CN218602553U - 可提高散热效果的电池设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可提高散热效果的电池设备，包括多个电池芯、多个上散热板及多个下散热板。各个上散热板相互平行，并于相邻的两个上散热板之间形成上散热通道。各个下散热板也是相互平行，并于相邻的两个下散热板之间形成下散热通道。上散热板及下散热板层叠设置，其中上散热板及下散热板不相互平行。电池芯设置在上散热通道及下散热通道内，其中电池芯的一侧位于上散热通道，而电池芯的另一侧则位于下散热通道。上散热通道及下散热通道用于引导冷却气流，使得冷却气流接触电池芯，并降低电池芯的温度。

Description

可提高散热效果的电池设备

技术领域

本实用新型涉及一种可提高散热效果的电池设备，可将冷却气流引导至电池芯，并降低电池芯的温度。

背景技术

可重复充电电池主要包括镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、锂高分子电池，锂离子电池具有能量密度高、操作电压高、使用温度范围大、无记忆效应、寿命长、可多次充放电等优点，并被广泛的使用在可携式电子产品如手机、笔记型电脑、数位相机等，近年来更扩及汽车领域。

锂离子电池的电池芯(Cell)的构造主要包括正极材料、电解液、负极材料、隔离层及壳体，其中隔离膜将正极材料及负极材料隔开以避免短路，而电解液则设置在多孔隙的隔离膜中，并作为离子电荷的传导工作。壳体用于包覆上述的正极材料、隔离膜、电解液及负极材料，一般而言壳体通常由金属材质所制成。

锂离子电池的最佳工作温度约为15℃到35℃，过低或过高的工作温度都可能会影响锂离子电池的正常使用。具体而言，当温度太低时会造成锂离子电池内阻增大及放电能力降低，严重时更可能造成锂离子电池产生的电压无法驱动电子装置或汽车。当温度过高时，则可能减少锂离子电池的使用寿命，更可能会导致锂离子电池的发生热失控(ThermalRunway)，进而产生火焰并喷发出高热可燃物质。

实用新型内容

本实用新型一目的，在于提供一种可提高散热效果的电池设备，包括多个电池芯、多个上散热板及多个下散热板。各个上散热板相互平行，并于相邻的两个上散热板之间形成上散热通道。各个下散热板也是相互平行，并于相邻的两个下散热板之间形成下散热通道。

上散热板及下散热板层叠设置，且上散热板及下散热板相交。电池芯设置在上散热通道及下散热通道内，其中电池芯的一侧位于上散热通道，而另一侧则位于下散热通道。在电池设备正常工作时，冷却气流会沿着上散热通道及下散热通道流动，其中上散热通道及下散热通道内的冷却气流会分别接触电池芯的上下两侧，以降低电池芯的温度。

当电池设备的电池芯发生热失控时，由热失控的电池芯喷出的高热可燃物质会经由上散热通道或下散热通道排出电池设备，以避免电池设备内蓄积了过多的热量，而导致其他电池芯发生热失控。

此外当电池设备内相邻的电池芯一起发生热控时，两个电池芯喷出的高热可燃物质会分别经由不同的上散热通道或下散热通道排出电池设备，以提高将高热可燃物质导出电池设备的效率。

为了达到上述的目的，本实用新型提出一种可提高散热效果的电池设备，包括：多个电池芯；多个上散热板，各个上散热板相互平行，并于相邻的两个上散热板之间形成上散热通道，而电池芯沿着上散热通道排列；及多个下散热板，各个下散热板相互平行，并于相邻的两个下散热板之间形成下散热通道，而电池芯则沿着下散热通道排列，其中上散热板及下散热板层叠设置，且上散热板与下散热板相交。

在本实用新型至少一实施例中，可提高散热效果的电池设备还包括一防火过滤层，位于风扇装置的进风侧。

进一步地，可提高散热效果的电池设备还包括至少一固定架，用于固定多个电池芯的位置。

优选地，同一个上散热通道内相邻的电池芯的电极相反。

优选地，同一个下散热通道内相邻的电池芯的电极相反。

优选地，电池芯的一侧位于上散热通道，而另一侧则位于下散热通道。

优选地，上散热板包括至少一第一凹陷部，而下散热板则包括至少一第二凹陷部，电池芯的一侧位于上散热通道，并接触上散热板的第一凹陷部，而电池芯的另一侧则位于下散热通道，并接触下散热板的第二凹陷部。

优选地，上散热通道相互平行，而下散热通道也是相互平行。

优选地，上散热通道及下散热通道相交。

优选地，上散热板及下散热板由金属材质所制成。

进一步地，可提高散热效果的电池设备还包括多个导电片连接位于不同上散通道或不同下散热通道内的电池芯，使得电池芯相互串联或并联。

优选地，导电片包括多个导电单元及至少一连接单元，连接单元用于连接导电片，使得相邻的电池芯经由连接单元并联。

优选地，上散热板及下散热板用于隔开经由连接单元并联的电池芯，使得相邻的电池芯分别位于不同的上散热通道及下散热通道内。

附图说明

图1是本实用新型可提高散热效果的电池设备的上层散热板处一实施例的俯视剖面图。

图2是本实用新型可提高散热效果的电池设备的下层散热板处一实施例的俯视剖面图。

图3是本实用新型可提高散热效果的电池设备一实施例的俯视透视图。

图4是本实用新型可提高散热效果的电池设备的上散热板及下散热板一实施例的立体分解示意图。

图5是本实用新型可提高散热效果的电池设备的上散热板及下散热板层叠设置一实施例的立体示意图。

图6是本实用新型可提高散热效果的电池设备的电池芯、上散热板及下散热板一实施例的立体透视图。

图7是本实用新型可提高散热效果的电池设备的电池芯及固定架一实施例的立体示意图。

图8及图9是本实用新型可提高散热效果的电池设备又一实施例的剖面示意图。

图10是本实用新型可提高散热效果的电池设备一实施例的电路连接示意图。

附图标记说明：10-电池设备；11-电池芯；111-热失控电池芯；113-第一电池芯；115-第二电池芯；117-第三电池芯；12-壳体；13-上散热板；131-第一凹陷部；132-上散热通道；14-风扇；15-下散热板；151-第二凹陷部；152-下散热通道；161-冷却气流；163-高热可燃物质；17-导电片；171-导电单元；173-连接单元；19-固定架；191-设置孔；I-电流。

具体实施方式

请参阅图1及图2，分别是本实用新型可提高散热效果的电池设备的上层散热板处一实施例的俯视剖面图及本实用新型可提高散热效果的电池设备的下层散热板处一实施例的俯视剖面图。电池设备10主要包括多个电池芯11、多个上散热板13及多个下散热板15，其中各个电池芯11的一侧连接上散热板13，而另一侧则连接下散热板15。

如图1及图4所示，上散热板13的外观可以是近似长条状的板体，其中各个上散热板13相互平行。相邻的两个上散热板13之间形成上散热通道132，其中各个上散热通道132相互平行。

如图2及图4所示，下散热板15的外观可以是近似长条状的板体，其中各个下散热板15相互平行。相邻的两个下散热板15之间形成下散热通道152，其中各个下散热通道152相互平行。

如图5所示，上散热板13及下散热板15层叠设置，例如上散热板13位于下散热板15的上方，其中上散热板13的底部连接下散热板15的顶部。

如图3及图5所示，上散热板13及下散热板15相交，其中上散热板13及下散热板15不相互平行。上散热通道132与下散热通道152相交，而电池芯11沿着上散热通道132及下散热通道152排列设置。

在本实用新型一实施例中，上散热通道132流体连接下散热通道152，例如上散热通道132及下散热通道152经由电池芯11与上散热板13及下散热板15之间的空间相连通。

如图6所示，电池芯11的一侧位于上散热通道132，而另一侧则位于下散热通道152。例如电池芯11的上半部位于上散热通道132，而电池芯11的下半部则位于下散热通道152。

在本实用新型一实施例中，上散热板13的侧面可设置至少一第一凹陷部131，而下散热板15的侧面则设置至少一第二凹陷部151。电池芯11的部分区域可位于上散热板13的第一凹陷部131及下散热板15的第二凹陷部151内，其中电池芯11的一侧接触上散热板13的第一凹陷部131，而电池芯11的另一侧则接触下散热板15的第二凹陷部151。在本实用新型一实施例中，上散热板13及下散热板15可由金属材质所制成，并可通过热传导的方式由电池芯11吸收热量，以降低电池芯11的温度。

如图1及图2所示，同一个上散热通道132内相邻的电池芯11的电极相反，而同一个下散热通道152内相邻的电池芯11的电极亦相反，例如同一个上散热通道132或同一个下散热通道152内的各个电池芯11的正极及负极交错排列，其中在同一个上散热通道132或同一个下散热通道152内，电池芯11的正极与相邻的电池芯11的负极相邻。

如图3所示，电池设备10包括多个导电片17，并通过导电片17串联及/或并联电池设备10的电池芯11。在本实用新型一实施例中，导电片17用于连接位于不同或相邻上散热通道132的电池芯11，或用于连接位于不同或相邻下散热通道152的电池芯11。

在本实用新型一实施例中，导电片17包括多个导电单元171及至少一连接单元173，其中导电单元171用于串联相邻的电池芯11，而连接单元173则用于连接相邻的导电单元171，例如导电单元171用于串联沿着X方向排列的电池芯11，而连接单元173则用于并联沿着Y方向排列的电池芯11，其中连接单元173可以是保险丝、小电阻或导线。

本实用新型的上散热板13及下散热板15用于隔开沿着Y方向排列并相互并联的电池芯11，使得经由导电片17并联的电池芯11分别位于不同的上散热通道132及下散热通道152内。

如图7所示，电池设备10可包括至少一固定架19，其中固定架19包括多个设置孔191，用于容置及固定电池芯11的位置。在本实用新型一实施例中，固定架19的数量可以是两个，并分别设置在电池芯11的两端，以固定各个电池芯11的位置。

在实际应用时，可先将电池芯11的一端固定在下方的固定架19上，并依序将下散热板15及上散热板13插设在电池芯11之间的间隙内，使得上散热板13迭设在下散热板15上方，而电池芯11则位于上散热通道132及下散热通道152内。将上方的固定架19设置在电池芯11的另一端，而后将导电片17设置在电池芯11上。

在本实用新型一实施例中，如图8所示，可将电池设备10设置壳体12内，并于壳体12的一端设置风扇14。风扇14转动时会将外界的气体输送置壳体12内，并形成冷却气流161。

壳体12内的冷却气流161会分别被上散热板13及下散热板15引导至上散热通道132及下散热通道152，其中冷却气流161会由上散热通道132及下散热通道152的一端进入，并由上散热通道132及下散热通道152的另一端离开。在实际应用时，有部分的冷却气流161可能会在上散热通道132及下散热通道152之间流动。

冷却气流161在进入上散热通道132及下散热通道152时，会与设置在上散热通道132及下散热通道152内的电池芯11接触，并带走电池芯11的热量，以降低电池芯11的温度。

如图9所示，当电池设备10内的电池芯11发生热失控时，由电池芯11喷出的高热可燃物质163及火焰，大部分会沿着上散热通道132或下散热通道152传输。具体而言，上散热板13及下散热板15可用于阻隔电池芯11喷出的高热可燃物质163传送至其他或相邻的上散热通道132及下散热通道152内的电池芯11。

在本实用新型一实施例中，如图9所示，可于多个电池芯11中定义热失控电池芯111、两个第一电池芯113、两个第二电池芯115及两个第三电池芯117，其中第一电池芯113、第二电池芯115及第三电池芯117皆与热失控电池芯111相邻。

如图1所示，热失控电池芯111与第一电池芯113位于同一个上散热通道132内，并与第二电池芯115及第三电池芯117位于不同或相邻的上散热通道132内。

请配合参阅图10所示，图10的九颗电池芯11是图1虚线内的九颗电池芯11的电路图，热失控电池芯111与第一电池芯113及第三电池芯117的正负极设置方向相反，并与第二电池芯115的正负极设置方向相同，其中热失控电池芯111与第二电池芯115经由导电片17的连接单元173并联。具体而言，若热失控电池芯111的正极朝向上方，则第二电池芯115的正极亦朝向上方，而第一电池芯113及第三电池芯117的负极则朝向上方。

在未设置上散热板13及下散热板15的情况下，热失控电池芯111可能会朝相邻的第一电池芯113、第二电池芯115及第三电池芯117喷出高热可燃物质163，并会经由热传导将热量传递至第一电池芯113、第二电池芯115及第三电池芯117，使得第一电池芯113、第二电池芯115及第三电池芯117的温度大幅上升。

此外，热失控电池芯111发生热失控时会形成短路，使得第二电池芯115经由导电片17的连接单元173向热失控电池芯111输出大电流I，导致第二电池芯115的温度进一步升高，并大幅提高第二电池芯115发生热失控的机率。具体而言，第二电池芯115受到热失控电池芯111的影响，而发生热失控的机率可能会大于第一电池芯113及第三电池芯117。

本实用新型通过上散热板13及下散热板15隔离经由连接单元173并联的热失控电池芯111及第二电池芯115，使得经由连接单元173并联的电池芯11分别位于不同的上散热通道132及下散热通道152内，以降低热失控电池芯111喷出的高热可燃物质163传递至第二电池芯115，并降低第二电池芯115发生热失控的机率。

此外，由于热失控电池芯111及第二电池芯115位于不同的上散热通道132及下散热通道152，因此即便热失控电池芯111及第二电池芯115一起发生热失控，也可以经由不同的上散热通道123及/或下散热通道152分别引导热失控电池芯111及第二电池芯115喷出的高热可燃物质163。

在本实用新型一实施例中，热失控电池芯111及第二电池芯115的正极分别位于相邻的上散热通道132内，而热失控电池芯111的正极与第一电池芯113的负极位于同一个上散热通道132内。

一般电池芯11的阀门通常设置在正极，因此热失控电池芯111会由位于上方的正极喷出高热可燃物质163，其中大部分的高热可燃物质163会沿着上散热通道132扩散，并与同一个上散热通道132内相邻的第一电池芯113的负极接触。

如图2所示，当第一电池芯113由相邻的热失控电池芯111或喷出的高热可燃物质163吸收热量，并造成第一电池芯113发生热失控时。由于第一电池芯113正极朝向下方，使得热失控的第一电池芯113会由位于下方的正极喷出高热可燃物质163，其中大部分的高热可燃物质163会沿着下散热通道152扩散。

具体而言，热失控电池芯111喷出的高热可燃物质163会喷向上散热通道132，并经由上散热通道132引导并传输到上散热通道132或电池设备10的外部。与热失控电池芯111相邻的第一电池芯113喷出的高热可燃物质163则会喷向下散热通道152，并经由下散热通道152引导并传输到下散热通道152或电池设备10的外部。因此，热失控电池芯111及相邻的第一电池芯113喷出的高热可燃物质163，会分别经由不同的散热通道传送至外部，可提高热失控电池芯111及热失控的第一电池芯113的散热效果，并避免电池芯11发生热失控的连锁反应。

此外，热失控电池芯111的正极虽然与第二电池芯115的正极相邻，但两者分别位于不同的上散热通道132，并被上散热板13隔离。使得热失控电池芯111的正极喷出的高热可燃物质163不会传递到相邻的上散热通道132及相邻的第二电池芯115的正极，可避免第二电池芯115的正极温度过高，而导致第二电池芯115发生热失控。

即便第二电池芯115由热失控电池芯111吸收热量，导致第二电池芯115发生热失控。热失控的第二电池芯115的正极会朝与热失控电池芯111不同的上散热通道132喷出高热可燃物质163，使得热失控电池芯111及相邻的第二电池芯115喷出的高热可燃物质163分别经由不同的上散热通道132传递至外部，以提高散热的效果。

由上述的内容可知，本实用新型的电池设备10在正常使用的状况下，可通过上散热板13及下散热板15引导冷却气流161。冷却气流161会沿着上散热通道132及下散热通道152流动，并与上散热通道132及下散热通道152内的电池芯11接触，以带走电池芯11的热量。

当电池设备10内的电池芯11发生热失控时，上散热板13及下散热板15则可用于引导热失控的电池芯11喷出的高热可燃物质163，并将高热可燃物质163引导至外部。此外，当相邻的电池芯11同时发生热失控时，由相邻的电池芯11喷出的高热可燃物质163，会分别经由不同的上散热通道132或不同的下散热通道152传输至电池设备10的外部，有利于将热失控的电池芯11喷出的高热可燃物质163经由不同的路径快速引导至外部，避免高热可燃物质163长时间累积在电池设备10内，而造成其他电池芯11过热而发生热失控的情形。

在本实用新型上述实施例中，上散热通道132及下散热通道152内仅设置单一排的电池芯11。但在实际应用时，上散热通道132及下散热通道152亦可设置复数排的电池芯11，例如两排的电池芯11，同样可达到本实用新型所述的效果。此外，在本实用新型一实施例中，上散热板13及下散热板15之间的夹角亦可以是90度。

以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型请求保护的范围，即凡依本实用新型权利要求所界定的形状、构造、特征及精神所做的等同变化与修饰，均应包括于本实用新型请求保护的范围内。

Claims (12)

1.一种可提高散热效果的电池设备，其特征在于，包括：

多个电池芯；

多个上散热板，每一所述上散热板相互平行，并于相邻的两个所述上散热板之间形成上散热通道，而所述电池芯沿着所述上散热通道排列；及

多个下散热板，每一所述下散热板相互平行，并于相邻的两个所述下散热板之间形成下散热通道，而所述电池芯则沿着所述下散热通道排列，其中所述上散热板及所述下散热板层叠设置，且所述上散热板与所述下散热板相交。

2.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，还包括至少一固定架，用于固定所述多个电池芯的位置。

3.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，同一个所述上散热通道内相邻的所述电池芯的电极相反。

4.根据权利要求3所述的可提高散热效果的电池设备，其中，其特征在于，同一个所述下散热通道内相邻的所述电池芯的电极相反。

5.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述电池芯的一侧位于所述上散热通道，而另一侧则位于所述下散热通道。

6.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述上散热板包括至少一第一凹陷部，而所述下散热板则包括至少一第二凹陷部，所述电池芯的一侧位于所述上散热通道，并接触所述上散热板的该第一凹陷部，而所述电池芯的另一侧则位于所述下散热通道，并接触所述下散热板的该第二凹陷部。

7.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述上散热通道相互平行，而所述下散热通道也是相互平行。

8.根据权利要求7所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述上散热通道及所述下散热通道相交。

9.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述上散热板及所述下散热板由金属材质所制成。

10.根据权利要求1所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，还包括多个导电片连接位于不同所述上散热通道或不同所述下散热通道内的所述电池芯，使得所述电池芯相互串联或并联。

11.根据权利要求10所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述导电片包括多个导电单元及至少一连接单元，所述连接单元用于连接所述导电片，使得相邻的所述电池芯经由所述连接单元并联。

12.根据权利要求11所述的可提高散热效果的电池设备，其特征在于，所述上散热板及所述下散热板用于隔开经由所述连接单元并联的所述电池芯，使得相邻的所述电池芯分别位于不同的所述上散热通道及所述下散热通道内。

Images