TW201902019A - 具備陶瓷隔熱紙與散熱通道之電池裝置 - Google Patents

具備陶瓷隔熱紙與散熱通道之電池裝置 Download PDF

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Abstract

一種電池裝置，包含一個界定出一個安裝空間的外殼、數個電池，以及至少一個陶瓷隔熱紙。每一個電池包括一個本體，以及二個連接該本體的電極，該等電池的該等本體上下間隔地設置於該安裝空間。該至少一個陶瓷隔熱紙設置於該等電池間以隔絕該等電池間的熱能傳導。藉由在所述電池間設置一個所述陶瓷隔熱紙來隔絕熱能傳導，當任一電池發生熱失控時，可以透過陶瓷隔熱紙減緩熱擴散到其他電池，從而避免所有電池都發生熱失控的連鎖效應。本發明電池裝置品質佳、使用上穩定、壽命長。

Description

具備陶瓷隔熱紙與散熱通道之電池裝置
本發明是有關於一種電池裝置，特別是指一種軟包電池(pouch cell)裝置。
參閱圖1、2，為台灣專利M296482號專利案提供的一種鋰電池組，包含：一包括一上蓋11與一下蓋12的殼體1、數個設置於該殼體1內的電池2，以及一個具有數個插孔31的集電板3。每一電池2具有二個電極21，該等電極21穿過該集電板3的插孔31後，將電極21彎折連接在一起而使該等電池2電連接，以形成具有所需電壓的鋰電池組。
然而在實務上發現，由於該鋰電池組使用時會產生熱，而該等電池2彼此間為緊密貼合接觸，若該等電池2中有任一個電池2發生熱失控(thermal runaway)現象時，熱能就會快速擴散到其他電池2，造成其他電池2也產生熱失控，如此引起熱失控的連鎖反應，容易造成整個電池組快速升溫、過熱，導致電池組易損壞。
因此，本發明之目的，即在提供一種具有隔熱效果、可減緩熱擴散的電池裝置。
於是，本發明電池裝置，包含一個界定出一個安裝空間的外殼、數個電池，以及至少一個陶瓷隔熱紙。每一個電池包括一個本體，以及二個連接該本體的電極，該等電池的該等本體上下間隔地設置於該安裝空間。該至少一個陶瓷隔熱紙設置於該等電池間以隔絕該等電池間的熱能傳導。
本發明之功效在於：藉由在任兩電池間設置一個所述陶瓷隔熱紙，用於隔絕該等電池間的熱能傳導，當任一電池發生熱失控時，可以透過陶瓷隔熱紙減緩熱擴散到其他電池，從而避免所有電池都發生熱失控的連鎖效應。本發明電池裝置品質佳、使用上穩定、壽命長。
參閱圖3、4，本發明電池裝置的一實施例，包含一外殼4、數個電池5，以及數個陶瓷隔熱紙6。
參閱圖4~7，本實施例的外殼4包括左右間隔相對的一第一殼體41與一第二殼體42、一包覆殼體43、一前板44，以及一後板45。本實施例的外殼4雖然由上述數個元件組裝而成，但實施時也可以將部分元件製作成一體而減少元件數量。
該第一殼體41與該第二殼體42共同界定一位於兩者間的安裝空間40。該第一殼體41與該第二殼體42的結構大致相同，都具有一前後向延伸的側壁411、一連接於該側壁411後端的端壁412、數個自該側壁411內表面朝該安裝空間40突出的承載壁413，以及數個自該側壁411內表面朝該安裝空間40突出且分別位於該等承載壁413下方的間隔壁414。該第一殼體41與該第二殼體42的該等側壁411為左右間隔相對，該等端壁412分別自該等側壁411後端相向延伸。其中，該第一殼體41的該側壁411形成有數個貫穿其內、外壁面且連通該安裝空間40的第一通風口415。於實施上，為增加通風散熱效果，該第二殼體42的該側壁411也可以設置通風口。
該第一殼體41的該等承載壁413與該等間隔壁414為上下穿插設置，每一個間隔壁414與位於其上方相鄰近的該承載壁413共同界定出一個用於供陶瓷隔熱紙6插設的插槽416。相同地，該第二殼體42的該等承載壁413與該等間隔壁414也是上下穿插設置並界定出數個插槽416。每一插槽416為前後向延伸並向後貫通相對應的該端壁412，進而於該端壁412上形成一個出入口417。
該包覆殼體43組裝於該第一殼體41與該第二殼體42外部，並且為四方形殼體，具有兩個直立且分別位於該等側壁411的左右外側的基壁431，以及連接於該等基壁431間且上下間隔的一個頂壁432與一個底壁433。該等基壁431的其中至少一個形成有數個用於通風的第二通風口434，具體來說，本實施例的第二通風口434是形成於該等基壁431中鄰近該等第一通風口415的該基壁431上。該前板44與該後板45分別可拆卸地組裝於該包覆殼體43的前側與後側。該前板44具有一個直立的板部441，以及二上下間隔地安裝在該板部441上並用於電連接該等電池5的導電片442。該後板45形成有數個貫穿其內、外板面且連通該等端壁412上的該等出入口417的第三通風口451。
本實施例的每一電池5包括一大致呈水平板片狀的本體51，以及二個連接於該本體51前端且分別作為正極與負極的電極52。每一電池5為軟包電池 (pouch cell)，該本體51外部利用一鋁塑膜包覆。該等電池5的該等本體51上下間隔地設置於該安裝空間40，該等本體51水平地抵坐在該第一殼體41與該第二殼體42的該等承載壁413上。該等電池5間可以串聯，也可以並聯，或者為部分串聯、部分並聯，可依電池裝置的使用需求來作改良設計。該等電池5間電連接後，再透過該等電極52與該前板44的該等導電片442電連接，以藉由該等導電片442作為整個電池裝置的電力輸出電極。
該等陶瓷隔熱紙6設置於該等電池5的該等本體51間以隔絕該等電池5間的熱能傳導。每一個陶瓷隔熱紙6與相鄰的電池5間未接觸，因此每一陶瓷隔熱紙6與其上方、下方的電池5間皆形成有一個可供散熱的散熱通道60。該等散熱通道60連通該等出入口417。本實施例的陶瓷隔熱紙6主要是由纖維、黏著劑組成，具有輕、薄的優點，方便裁切成預定尺寸，加工上相當方便。較佳地，每一個陶瓷隔熱紙6的厚度為0.8mm~5.2mm，使本發明利用陶瓷隔熱紙6來隔絕熱能的同時，還是能維持電池裝置整體的輕、薄特性。需要說明的是，在本實施例中，任兩個所述電池5間就設有一個所述陶瓷隔熱紙6，因此本實施例整體而言，為了配合電池5數量而設有數個所述陶瓷隔熱紙6，但於實施時，電池5數量可以為兩個，此時只要設置一個所述陶瓷隔熱紙6就可以。
本發明組裝時，先將該等電池5插入該第一殼體41與該第二殼體42間，使該等電池5抵坐在該等承載壁413上，而該等陶瓷隔熱紙6是經由該等出入口417由後往前置入該等電池5間，且每一陶瓷隔熱紙6插設於相對應的該承載壁413與間隔壁414間，每一陶瓷隔熱紙6的左右兩側邊位於相對應的該等插槽416內。後續再裝上該包覆殼體43、該前板44、後板45，就組裝完成該電池裝置。
由於本發明設有該等陶瓷隔熱紙6，具有良好的隔熱、減緩熱擴散的特性，因此當有任一電池5發生熱失控(thermal runaway)現象時，藉由陶瓷隔熱紙6能減緩甚至避免熱失控的該電池5的熱往相鄰的電池5傳導，從而避免引起熱失控的連鎖反應。本實施例的每一個陶瓷隔熱紙6與相鄰的電池5間並未貼合接觸，而是透過該等承載壁413與間隔壁414的厚度來使陶瓷隔熱紙6與電池5間形成空間，也就是形成所述散熱通道60，每一散熱通道60的上下方向尺寸為1mm左右，可以作為電池5熱能逸散的通道，讓電池5熱能可經由散熱通道60往後通過該等出入口417與該後板45的該等第三通風口451向外排出。此外，因電池5使用後會熱膨脹，而散熱通道60可以提供電池5膨脹時所須的空間。本實施例的該第一殼體41形成有該等第一通風口415，該包覆殼體43形成有該等第二通風口434，使電池5的熱也可以自第一通風口415、第三通風口451散熱排出。因此本實施例整體而言，當電池5有熱失控現象時，除了可藉由陶瓷隔熱紙6隔熱外，還可以藉由該等散熱通道60、各個通風口415、434、451與該出入口417的設計，讓電池5熱能往前、往後排出逸散，經過散熱後，就可以使電池5的熱失控現象獲得控制。
綜上所述，藉由在任兩電池5間設置一個所述陶瓷隔熱紙6，用於隔絕該等電池5間的熱能傳導，當任一電池5發生熱失控時，可以透過陶瓷隔熱紙6減緩熱擴散到其他電池5，因此能避免引起所有電池5都發生熱失控的連鎖效應，使電池裝置品質佳、使用上穩定、壽命長。本發明可以應用在UPS(不斷電)儲能系統、電信設備的電力供應、電端系統的電力供應等等，對於產業上的應用有極大的助益。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
4‧‧‧外殼
40‧‧‧安裝空間
41‧‧‧第一殼體
411‧‧‧側壁
412‧‧‧端壁
413‧‧‧承載壁
414‧‧‧間隔壁
415‧‧‧第一通風口
416‧‧‧插槽
417‧‧‧出入口
42‧‧‧第二殼體
43‧‧‧包覆殼體
431‧‧‧基壁
432‧‧‧頂壁
433‧‧‧底壁
434‧‧‧第二通風口
44‧‧‧前板
441‧‧‧板部
442‧‧‧導電片
45‧‧‧後板
451‧‧‧第三通風口
5‧‧‧電池
51‧‧‧本體
52‧‧‧電極
6‧‧‧陶瓷隔熱紙
60‧‧‧散熱通道
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一種已知鋰電池組的一立體分解圖； 圖2是該已知鋰電池組的一不完整的局部剖視圖； 圖3是本發明電池裝置的一實施例的一立體組合圖； 圖4是該實施例的一立體分解圖； 圖5是該實施例的一不完整的側視剖視圖； 圖6是該實施例的一前視剖視圖；及 圖7是一取自圖6的局部放大圖。

Claims (10)

  1. 一種電池裝置，包含： 一個外殼，界定出一個安裝空間； 數個電池，每一個電池包括一個本體，以及二個連接該本體的電極，該等電池的該等本體上下間隔地設置於該安裝空間；及 至少一個陶瓷隔熱紙，設置於該等電池間以隔絕該等電池間的熱能傳導。
  2. 如請求項1所述的電池裝置，其中，該至少一個陶瓷隔熱紙和與其鄰近的每一個電池間形成有一個可供散熱的散熱通道。
  3. 如請求項1所述的電池裝置，其中，該外殼具有兩個間隔相對的側壁，以及數個自該等側壁內表面朝該安裝空間突出並供該等電池抵坐的承載壁。
  4. 如請求項3所述的電池裝置，其中，該等側壁的其中至少一個形成有數個連通該安裝空間的第一通風口。
  5. 如請求項3所述的電池裝置，其中，該外殼還具有數個自該等側壁內表面朝該安裝空間突出且分別鄰近該等承載壁的間隔壁，該等承載壁與該等間隔壁為上下穿插設置，每一個間隔壁與鄰近的承載壁共同界定出一個供該至少一個陶瓷隔熱紙插設的插槽。
  6. 如請求項5所述的電池裝置，其中，該外殼還具有兩個分別自該等側壁相向延伸的端壁，每一個插槽貫通相對應的端壁並於該端壁上形成一個出入口。
  7. 如請求項6所述的電池裝置，其中，該外殼包括間隔相對且結合於該等電池的相反兩側的一個第一殼體與一個第二殼體，該第一殼體具有該等側壁的其中一個與該等端壁的其中一個，該第二殼體具有該等側壁的另一個與該等端壁的另一個。
  8. 如請求項7所述的電池裝置，其中，該外殼還包括一個組裝於該第一殼體與該第二殼體外部的包覆殼體、一個前板，以及一個後板，該包覆殼體具有兩個分別位於該等側壁外側的基壁，以及連接於該等基壁間且上下間隔的一個頂壁與一個底壁，該前板與該後板分別可拆卸地組裝於該包覆殼體的前側與後側。
  9. 如請求項8所述的電池裝置，其中，該等基壁的其中至少一個形成有數個用於通風的第二通風口，該後板形成有數個用於通風的第三通風口。
  10. 如請求項1所述的電池裝置，其中，該至少一個陶瓷隔熱紙的厚度為0.8mm~5.2mm。
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