CN108475830A - 散热材料、制造散热材料的方法及包括散热材料的电池模块 - Google Patents

Abstract

公开了散热材料、制造散热材料的方法及包括散热材料的电池模块。根据本发明的实施例的散热材料包括：多个泡沫垫构件，该泡沫垫构件被布置成能够缓冲；和石墨构件，该石墨构件包围泡沫垫构件以便于传导热，其中石墨构件被布置以包围该多个泡沫垫构件。

Description

散热材料、制造散热材料的方法及包括散热材料的电池模块

技术领域

本申请要求于2016年8月26日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2016-0109273的优先权，其公开内容通过引用被合并于此。

本发明涉及一种散热材料、一种制造散热材料的方法以及一种包括散热材料的电池模块，并且更具体地，涉及一种能够提高传热效率的散热材料、一种制造散热材料的方法和一种包括散热材料的电池模块。

背景技术

随着对于移动设备的技术发展和需求已经增长，对于作为能源的二次电池的需求已经迅速增长。传统上，镍镉电池或氢离子电池已被用作二次电池。然而，与镍基二次电池相比，由于记忆效应小而可以自由充电和放电的锂二次电池近来已经被广泛使用，并且具有低自放电率和高能量密度。

这种锂二次电池主要使用锂氧化物和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在该电极组件中，各自被涂覆有这种正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板在分隔物置于其间的情况下被布置；以及外部材料，即，电池盒，用于将电极组件与电解质溶液一起密封和存储。

锂二次电池包括正极、负极、其间的分隔物、以及电解质。取决于使用正极活性材料和负极活性材料中的哪一种，可以将锂二次电池划分成锂离子电池(LIB)、聚合物锂离子电池(PLIB)等。通常，这些锂二次电池的电极通过将正极活性材料或负极活性材料涂布在诸如铝或铜的片、网、膜和箔的电流集电器并且之后通过将其干燥而被形成。

另外，尽管在二次电池中能够单独使用一个电池单元，但是多个电池单元可以彼此串联和/或并联使用。当多个电池单元串联和/或并联连接时，产生热，并且有必要将这种热排放到外部。

传统上，已经使用用于通过接触电池单元来传递热的热界面材料(TIM)，但是传统的TIM具有热导率不高的问题。

发明内容

技术问题

本公开被设计以解决相关技术的问题，并且因此本公开旨在提供一种具有相对提高的热传递效率的散热材料、制造散热材料的方法以及包括散热材料的电池模块。

另外，本公开用于提供一种能够在接触期间保持紧密性的散热材料、制造该散热材料的方法以及包括该散热材料的电池模块。

另外，本公开用于提供允许简单且容易操作的散热材料、制造该散热材料的方法以及包括该散热材料的电池模块。

根据以下详细描述可以理解本公开的这些和其他目的和优点，并且根据本公开的示例性实施例将变得更加清楚。而且，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中所示的手段来实现。

技术解决方案

在本公开的一个方面中，提供一种散热材料，包括：多个泡沫垫构件，所述多个泡沫垫构件被设置为能够缓冲；和石墨构件，该石墨构件被构造为包围泡沫垫构件以进行热传导，其中石墨构件被设置为分别包围多个泡沫垫构件。

另外，石墨构件可以被设置为分别包围一对泡沫垫构件，使得石墨构件的两个侧端中的一个包围一对泡沫垫构件中的任一个，并且石墨构件的两个侧端中的另一个包围一对泡沫垫构件中的另一个。

另外，一对泡沫垫构件可以彼此间隔开。

另外，石墨构件的两个侧端可以分别在相对于虚拟水平线的相同方向上包围泡沫垫构件，或者分别在相对于虚拟水平线的相反方向上包围泡沫垫构件。

在本公开的另一方面中，还提供一种制造散热材料的方法，该方法包括：提供能够缓冲的多个泡沫垫构件；提供用于热传导的石墨构件以分别包围多个泡沫垫构件；以及对包围多个泡沫垫构件的石墨构件的指定部分进行挤压以热压缩所述指定部分。

另外，在本公开的另一方面中，还提供了一种制造散热材料的方法，该方法包括：(a)提供能够缓冲的一对泡沫垫构件；和(b)提供用于热传导的石墨构件使得石墨构件的两个侧端分别包围一对泡沫垫构件。

另外，操作(b)可以包括提供石墨构件，使得石墨构件的两个侧端分别在相对于虚拟水平线的相同方向上包围泡沫垫构件，或者分别在相对于虚拟水平线的相反方向上包围泡沫垫构件。

在本公开的另一方面中，还提供一种电池模块，包括：电池单元；散热板，该散热板被构造为耗散电池单元的热；以及散热材料，该散热材料介于电池单元和散热板之间。

有益效果

在本公开的实施例中，因为石墨构件被设置为包围多个泡沫垫构件，所以热传导路径可以增加并且因此可以相对提高热传导率。

另外，因为使用能够缓冲的泡沫垫构件，所以在接触期间可以维持紧密性。

另外，因为散热材料以附接类型被组合，所以简单和容易的工作是可能的。

附图说明

图1是普通传热材料的示意性透视图。

图2是根据本公开的实施例的传热材料的示意性透视图。

图3是图示布置在发热单元之间的根据本公开的实施例的散热材料的示意图。

图4是示出根据本公开的实施例的散热单元的温度变化的实验曲线图。

图5图示根据本公开的第一实施例的制造散热材料的过程。

图6图示根据本公开的第二实施例的制造散热材料的过程。

图7图示根据本公开的第三实施例的制造散热材料的过程。

图8是根据本发明实施例的包括散热材料的电池模块的局部横截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。

在描述之前，应理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般的和字典的含义，而是根据发明人被允许为最佳解释适当定义术语的原则基于对应于本发明的技术方面的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是为了图示的目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下可以做出其他等同物和修改。

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的实施例的散热材料、制造散热材料的方法以及包括散热材料的电池模块。在附图中，为了描述的方便和清楚，每个元件或构成该元件的特定部分的尺寸被放大、省略或示意性地示出。因此，每个部件的大小可能不完全反映实际大小。在判断相关的已知功能或结构的详细描述可能不必要地模糊本公开的要旨的情况下，将省略这样的解释。

如在说明书中使用的术语“组合”或“连接”可以不仅指的是一个构件和另一个构件直接组合或直接连接的情况，而且还指的是一个构件经由连接构件间接与另一个部件组合或间接连接的情况。

本说明书中的散热材料可以被用于释放从诸如电子部件和使用电子电路的产品的各种物体产生的热。然而，为了便于描述，本实施例的散热材料将主要在电池模块中使用散热材料的情况下进行描述。但是，应注意的是，散热材料的使用范围不限于电池模块。

图1是普通传热材料的示意性透视图，图2是根据本公开的实施例的传热材料10的示意性透视图，图3是图示根据本公开的实施例的散热材料10布置在发热单元之间的示意图，并且图4是示出根据本公开的实施例的散热单元的温度变化的实验曲线图。

参考图1，传统的传热材料可以通过将导热材料2结合到中央材料1而形成。然而，图1的传热材料可仅有两条能够通过其传递热的路径A和B，这可能导致传热效率相对较低的问题。然而，根据本公开的实施例的散热材料10可以具有超过两个的通过其能够传递热的路径，并且因此与传统传热材料相比可以提高传热效率。在下文中，将详细地描述该构造。

参考图2，根据本公开的实施例的散热材料10可以包括泡沫垫构件100和石墨构件200。

泡沫垫构件100可以被提供用于缓冲并且具有弹性特性。例如，当石墨构件200包围泡沫垫构件100时，泡沫垫构件100可以缓冲石墨构件200免受外力。另外，泡沫垫构件100可以提高或保持接触紧密性。换句话说，例如，当本实施例的散热材料10被用于电池模块时，散热材料10可以布置在电池单元600(参考图8)和散热板700(参考图8)之间。在这种情况下，泡沫垫构件100可以允许石墨构件200与电池单元600和散热板700两者紧密接触。为此目的，泡沫垫构件100可以包括聚氨酯，但不限于此。只要如上所述提高石墨构件200的缓冲和接触紧密性，可以使用各种材料，特别地，各种复合材料。

石墨构件200可以被构造成包围泡沫垫构件100，用于进行热传导。这里，石墨构件200可以被构造成包围多个泡沫垫构件100中的每一个，并且石墨构件200包围所述多个泡沫垫构件100的方式可以改变。另外，该石墨构件200可以被构造成包围图2中的一对泡沫垫构件100a和100b，但是泡沫垫构件100的数量可以改变。换句话说，泡沫垫构件100的数量可以是三个、四个或更多个。但是，为了便于说明，将描述一对泡沫垫构件100的情况。当泡沫垫构件100被设置成一对时，石墨构件200可以被设置为包围一对泡沫垫构件100a和100b中的每一个，并且该石墨构件200的两个侧端中的一端可以包围一对泡沫垫构件100a和100b中的一个，并且石墨构件200的两个侧端中的另一端可以包围一对泡沫垫构件100a和100b中的另一个。这里，石墨构件200的两个侧端可以彼此附接或可以彼此分离。如后面将要描述的，石墨构件200的两个侧端可以在如下构造中被彼此附接，即，其中，一个石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b并且然后其中央部分被热压缩。另外，当一个石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b中的每一个时，一对泡沫垫构件100a和100b可以彼此隔开。参考图2，根据本公开的实施例的散热材料10可以具有四个路径a、b、c和d，并且热能够通过其传递。因此，在与具有用于热传递的两个路径的图1的传统传热材料相比时，能够执行两倍的热传递。如果考虑一个石墨构件200包围三个泡沫垫构件100中的每一个的情况，则通过其能够传递热的路径的数目可以是六个，并且在与图1的传统的热传递材料相比时可存在三倍的热传递。在这方面中，参考图3，根据本公开的实施例的散热材料10可以布置在发热单元和散热单元之间。这里，发热单元可以是包括电池模块的产生热的各种单元或设备。参考图4，示出在图3中示出的条件下每单位时间的散热单元的温度变化的实验结果的曲线图，并且散热单元的高温可以指示为通过散热材料执行高的传热。在图4中，1个卷状物(1Roll)是常规传热材料，2个卷状物(2Rolls)是根据本公开的实施例的散热材料10，并且双重(Dual)是设置有两个图1的传统传热材料的情况。参考图4，在与图1的传统传热材料相比时，根据本公开的实施例的散热材料10显示散热单元的更高的温度。因此，能够理解的是，传热更有效地执行，并且因此在散热材料10中获得高散热效果。与使用两个图1的传统传热材料的情况相比，根据本发明的实施例的散热材料10示出类似的或者略高的散热效果。换句话说，能够看到，与图1的传统传热材料相比，根据本公开的实施例的散热材料10具有显着地提高的散热效果。此外，能够看到，通过使用小面积和/或低成本，与使用两个图1的传统传热材料的情况相比，根据本公开的实施例的散热材料10示出类似或稍高的散热效果。

石墨构件200的两个侧端中的每一个可以被设置为在相对于虚拟水平线的相同或相反的方向上包围泡沫垫构件100。如稍后将描述的，参考图6(b)，石墨构件200的两个侧端210和220中的每一端可以被设置成使得分别以顺时针方向和逆时针方向包围一对泡沫垫构件100a和100b中的每一个。可替选地，参考图7(b)，石墨构件200的两侧端部210和220中的每一端可以被设置成使得在逆时针方向上包围一对泡沫垫构件100a和100b的全部。当然，石墨构件200的两个侧端210和220中的每一端可以被设置成使得在顺时针方向上包围一对泡沫垫构件100a和100b的全部。

在下文中，将描述根据本公开的实施例的散热材料10的操作和效果。

参考图2，根据本公开的实施例的散热材料10可以设置有包围例如一对泡沫垫构件100a和100b的石墨构件200。然后，与常规传热材料相比，散热材料10的传热路径可增加。因此，参考图4，能够得出传热效果被提高。这里，本实施例的散热材料10可以被构造成使得石墨构件200通过各种方法包围多个泡沫垫构件100，并且下面将描述各种方法。

图5图示根据本公开的第一实施例的制造散热材料10的过程。在下文中，将描述根据本公开的第一实施例的制造散热材料10的方法。

首先，参考图5(a)，能够传导热的石墨构件200可以包围能够缓冲的一对泡沫垫构件100a和100b。接下来，当石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b时，热压缩单元300可以热压缩石墨构件200的指定部分，例如，其中央部分，如图5(b)中所图示。这里，热压缩单元300可以不同地设置，并且可以例如是热压缩机。然而，实施例不限于此。

接下来，当如图5(c)中所图示热压缩部分经由热粘带400被附接时，石墨构件200可以被构造成包围一对泡沫垫构件100a和100b中的每一个。以这种方式，可以制造其中一个石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b的散热材料10。这里，在一个石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b之后，一对泡沫垫构件100a和100b的横截面形状可以形成为各种形状，诸如正方形、三角形、圆形和椭圆形。

图6图示根据本公开的第二实施例的制造散热材料10的过程。在下文中，将描述根据本公开的第二实施例的制造散热材料10的方法。

首先，参考图6(a)，在其中能够导热的石墨构件200扩散的状态下，能够缓冲的一对泡沫垫构件100a和100b可以例如被放置在石墨构件200的顶侧上。接下来，参考图6(b)，石墨构件200的两个侧端210和220中的每一个可以相对于虚拟水平线沿彼此相反的方向包围一对泡沫垫构件100中的每一个，即，两个侧端210和220中的每一端可以分别沿顺时针方向和逆时针方向包围一对泡沫垫构件100中的每一个。接下来，如图6(c)中所图示，通过使用通常用于各种目的的粘合带500，石墨构件200的两个侧端210和220中的每一端可以粘合到石墨构件200。以这种方式，可以制造其中一个石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b的散热材料10。

图7图示根据本公开的第三实施例的制造散热材料10的过程。在下文中，将描述根据本公开的第三实施例的制造散热材料10的方法。

首先，参考图7(a)，在其中能够热传导的石墨构件200扩散的状态下，能够缓冲的一对泡沫垫构件100a和100b中的一个(100b)例如可以放置在石墨构件200的顶侧上，并且一对泡沫垫构件100a和100b中的另一个(100a)例如可以被放置在石墨构件200的底侧上。接下来，参考图7(b)，石墨构件200的两个侧端210和220的每一端可以相对于虚拟水平线沿相同方向，即，全部沿顺时针方向或全部沿逆时针方向，包围一对泡沫垫构件100中的每一个。接下来，如图7中所图示，石墨构件200的两个侧端210和220中的每一端可以通过使用粘合带500而粘附到石墨构件200。以这种方式，可以制造其中一个石墨构件200包围一对泡沫垫构件100a和100b的散热材料10。

图8是根据本公开的实施例的包括散热材料10的电池模块800的局部横截面图。在下文中，将描述包括根据本公开的实施例的散热材料10的电池模块800。然而，将省略上述散热材料10的描述，这与前述实施例一样。

电池单元600可以包括正电极、分隔物、负电极、活性材料和电解质溶液，并且可以具有能够通过部件之间的电化学反应充电和放电的结构。电池单元600可以容纳在盒(未被图示)中，并且当多个电池单元600分别容纳在多个盒(未被图示)中时，可以提供包括相互堆叠在其上的多个盒的盒组件(未被图示)。因为电池单元600能够产生热，所以必须耗散这种热。为此目的，可以设置散热板700，并且根据本公开的实施例的散热材料10可以布置在电池单元600和散热板700之间以将从电池单元600产生的热传递到散热板700。这里，因为本实施例的散热材料10接触电池单元600和散热板700同时保持电池单元600与散热板700之间的接触紧密性，所以可以提高热传导效率。另外，因为散热材料10能够以附接类型被组合在电池单元600与散热板700之间，所以能够实现简单且容易的操作，并且如果在制造过程中出现问题或损坏，则可以存在简单移除和简单返工的优点。如上所述，因为根据本实施例的散热材料10可以具有比传统传热材料更高的传热效率，所以可具有电池模块800的热在短时间内耗散并且电池模块800的热损坏被防止的效果。

工业实用性

本公开涉及散热材料、制造该散热材料的方法以及包括该散热材料的电池模块，并且更具体地，涉及与二次电池相关的工业。

已经详细地描述了本公开。然而，应理解的是，仅通过说明给出指示本公开的优选实施例的特定示例和详细描述，因为对本领域的技术人员来说，从该详细描述本公开的范围内的各种变化和修改将变得显而易见。

Claims (8)

1.一种散热材料，包括：

多个泡沫垫构件，所述多个泡沫垫构件被设置为能够缓冲；和

石墨构件，所述石墨构件被构造为包围所述泡沫垫构件以进行热传导，

其中，所述石墨构件被设置为分别包围所述多个泡沫垫构件。

2.根据权利要求1所述的散热材料，其中，所述石墨构件被设置为分别包围一对泡沫垫构件，使得所述石墨构件的两个侧端中的一个包围所述一对泡沫垫构件中的任一个，并且所述石墨构件的两个侧端中的另一个包围所述一对泡沫垫构件中的另一个。

3.根据权利要求2所述的散热材料，其中，所述一对泡沫垫构件被彼此间隔开。

4.根据权利要求2所述的散热材料，其中，所述石墨构件的两个侧端分别在相对于虚拟水平线的相同方向上包围所述泡沫垫构件，或者分别在相对于所述虚拟水平线的相反方向上包围所述泡沫垫构件。

5.一种制造散热材料的方法，所述方法包括：

提供能够缓冲的多个泡沫垫构件；

提供用于热传导的石墨构件以分别包围所述多个泡沫垫构件；以及

对包围所述多个泡沫垫构件的所述石墨构件的指定部分进行挤压以热压缩所述指定部分。

6.一种制造散热材料的方法，所述方法包括：

(a)提供能够缓冲的一对泡沫垫构件；和

(b)提供用于热传导的石墨构件，使得所述石墨构件的两个侧端分别包围所述一对泡沫垫构件。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，操作(b)包括提供所述石墨构件，使得所述石墨构件的两个侧端分别在相对于虚拟水平线的相同方向上包围所述泡沫垫构件，或者分别在相对于所述虚拟水平线的相反方向上包围所述泡沫垫构件。

8.一种电池模块，包括：

电池单元；

散热板，所述散热板被构造为耗散所述电池单元的热；以及

根据权利要求1-4中的任一项的散热材料，所述散热材料介于所述电池单元和所述散热板之间。