一种具有散热功能的电池的制作方法

专利检索2022-05-10  2



1.本实用新型属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种具有散热功能的电池。


背景技术:

2.锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多和存储时间长等优点,在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备上得到了广泛使用,并且在电动汽车和电动自行车等电动交通工具,以及储能设施等大中型电动设备方面均有着广泛的应用前景。
3.目前圆柱及方形铝壳型锂离子电池在高倍率放电状态下,电芯具有升温快和电解液分解产气量大等特点,内部产气很难排除,导致产生的气体存在于隔膜与极片之间,使电池内阻增大、产热加快和安全阀起不到作用,极易发生安全问题。
4.按照现有技术的极片制作成电芯,正负极容易对不准导致负极析锂,对容量、循环和安全造成影响,尤其极耳处在大电流时发热严重,导致附近电解液干涸,造成容量损失和内阻增大等问题,从而降低电池性能。
5.cn206236762u公开了一种电池模组,包括电池组件、箱体组件及散热组件;电池组件包括多个单体电池、多个汇流板,单体电池具有外表面,多个单体电池并联成一个电池组,多个电池组串联组成一个电池包;箱体组件包括箱体、与箱体相配合的箱盖、固定于箱体内的挡板,箱体包括底板、一对平行的长侧板及连接一对长侧板的一对平行的短侧板,底板、长侧板及短侧板连接围成收容空间,短侧板开设有与收容空间连通的窗口;挡板包括长挡板及一对短挡板;散热组件包括导热带、风扇及散热板,导热带设置于电池组的单体电池的外表面,风扇设置于短挡板上,散热板固定于短侧板上并与窗口相对。该电池模组通过额外增设散热组件对电池进行散热,增加了生产成本。
6.cn208423046u公开了一种特殊结构的聚合物软包电池极片极耳,包括电池极片本体,所述电池极片本体的底部内侧设置有负极膜,所述电池极片本体与所述负极膜固定连接,所述负极膜的上表面设置有隔离膜,所述负极膜与所述隔离膜固定连接,所述隔离膜的上表面设置有正极膜,所述隔离膜与所述正极膜固定连接;进一步加强正极耳的弯折强度,从而改善正极耳折角和弯折问题,通过设置散热层和散热膜,可以利用散热层和散热膜进行散热工作,防止其内部温度过高烧坏原件。其依然是通过增设散热层和散热膜进行散热,增加生产成本。
7.cn209766564u公开了一种用于电池组的电极片,结构包括盖板、溢气阀、负极板、粘接片、正极板、隔架、碳纤维板、石墨烯片和安装体,所述安装体外壳采用密封方式构成容器结构,表面设有横向安装的盖板。该实用新型将隔架设在正极板与负极板之间,隔板内部空槽结构通过间隔片划分两侧,间隔片具有质轻、耐磨、绝热、隔音和电绝缘等性能,具有缓冲和过滤作用,可供电解液流动,通过接合板与固紧槽保持安装结构的稳定性,顶部卡套嵌于隔板表面,密封板表面两侧设有填充层,对应溢气阀的散热路径,电池过充电过程中产生的热量通过填充层有效排向溢气阀,能够有效提高热扩散效率。但是其存在结构复杂和安
装不便等问题。
8.现有电池的散热均存在设置散热组件、成本高和结构复杂等问题,因此,如何在保证电池具有良好散热性能的情况下,还具有结构简单、成本低和易于制备等特点,成为目前迫切需要解决的问题。


技术实现要素:

9.针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种具有散热功能的电池,通过间隔设置的正极涂料层和负极涂料层,正极片、隔膜和负极片层叠后,无涂料层的集流体即空箔区,多层空箔区的结构具有散热均匀和快速的特点,且空箔区与隔膜之间形成电解液空腔,能够储存电解液,并且有利于气体排出,有效解决电池升温造成的安全问题,并且电池在大倍率充放电循环时,仍能保持较好的一致性,具有容量保持率高和使用寿命长等特点。
10.为达此目的,本实用新型采用以下技术方案:
11.本实用新型提供了一种具有散热功能的电池,所述的具有散热功能的电池包括依次设置的正极片、隔膜和负极片,所述的正极片包括正极集流体,所述正极集流体上间隔设置有正极涂料层,所述负极片包括负极集流体,所述负极集流体上间隔设置有负极涂料层,所述正极涂料层、隔膜与负极涂料层层叠设置,所述正极集流体和隔膜之间,以及负极集流体和隔膜之间均形成电解液空腔,所述正极涂料层的宽度与负极涂料层的宽度不同。
12.本实用新型通过在正极集流体上间隔设置正极涂料层,在负极集流体上间隔设置负极涂料层,层叠后,相邻正极涂料层之间和相邻负极涂料之间形成多层空箔区,具有散热均匀和快速等特点;此外,形成的电解液空腔能够储存电解液,还能够作为排放电池在工作过程中的产气,进一步地,通过正极涂料层宽度和负极涂料层宽度不同,既保证了电池的安全性,同时也使电解液空腔体积的最大化,本实用新型具有结构简单、便于制备和安全性高等特点。
13.需要说明的是,本实用新型对正极涂料层的宽度和负极涂料层的宽度进行解释,例如,正极集流体沿长度方向间隔设置有正极涂料层,且呈竖纹涂布,正极涂料层的宽度方向即与正极集流体的长度方向平行。
14.需要说明的是,本实用新型对正极集流体的材质和负极集流体的材质不做具体要求和特殊限定,本领域技术人员可根据电池设计合理选择正极集流体的材质和负极集流体的材质,例如,正极集流体为铝箔,负极集流体为铜箔。
15.需要说明的是,本实用新型对正极涂料层的间隔距离和负极涂料层的间隔距离不做具体要求和特殊限定,本领域技术人员可根据电池的设计要求合理选择正极涂料层的间隔距离和负极涂料层的间隔距离。
16.需要说明的是,电池中必然包括外壳和电解液等组件,外壳和电解液等组件不是本实用新型的主要创新点,本领域技术人员可根据设计要求或常规选择,合理选择外壳和电解液,本实用新型对电池的其他结构和组件不做具体要求和特殊限定。
17.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述正极涂料层的宽度小于负极涂料层的宽度。
18.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述正极涂料层的宽度为负极涂料层的宽
度的0.5~0.7倍,例如为0.50倍、0.52倍、0.54倍、0.56倍、0.58倍、0.60倍、0.62倍、0.64倍、0.66倍、0.68倍、或0.70倍,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述正极集流体上位于相邻正极涂料层之间设置有正极极耳,所述负极集流体上位于相邻负极涂料层之间设置有负极极耳。
20.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述正极极耳靠近正极涂料层设置。
21.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述负极极耳靠近负极涂料层设置。
22.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述电解液空腔的厚度为0.05~0.15mm,例如,厚度为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.10mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm或0.15,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23.作为本实用新型的一个优选技术方案,层叠状态下,所述正极涂料层的轴线与所述负极涂料层的轴线重合。
24.作为本实用新型的一个优选技术方案,相邻所述正极涂料层之间的距离为50~200mm,例如,距离为50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm或200mm,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25.作为本实用新型的一个优选技术方案,所述的具有散热功能的电池包括圆柱电池或方形电池中的任意一种。
26.示例性地,提供一种上述具有散热功能的电池的制备方法,所述的制备方法具体包括以下步骤:
27.在正极集流体上间隔涂覆正极涂料层形成正极片,在负极集流体上间隔涂覆负极涂料层形成负极片,依次层叠正极片、隔膜和负极片,正极涂料层与负极涂料层重合层叠,由于正极涂料层与负极涂料层的厚度,无涂料层的区域,即空箔区,与隔膜形成电解液空腔;将正极极耳焊接于靠近正极涂料层的正极集流体空箔区上,将负极极耳焊接于靠近负极涂料层的负极集流体空箔区上。
28.本实用新型所述的数值范围不仅包括上述例举的点值,还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本实用新型不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
29.与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
30.本实用新型通过在正极集流体上间隔设置正极涂料层,在负极集流体上间隔设置负极涂料层,层叠后,相邻正极涂料层之间和相邻负极涂料之间形成多层空箔区,具有散热均匀和快速等特点;此外,形成的电解液空腔能够储存电解液,还能够作为排放电池在工作过程中的产气,进一步地,通过正极涂料层宽度和负极涂料层宽度不同,既保证了电池的安全性,同时也使电解液空腔体积的最大化,本实用新型具有结构简单、便于制备和安全性高等特点。
附图说明
31.图1为本实用新型一个具体实施方式中提供的具有散热功能的电池的结构示意图;
32.图2为本实用新型一个具体实施方式中提供的正极片的结构示意图;
33.图3为本实用新型一个具体实施方式中提供的负极片的结构示意图。
34.其中,1

正极集流体;2

负极集流体;3

隔膜;4

正极涂料层;5

负极涂料层;6

电解液空腔;7

正极极耳;8

负极极耳。
具体实施方式
35.需要理解的是,在本实用新型的描述中,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.需要说明的是,在本实用新型的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
38.在一个具体实施方式中,本实用新型提供了一种具有散热功能的电池,如图1所示,所述的具有散热功能的电池包括依次设置的正极片、隔膜3和负极片,如图2所示,正极片包括正极集流体1,正极集流体1上间隔设置有正极涂料层4,如图3所示,负极片包括负极集流体2,负极集流体2上间隔设置有负极涂料层5,正极涂料层4、隔膜3与负极涂料层5层叠设置,正极集流体1和隔膜3之间,以及负极集流体2和隔膜3之间均形成电解液空腔6,正极涂料层4的宽度与负极涂料层5的宽度不同。
39.本实用新型通过在正极集流体1上间隔设置正极涂料层4,在负极集流体2上间隔设置负极涂料层5,层叠后,相邻正极涂料层4之间和相邻负极涂料之间形成多层空箔区,具有散热均匀和快速等特点;此外,形成的电解液空腔6能够储存电解液,还能够作为排放电池在工作过程中的产气,具有结构简单、便于制备和安全性高等特点。
40.进一步地,正极涂料层4的宽度小于负极涂料层5的宽度,更进一步地,正极涂料层4的宽度为负极涂料层5的宽度的0.5~0.7倍。
41.进一步地,正极集流体1上位于相邻正极涂料层4之间设置有正极极耳7,负极集流体2上位于相邻负极涂料层5之间设置有负极极耳8。更进一步地,正极极耳7靠近正极涂料层4设置;负极极耳8靠近负极涂料层5设置。
42.进一步地,电解液空腔6的厚度为0.05~0.15mm。层叠状态下,正极涂料层4的轴线与所述负极涂料层5的轴线重合。相邻正极涂料层4之间的距离为50~200mm。
43.进一步地,所述具有散热功能的电池包括圆柱电池或方形电池中的任意一种。
44.示例性地,提供一种上述具有散热功能的电池的制备方法,所述的制备方法具体包括以下步骤:
45.在正极集流体1上间隔涂覆正极涂料层4形成正极片,在负极集流体2上间隔涂覆负极涂料层5形成负极片,依次层叠正极片、隔膜3和负极片,正极涂料层4与负极涂料层5重
合层叠,由于正极涂料层4与负极涂料层5的厚度,无涂料层的区域,即空箔区,与隔膜3形成电解液空腔6;将正极极耳7焊接于靠近正极涂料层4的正极集流体1空箔区上,将负极极耳8焊接于靠近负极涂料层5的负极集流体2空箔区上。
46.实施例1
47.本实施例提供了一种具有散热功能的电池,基于一个具体实施方式,其中,正极涂料层4的宽度为负极涂料层5的宽度的0.66倍,电解液空腔6的厚度为0.075mm,相邻正极涂料层4之间的距离为150mm,所述具有散热功能的电池为圆柱电池。
48.实施例2
49.本实施例提供了一种具有散热功能的电池,基于一个具体实施方式,其中,正极涂料层4的宽度为负极涂料层5的宽度的0.5倍,电解液空腔6的厚度为0.05mm,相邻正极涂料层4之间的距离为50mm,所述具有散热功能的电池为方形电池。
50.实施例3
51.本实施例提供了一种具有散热功能的电池,基于一个具体实施方式,其中,正极涂料层4的宽度为负极涂料层5的宽度的0.7倍,电解液空腔6的厚度为0.15mm,相邻正极涂料层4之间的距离为200mm,所述具有散热功能的电池为圆柱电池。
52.通过以上实施例,本实用新型通过在正极集流体1上间隔设置正极涂料层4,在负极集流体2上间隔设置负极涂料层5,层叠后,相邻正极涂料层4之间和相邻负极涂料之间形成多层空箔区,具有散热均匀和快速等特点;此外,形成的电解液空腔6能够储存电解液,还能够作为排放电池在工作过程中的产气,具有结构简单、便于制备和安全性高等特点。
53.申请人声明,以上所述仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
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