專利名稱：可從內(nèi)部直接導(dǎo)熱到外部進(jìn)行散熱的鋰電池芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰電池芯，特別是一種可從內(nèi)部直接導(dǎo)熱到外部進(jìn)行散熱的鋰電池芯。
背景技術(shù)：
廣義的鋰離子二次電池(以下簡稱鋰電池)主要是由正極、負(fù)極、介于該正負(fù)極之間的隔離膜及電解液所構(gòu)成。隔離膜使正負(fù)極相互分開，彼此不相接觸。同時隔離膜和正負(fù)極具有極多微小孔隙，可讓電解液在正負(fù)極之間循環(huán)。鋰電池具有高能量密度、高功率密度、電容量大及無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，其中的電解液具有可燃性，當(dāng)正負(fù)極活性物質(zhì)于溫度上升之際，會分解并釋放大量熱量，致使鋰電池在不當(dāng)使用情況之下，可能會產(chǎn)生危險(xiǎn)，甚至引起爆炸。鋰電池因不當(dāng)使用所產(chǎn)生的熱，主要可分成兩種形式:一種為正負(fù)端遇上不當(dāng)負(fù)載時，所引起的電池內(nèi)部反應(yīng)，例如過充(充電電壓過高)、過放、外部短路(瞬間大電流)等所產(chǎn)生的熱量會造成電池整體溫度上升；另一種是鋰電池遭受外力，如撞擊、穿刺、壓碎時，會使電池內(nèi)部瞬間局部短路而產(chǎn)生高溫。除了不當(dāng)使用所產(chǎn)生的熱外，鋰電池正常的化學(xué)反應(yīng)也是主要的熱源。當(dāng)鋰電池溫度到達(dá)某一程度時，會引發(fā)鋰電池內(nèi)部材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并放出熱量，若熱量累積速度大于散熱速度，使得溫度繼續(xù)升高，再引發(fā)其它放熱效應(yīng)，將導(dǎo)致鋰電池自行加熱，溫度快速上升。此稱之為熱失控(Thermal Runaway),是鋰電池產(chǎn)生危險(xiǎn)的主要原因。因此,如何除去鋰電池的熱量而避免熱量積存是非常重要的課題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具備散熱機(jī)能的鋰電池芯，可以將內(nèi)部產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至外部進(jìn)行散熱，避免熱量積存，使鋰電池芯得以保持于最佳的工作溫度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
本發(fā)明的鋰電池芯，包含一封裝袋，在該封裝袋內(nèi)收納有正極、負(fù)極、分隔該正負(fù)極的隔離膜及電解液，該封裝袋內(nèi)還設(shè)有至少一散熱片，該散熱片至少有一邊從該封裝袋的一側(cè)突出，該正負(fù)極產(chǎn)生的熱經(jīng)由該電解液傳遞至該散熱片而散發(fā)到該封裝袋外。所述正極由若干正極板組成，負(fù)極由若干負(fù)極板組成，該散熱片可用以置換其中一正極板或負(fù)極板，也可重迭在其中一正極板或負(fù)極板上。所述負(fù)極板的數(shù)目可較正極板的數(shù)目多一片。在較佳的實(shí)施例中，所述鋰電池芯還可配合風(fēng)扇或冷卻系統(tǒng)操作，以持續(xù)從該散熱片除去熱量，提高散熱效率。所述冷卻系統(tǒng)包含一圍繞該散熱片的管路、一圍繞該管路的熱交換器、一使冷卻液在該管路中循環(huán)而吸熱的液體泵，及一將該冷卻液散發(fā)到該熱交換器上的熱量強(qiáng)制驅(qū)散到空氣中的風(fēng)扇。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的功效在于，可將鋰電池芯內(nèi)部產(chǎn)生的熱傳遞至外部進(jìn)行散熱，避免過熱而降低其效能或損壞。至于本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及其它目的與特點(diǎn)參照下面配合圖式的實(shí)施例說明即可完全明白。


圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例主視圖。圖2為沿圖1中2-2線的放大剖面圖。圖3為圖1的部分元件外觀圖。圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例主視圖。圖5為本發(fā)明的第三實(shí)施例主視圖。圖6為本發(fā)明配合冷卻系統(tǒng)操作的平面圖。附圖標(biāo)號:10、鋰電池芯；12、封裝袋；12a、內(nèi)層；12b、中層；12c、外層;14、芯室；16、正極；16a、正極板；16b、正極極耳；18、負(fù)極；18a、負(fù)極板；18b、負(fù)極極耳；20、隔離膜；22、散熱片；30、冷卻系統(tǒng)；32、管路；34、冷卻液；36、熱交換器；38、液體泵；40、風(fēng)扇。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明可從內(nèi)部直接導(dǎo)熱到外部進(jìn)行散熱的鋰電池芯10的平面，圖2為其剖面，圖3為其部分元件的外觀，可供說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，其中有關(guān)上、下、左、右的方向以圖1為參考基準(zhǔn)。該鋰電池芯10包括一封裝袋12，在該封裝袋12內(nèi)部所界定的芯室14內(nèi)收納有正極16、負(fù)極18、分隔該正負(fù)極的隔離膜20及電解液(圖未示)。所述密封袋12由內(nèi)層12a、中層12b和外層12c三層材料經(jīng)過熱熔接制成袋狀，此三層材料一般采用聚丙烯(PP)、鋁箔和尼龍(Nylon)，但也可為其它適當(dāng)材料，不受上述材質(zhì)所限制。正極16由若干正極板16a組成。負(fù)極18由若干負(fù)極板18a組成。在較佳的實(shí)施例中，負(fù)極板18a的數(shù)量較正極板16a的數(shù)量多一片，以提供化學(xué)反應(yīng)時電解液中往返游離的鋰離子有足夠暫留的空間。當(dāng)正極板16a和負(fù)極板18a數(shù)量相同時，可能造成鋰電池容量難以達(dá)到最佳化匹配而降低部分容量。正極板16a的正極極耳16b和負(fù)極板18a的負(fù)極極耳18b錯開地從封裝袋12的上側(cè)突出于外，供電性連接之用。隔離膜20與正極板16a和負(fù)極板18a上都具有極多微小孔隙(圖未示)，可讓電解液在正極16和負(fù)極18之間循環(huán)。以上所述為鋰電池芯的基本構(gòu)造，屬現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，組成正極16的若干正極板16a中，至少有一正極板16a被換成散熱片22，該散熱片22采用高導(dǎo)熱性的材料，例如銅或鋁等制成，且其右邊從封裝袋12的右側(cè)突出，使正極16和負(fù)極18產(chǎn)生的熱可經(jīng)由電解液傳遞至散熱片22，而散發(fā)到封裝袋12的外部，避免鋰電池芯過熱而降低其效能或損壞。按照相同原理，所述散熱片22也可用來置換其中一負(fù)極板16a，或者在不減少正極板16a和負(fù)極板18a數(shù)量的情況下，將散熱片22重迭在正極板16a或負(fù)極板18a上，不受上述實(shí)施例限制，但這么一來，鋰電池會犧牲部份容量。將若干個鋰電池芯10串連或并聯(lián)在一起，使其達(dá)到所期望的電壓、容量，并附加電池管理系統(tǒng)(BMS)和必要的電路等，再以外殼固定和保護(hù)后，即為可供商業(yè)使用的鋰電池，包括作為電動汽車、油電混合車、電動機(jī)車、電動自行車、船舶、飛機(jī)、不斷電系統(tǒng)(UPS)、電動手工具等產(chǎn)品的儲能和驅(qū)動用電源(瞬間需要較大電流)使用。在室內(nèi)安全區(qū)域使用的場合，也可采開放式，即不使用外殼固定和保護(hù)，以利散熱。需知，本發(fā)明并非限制于上述實(shí)施例，其可為其它不同的型態(tài)。舉例而言，可如圖4所示的鋰電池芯10，使散熱片22的底邊從封裝袋12的底側(cè)突出，抑或如圖5所示的鋰電池芯10，使散熱片22的左右兩邊分別突出封裝袋12的左側(cè)和右側(cè)。簡單的說，除了封裝袋12的上側(cè)以外，散熱片22可從封裝袋12的任何一側(cè)突出，避免和正極極耳16b和負(fù)極極耳18b同處于上側(cè)而造成制造或使用上的不便。第二和第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的主要差異在于散熱片22突出封裝袋12的方向，其余部分完全相同，因此與第一實(shí)施例相同的部分均以相同的符號標(biāo)示，且先前對于第一實(shí)施例的說明也適用于第二和第三實(shí)施例，不再贅述。又，散墊片22還可配合風(fēng)扇(圖未示)實(shí)施。風(fēng)扇的功用是造成一股有力的風(fēng)通過散熱片22，將散發(fā)到散熱片22的熱量強(qiáng)制驅(qū)散到空氣中，藉此提高散熱效率。此外，本發(fā)明還可配合一冷卻系統(tǒng)30操作。如圖6所示，該冷卻系統(tǒng)30包括有管路32圍繞散熱片22的周圍，及在管路32中循環(huán)的冷卻液34(以箭頭表示)，以將散熱片22所散發(fā)的熱吸收。管路32的四周還裝有熱交換器36以促進(jìn)其熱傳遞；該熱交換器36可使多量的冷卻液34隔著管路32與大量空氣互相接觸，使得冷卻液34中的熱量散發(fā)到空氣中。冷卻系統(tǒng)30還具備使冷卻液34在管路32中循環(huán)的液體泵38。如此，在操作時冷卻系統(tǒng)30可持續(xù)由散熱片22除去熱量，確保鋰電池芯10不致于過熱。冷卻系統(tǒng)30的風(fēng)扇40則可造成一股有力的風(fēng)通過熱交換器36，以將冷卻液34散發(fā)到熱交換器36上的熱量強(qiáng)制驅(qū)散到空氣中，提高散熱效率。當(dāng)然，上述實(shí)施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的全部事項(xiàng)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明的申請專利范圍。
權(quán)利要求
1.一種可從內(nèi)部直接導(dǎo)熱到外部進(jìn)行散熱的鋰電池芯，包含一封裝袋，在該封裝袋內(nèi)收納有正極、負(fù)極、分隔該正負(fù)極的隔離膜及電解液，其特征在于，該封裝袋內(nèi)還設(shè)有至少一散熱片，該散熱片至少有一邊從該封裝袋的一側(cè)突出，該正負(fù)極產(chǎn)生的熱經(jīng)由該電解液傳遞至該散熱片而散發(fā)到該封裝袋外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池芯，其特征在于，所述正極由若干正極板組成，所述負(fù)極由若干負(fù)極板組成，所述散熱片用以置換其中一正極板或負(fù)極板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池芯，其特征在于，所述正極由若干正極板組成，所述負(fù)極由若干負(fù)極板組成，所述散熱片重迭在其中一正極板或負(fù)極板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋰電池芯，其特征在于，所述負(fù)極板的數(shù)目較所述正極板的數(shù)目多一片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鋰電池芯，其特征在于，其中散發(fā)到所述散熱片的熱量被一風(fēng)扇強(qiáng)制驅(qū)散到空氣中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鋰電池芯，其特征在于，所述散熱片又配合一冷卻系統(tǒng)操作，該冷卻系統(tǒng)包含一圍繞所述散熱片的管路、一圍繞該管路的熱交換器，及一使冷卻液在該管路中循環(huán)而吸熱的液體泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰電池芯，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)又包含一將所述冷卻液散發(fā)到所述熱交換器上的熱量強(qiáng)制驅(qū)散到空氣中的風(fēng)扇。
全文摘要
一種可從內(nèi)部直接導(dǎo)熱到外部進(jìn)行散熱的鋰電池芯，包含一封裝袋，在該封裝袋內(nèi)收納有正極、負(fù)極、分隔該正負(fù)極的隔離膜及電解液，該封裝袋內(nèi)還設(shè)有至少一散熱片，該散熱片至少有一邊從該封裝袋的一側(cè)突出，該正負(fù)極產(chǎn)生的熱經(jīng)由該電解液傳遞至該散熱片而散發(fā)到該封裝袋外，避免鋰電池芯過熱而降低其效能或損壞。另外，該鋰電池芯可配合風(fēng)扇或冷卻系統(tǒng)操作，以持續(xù)從該散熱片除去熱量，提高散熱效率。
文檔編號H01M10/50GK103165952SQ20111040923
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者王清風(fēng) 申請人:樂榮工業(yè)股份有限公司