采用硬壳组装使电池的集成效率提高3％-8％，并且可以搭配多种化学体系，叠片硬壳电池可适用于CTC(Cell To Chassis，电池车身一体化技术)或CTP(Cell To PACK，无模组动力电池包)等新型结构，未来仍将占据主导地位；(7)组装成本降低：采用硬壳组装电池的成本相较于一般电池可以降低8％-15％。

但由于叠片硬壳电池在应用于汽车或其他行业时，因车体结构、安装空间较小或其他因素，电池受到电芯能量密度及转接片入壳工艺等方面限制，裸电芯两侧通常为裁剪后的非全偏心极耳，被裁掉的极耳宽度约占60％，相当于电池的机械散热面积减少了60％，叠片硬壳电芯的散热性能有待提高。

请参照图1，图1为本申请一实施例示出的电池1的结构示意图。如图1所示，本申请提供了一种电池1，包括可散热电芯2以及壳体3。

请参照图2，图2为本申请一实施例示出的电池1的爆炸示意图。如图2所示，壳体3的一端设有电芯安装口30。可散热电芯2包括电芯组件21、多个极耳22以及多个散热件23。两个散热件23分别与电芯组件21两侧的极耳22连接，散热件23用于传导电芯组件21内部产生的热量至壳体3。

于一实施例中，散热件23表面可以设置多个均匀分布的蜂窝状散热结构，如散热凹槽或散热通孔，以在对电芯组件21有效散热的同时减轻自身重量。蜂窝状散热结构的材质可以为铜合金，其外表面通常需要做阳极氧化处理、硬质阳极氧化处理或其他绝缘处理等。

可散热电芯2从电芯安装口30装入壳体3后，散热件23的一端与极耳22采用成熟的焊接方式，如超声波焊接等。散热件23另一端的固定方式有多种，如蜂窝状散热结构的散热件23侧壁与壳体3的内壁31(内侧壁)采用过盈配合，蜂窝状散热结构的散热件23底部直接支撑在壳体3的底部等，散热件23通过上述设计，不会改变原有电芯组件21的结构的安全性与可靠性。

请参照图3，图3为本申请一实施例示出的可散热电芯2的爆炸示意图。请结合图2、图3所示，电芯组件21包括多个堆叠式连接的裸电芯210，本申请中电芯组件21包括两个裸电芯210，分别为第一裸电芯211与第二裸电芯212。每个裸电芯210均具有相对设置的第一极面2101与第二极面2102。极耳22分别设于每个第一极面2101与每个第二极面2102上；一个散热件23与所有裸电芯210的第一极面2101上的极耳22连接；一个散热件23与所有裸电芯210的第二极面2102上的极耳22连接。

于一实施例中，电芯组件21的两端极耳22分别为正极极耳22以及负极极耳22，第一裸电芯211与第二裸电芯212以叠片式堆叠连接在一起时，每个裸电芯210正极一侧伸出的极耳22在同一侧设置，即第一裸电芯211与第二裸电芯212的第一极面2101为正极极面，且在第一裸电芯211与第二裸电芯212连接时两个正极极面(第一极面2101)相邻。同样地，每个裸电芯210负极一侧伸出的极耳22在同一侧设置，即第一裸电芯211与第二裸电芯212的第二极面2102为负极极面，且在第一裸电芯211与第二裸电芯212连接时两个负极极面(第二极面2102)相邻。于本申请其他实施例中，电芯组件21中第一裸电芯211与第二裸电芯212的第一极面2101也可以为负极极面，对应地，第二极面2102为正极极面。

电芯组件21还包括双极部件20，双极部件20包括两个单极组件202、端盖201以及两个连接座205，一个单极组件202通过一个连接座205安装在端盖201的一端，且一个单极组件202通过转接片24与电芯组件21一侧的极面相连。例如，设置于第一裸电芯211与第二裸电芯212的顶面2100上的单极组件202有两个，靠近两个裸电芯210的第一极面2101的单极组件202与第一极面2101上的极耳22通过一个转接片24连接，靠近两个裸电芯210的第二极面2102的单极组件202与第二极面2102上的极耳22通过一个转接片24连接。

请参照图4，图4为本申请一实施例示出的可散热电芯2的局部爆炸示意图。请结合图2至图4，第一极面2101或第二极面2102上的极耳22包括第一极耳221与第二极耳222，一个第一极耳221与一个第二极耳222沿同一直线方向分布在同一极面上。由于裸电芯210设有两个，因此第一裸电芯211与第二裸电芯212堆叠式连接时，两个第一极面2101上的第一极耳221均向其相邻的另一极耳22方向弯折、形成对称式的两个结构；两个第二极面2102上的第一极耳221均向其相邻的另一极耳22方向弯折、形成对称式的两个结构。且在两个裸电芯210连接时，两个第一极耳221之间形成用于容置转接片24的连接空位220。

转接片24的一端为连接端241、连接端241与多个第一极耳221连接，转接片24的另一端为转接端242，即转接片24沿第一极面2101的边缘弯折后延伸至裸电芯210的顶面2100的一端为转接端242，整个转接片24呈L形。转接片24伸入连接空位220的连接端241的一半与第一裸电芯211的第一极耳221连接，转接片24伸入连接空位220的连接端241的另一半与第二裸电芯212的第二极耳222连接。

于本申请实施例中，转接片24基于裸电芯210的数量以及正负两个极面设置为两个，于本申请其他实施例中，转接片24可以基于可散热电芯2结构的不同设为其它数量或其他形状。

于一实施例中，散热件23靠近裸电芯210的表面上设有安装槽230，一个第二极耳222容置于一个安装槽230内，以实现多个相同极面上的第二极耳222与散热件23的连接。每个极面上的第一极耳221与第二极耳222基于转接片24的安全距离考虑相隔一定距离。

由于与转接片24连接的第一极耳221设计为弯折的偏心结构，基于转接片24的安全距离考虑，极耳22在裁剪时在第一极耳221的一侧留下一部分作为第二极耳222，且对第二极耳222做特殊的功能安全底涂处理，使其只导热、不导电、不影响锂离子迁移，然后将这些散热用途的第二极耳222，通过蜂窝状散热结构的散热件23和壳体3直接连接，再由壳体3传导给液冷板的液体从而达到裸电芯210的散热目的。

铜合金的热传导系数为398W/(m·K)，电解液的热传导系数为0.45W/(m·K)，裸电芯210外部的Mylar保护膜的热传导系数为0.34W/(m·K),采用本申请可散热电芯2中的散热结构(散热件23与第二极耳222等相关结构)后，可散热电芯2的导热效率与热管理效果可以得到明显提升。

请参照图5，图5为本申请一实施例示出的双极连接部件的爆炸示意图。请结合图2至如5所示，可散热电芯2的双极部件20包括两个单极组件202，单极组件202包括极柱2022，每个单极组件202均设于两个裸电芯210的顶面2100上且位于电芯组件21的顶部两端，并分别与两个转接片24的转接端242连接。每个单极组件202均通过一个转接片24与电芯组件21同一侧的相同极面上的第一极耳221连接，即一个极柱2022与各个第一极面2101上的第一极耳221连接，另一个极柱2022与各个第二极面2102上的第一极耳221连接。第一极面2101上的极耳22为正极极耳22时，靠近第一极面2101且与第一极面2101上的极耳22连接的极柱2022为正极极柱2022；相应地，第二极面2102上的极耳22为负极极耳22时，靠近第二极面2102且与第二极面2102上的极耳22连接的极柱2022为负极极柱2022。

于一实施例中，双极部件20还包括端盖201以及两个连接座205，端盖201的两端分别各设有一个供极柱2022伸出的连接孔200，于一个连接孔200的一侧设有一个连接座205。连接座205包括连接底座203与底座压板204，连接底座203通过螺钉固定在端盖201上，底座压板204与连接底座203通过二者边缘凸起与凹槽的配合实现连接，且底座压板204与连接底座203的中央均设有容纳极柱2022的通孔。

于一实施例中，双极部件20还包括安全阀26，安全阀26包括第一阀盖261与第二阀盖262，端盖201的中央设有安全阀口206，第二阀盖262设于安全阀口206靠近裸电芯210的一侧，第一阀盖261设于安全阀口206远离裸电芯210的一侧。

单极组件202还包括极柱安装座2021与密封垫2023，极柱2022的一端设于极柱安装座2021上，极柱安装座2021与转接片24的转接端242连接，极柱2022的另一端从密封垫2023内的通孔穿过，经由端盖201上的连接孔200、从连接座205的通孔内伸出或容置于连接座205的通孔内。其中，端盖201两端的连接孔200均通过密封垫2023实现密封。

于一实施例中，双极部件20中的连接座205、端盖201与单极组件202等零部件，除了对极柱2022起到有效导电作用的内芯部分或零件之外，其他部分或零部件均可以设置为绝缘材料或做绝缘处理。

本申请通过设置于裸电芯210两侧极耳22上的散热件23，解决了因实际应用条件限制大面积裁剪裸电芯210两侧极耳22造成的电池1散热性能较差的问题。本申请通过对第一极耳221与第二极耳222结构与功能性的设计，以较小面积的极耳22、散热件23以及转接片24的配合同时实现极柱2022的导电功能与裸电芯210的散热功能，在电池1的相关零部件组装集成度较高的优势基础上，有效地提高了裸电芯210的内部传热效率与电池1的持续放电能力，提高了相关产品的竞争力。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可散热电芯，其特征在于，包括：

电芯组件，所述电芯组件包括多个堆叠式连接的裸电芯；每个所述裸电芯均具有相对设置的第一极面与第二极面；

多个极耳，所述极耳分别设于每个所述第一极面与每个所述第二极面上；

多个散热件，一个所述散热件与所述第一极面上的所述极耳连接；一个所述散热件与所述第二极面上的所述极耳连接。

2.根据权利要求1所述的可散热电芯，其特征在于，所述极耳包括第一极耳与第二极耳，一个所述第一极耳与一个所述第二极耳沿同一直线方向分布在同一极面上。

3.根据权利要求2所述的可散热电芯，其特征在于，所述散热件靠近所述裸电芯的表面上设有安装槽，一个所述第二极耳容置于一个安装槽内。

4.根据权利要求2所述的可散热电芯，其特征在于，所述裸电芯设有两个，两个所述第一极面上的第一极耳对向弯折、且在两个所述第一极耳之间形成用于容置转接片的连接空位。

5.根据权利要求2所述的可散热电芯，其特征在于，所述可散热电芯还包括：

转接片，所述转接片的一端与多个所述第一极耳连接，所述转接片的另一端沿所述第一极面的边缘弯折后延伸至所述裸电芯的顶面。

6.根据权利要求2所述的可散热电芯，其特征在于，所述可散热电芯还包括双极部件，所述双极部件包括：

两个极柱，一个所述极柱与各个所述第一极面上的第一极耳连接，一个所述极柱与各个所述第二极面上的第一极耳连接。

7.根据权利要求6所述的可散热电芯，其特征在于，所述双极部件还包括：

端盖，所述端盖的两端分别通过密封垫与两个所述极柱连接。

8.根据权利要求7所述的可散热电芯，其特征在于，所述双极部件还包括：

连接座，所述连接座设于所述端盖上，所述连接座包括连接底座与底座压板，所述极柱的一端经由所述端盖上的连接孔、从所述连接座的通孔内伸出。

9.根据权利要求7所述的可散热电芯，其特征在于，所述双极部件还包括：

安全阀，所述安全阀包括第一阀盖与第二阀盖，所述端盖的中央设有安全阀口，所述第二阀盖设于所述安全阀口靠近所述裸电芯的一侧，所述第一阀盖设于所述安全阀口远离所述裸电芯的一侧。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括：

权利要求1至9任一项所述的可散热电芯；

壳体，所述壳体通过所述散热件与所述可散热电芯连接。

Images