CN103165952A - 可从内部直接导热到外部进行散热的锂电池芯 - Google Patents

Abstract

一种可从内部直接导热到外部进行散热的锂电池芯，包含一封装袋，在该封装袋内收纳有正极、负极、分隔该正负极的隔离膜及电解液，该封装袋内还设有至少一散热片，该散热片至少有一边从该封装袋的一侧突出，该正负极产生的热经由该电解液传递至该散热片而散发到该封装袋外，避免锂电池芯过热而降低其效能或损坏。另外，该锂电池芯可配合风扇或冷却***操作，以持续从该散热片除去热量，提高散热效率。

Description

可从内部直接导热到外部进行散热的锂电池芯

技术领域

本发明涉及一种锂电池芯，特别是一种可从内部直接导热到外部进行散热的锂电池芯。

背景技术

广义的锂离子二次电池（以下简称锂电池）主要是由正极、负极、介于该正负极之间的隔离膜及电解液所构成。隔离膜使正负极相互分开，彼此不相接触。同时隔离膜和正负极具有极多微小孔隙，可让电解液在正负极之间循环。

锂电池具有高能量密度、高功率密度、电容量大及无记忆效应等优点。然而，其中的电解液具有可燃性，当正负极活性物质于温度上升之际，会分解并释放大量热量，致使锂电池在不当使用情况之下，可能会产生危险，甚至引起***。

锂电池因不当使用所产生的热，主要可分成两种形式：一种为正负端遇上不当负载时，所引起的电池内部反应，例如过充（充电电压过高）、过放、外部短路（瞬间大电流）等所产生的热量会造成电池整体温度上升；另一种是锂电池遭受外力，如撞击、穿刺、压碎时，会使电池内部瞬间局部短路而产生高温。

除了不当使用所产生的热外，锂电池正常的化学反应也是主要的热源。当锂电池温度到达某一程度时，会引发锂电池内部材料产生化学反应并放出热量，若热量累积速度大于散热速度，使得温度继续升高，再引发其它放热效应，将导致锂电池自行加热，温度快速上升。此称之为热失控（Thermal Runaway），是锂电池产生危险的主要原因。因此，如何除去锂电池的热量而避免热量积存是非常重要的课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具备散热机能的锂电池芯，可以将内部产生的热传导至外部进行散热，避免热量积存，使锂电池芯得以保持于最佳的工作温度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的锂电池芯，包含一封装袋，在该封装袋内收纳有正极、负极、分隔该正负极的隔离膜及电解液，该封装袋内还设有至少一散热片，该散热片至少有一边从该封装袋的一侧突出，该正负极产生的热经由该电解液传递至该散热片而散发到该封装袋外。

所述正极由若干正极板组成，负极由若干负极板组成，该散热片可用以置换其中一正极板或负极板，也可重迭在其中一正极板或负极板上。

所述负极板的数目可较正极板的数目多一片。

在较佳的实施例中，所述锂电池芯还可配合风扇或冷却***操作，以持续从该散热片除去热量，提高散热效率。

所述冷却***包含一围绕该散热片的管路、一围绕该管路的热交换器、一使冷却液在该管路中循环而吸热的液体泵，及一将该冷却液散发到该热交换器上的热量强制驱散到空气中的风扇。

本发明的有益效果是：本发明对照现有技术的功效在于，可将锂电池芯内部产生的热传递至外部进行散热，避免过热而降低其效能或损坏。

至于本发明的技术内容及其它目的与特点参照下面配合图式的实施例说明即可完全明白。

附图说明

图1为本发明的第一实施例主视图。

图2为沿图1中2-2线的放大剖面图。

图3为图1的部分元件外观图。

图4为本发明的第二实施例主视图。

图5为本发明的第三实施例主视图。

图6为本发明配合冷却***操作的平面图。

附图标号：10、锂电池芯；12、封装袋；12a、内层；12b、中层；12c、外层；14、芯室；16、正极；16a、正极板；16b、正极极耳；18、负极；18a、负极板；18b、负极极耳；20、隔离膜；22、散热片；30、冷却***；32、管路；34、冷却液；36、热交换器；38、液体泵；40、风扇。

具体实施方式

图1为本发明可从内部直接导热到外部进行散热的锂电池芯10的平面，图2为其剖面，图3为其部分元件的外观，可供说明本发明的技术内容，其中有关上、下、左、右的方向以图1为参考基准。该锂电池芯10包括一封装袋12，在该封装袋12内部所界定的芯室14内收纳有正极16、负极18、分隔该正负极的隔离膜20及电解液（图未示）。所述密封袋12由内层12a、中层12b和外层12c三层材料经过热熔接制成袋状，此三层材料一般采用聚丙烯（PP）、铝箔和尼龙（Nylon），但也可为其它适当材料，不受上述材质所限制。正极16由若干正极板16a组成。负极18由若干负极板18a组成。在较佳的实施例中，负极板18a的数量较正极板16a的数量多一片，以提供化学反应时电解液中往返游离的锂离子有足够暂留的空间。当正极板16a和负极板18a数量相同时，可能造成锂电池容量难以达到最佳化匹配而降低部分容量。正极板16a的正极极耳16b和负极板18a的负极极耳18b错开地从封装袋12的上侧突出于外，供电性连接之用。隔离膜20与正极板16a和负极板18a上都具有极多微小孔隙（图未示），可让电解液在正极16和负极18之间循环。

以上所述为锂电池芯的基本构造，属现有技术。本发明的特点在于，组成正极16的若干正极板16a中，至少有一正极板16a被换成散热片22，该散热片22采用高导热性的材料，例如铜或铝等制成，且其右边从封装袋12的右侧突出，使正极16和负极18产生的热可经由电解液传递至散热片22，而散发到封装袋12的外部，避免锂电池芯过热而降低其效能或损坏。

按照相同原理，所述散热片22也可用来置换其中一负极板16a，或者在不减少正极板16a和负极板18a数量的情况下，将散热片22重迭在正极板16a或负极板18a上，不受上述实施例限制，但这么一来，锂电池会牺牲部份容量。

将若干个锂电池芯10串连或并联在一起，使其达到所期望的电压、容量，并附加电池管理***（BMS）和必要的电路等，再以外壳固定和保护后，即为可供商业使用的锂电池，包括作为电动汽车、油电混合车、电动机车、电动自行车、船舶、飞机、不断电***（UPS）、电动手工具等产品的储能和驱动用电源（瞬间需要较大电流）使用。在室内安全区域使用的场合，也可采开放式，即不使用外壳固定和保护，以利散热。

需知，本发明并非限制于上述实施例，其可为其它不同的型态。举例而言，可如图4所示的锂电池芯10，使散热片22的底边从封装袋12的底侧突出，抑或如图5所示的锂电池芯10，使散热片22的左右两边分别突出封装袋12的左侧和右侧。简单的说，除了封装袋12的上侧以外，散热片22可从封装袋12的任何一侧突出，避免和正极极耳16b和负极极耳18b同处于上侧而造成制造或使用上的不便。第二和第三实施例与第一实施例的主要差异在于散热片22突出封装袋12的方向，其余部分完全相同，因此与第一实施例相同的部分均以相同的符号标示，且先前对于第一实施例的说明也适用于第二和第三实施例，不再赘述。

又，散垫片22还可配合风扇（图未示）实施。风扇的功用是造成一股有力的风通过散热片22，将散发到散热片22的热量强制驱散到空气中，藉此提高散热效率。

此外，本发明还可配合一冷却***30操作。如图6所示，该冷却***30包括有管路32围绕散热片22的周围，及在管路32中循环的冷却液34（以箭头表示），以将散热片22所散发的热吸收。管路32的四周还装有热交换器36以促进其热传递；该热交换器36可使多量的冷却液34隔着管路32与大量空气互相接触，使得冷却液34中的热量散发到空气中。冷却***30还具备使冷却液34在管路32中循环的液体泵38。如此，在操作时冷却***30可持续由散热片22除去热量，确保锂电池芯10不致于过热。冷却***30的风扇40则可造成一股有力的风通过热交换器36，以将冷却液34散发到热交换器36上的热量强制驱散到空气中，提高散热效率。

当然，上述实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的全部事项应视为例示性，而非用以限制本发明的申请专利范围。

Claims (7)

1. 一种可从内部直接导热到外部进行散热的锂电池芯，包含一封装袋，在该封装袋内收纳有正极、负极、分隔该正负极的隔离膜及电解液，其特征在于，该封装袋内还设有至少一散热片，该散热片至少有一边从该封装袋的一侧突出，该正负极产生的热经由该电解液传递至该散热片而散发到该封装袋外。

2. 根据权利要求1所述的锂电池芯，其特征在于，所述正极由若干正极板组成，所述负极由若干负极板组成，所述散热片用以置换其中一正极板或负极板。

3. 根据权利要求1所述的锂电池芯，其特征在于，所述正极由若干正极板组成，所述负极由若干负极板组成，所述散热片重迭在其中一正极板或负极板上。

4. 根据权利要求2或3所述的锂电池芯，其特征在于，所述负极板的数目较所述正极板的数目多一片。

5. 根据权利要求1、2或3所述的锂电池芯，其特征在于，其中散发到所述散热片的热量被一风扇强制驱散到空气中。

6. 根据权利要求1、2或3所述的锂电池芯，其特征在于，所述散热片又配合一冷却***操作，该冷却***包含一围绕所述散热片的管路、一围绕该管路的热交换器，及一使冷却液在该管路中循环而吸热的液体泵。

7. 根据权利要求6所述的锂电池芯，其特征在于，所述冷却***又包含一将所述冷却液散发到所述热交换器上的热量强制驱散到空气中的风扇。

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