一种复合电芯及电化学储能器件制造技术

本实用新型专利技术提供一种复合电芯及电化学储能器件。该复合电芯包括电芯主体，所述电芯主体表面上覆盖有多孔相变材料层。该复合电芯具有较好的散热性能和较好的电解液保持能力。

【技术实现步骤摘要】
一种复合电芯及电化学储能器件
本技术属于电池领域，具体涉及一种复合电芯及电化学储能器件。
技术介绍
锂离子电池由于具有高放电电压、高能量密度、高功率密度以及良好的循环性能，已经在手机、相机、手提电脑等便携式电子设备中得到广泛应用，也是新一代混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)的优秀动力源。然而，锂离子电池在充放电的过程中，容易产生热量，而产生的热量如果不能及时散出，不仅会降低电池的容量，还有可能因为高温触发电池内部的放热反应，造成热失控，引发火灾、爆炸等危险，因此为了提高锂离子电池的安全性，提高散热非常必要。目前对锂离子电池的散热主要体现在两个方面，一方面是从电池本身来改善，主要是通过锂电池材料配方或电解液等成分，以及锂电池结构优化，针对单电池及电池模组自行散热；另一方面是借助外界的冷却方式来对电池进行散热处理，针对电池应用环境所做的电池热管理。申请号为201310292980.2的专利公开了一种超轻聚合物锂离子电池，其结构为碳纳米纸负极和碳纳米纸正极中间夹层隔膜，多层交替叠放或呈卷绕叠放，聚合物电解质均匀分布与电池内，并充分渗透到碳纳米纸正负极的网格结构中。申请号为201510223913.4的专利公开了一种在锂离子电池中使用柔性石墨纸替代铝箔和铜箔，作为负载电极材料活性物质的集流体的方法。申请号201610672133.2的专利公开了一种锂电池用导热铝塑复合膜极其制造方法，对基底材料的双面进行预处理、在基底材料经过预处理的一面涂覆涂料，在铝箔表面进行水洗、涂敷上钝化阻隔层和下钝化阻隔层、上粘合层和下粘合层，使铝塑膜拥有良好的导热性能。
技术实现思路
本技术一方面提供一种复合电芯，包括电芯主体，所述电芯主体上覆盖有多孔相变材料层。相比于致密无孔相变材料层，多孔相变材料层具有与电解液具有更大的接触面积，因而散热性能更好。另外，多孔相变材料层能还能够在孔中存储电解液，避免电解液流失，起到提高电池保液量的作用。另外，多孔相变材料层还具有较低的密度，能够降低电池的质量，提高电池的能量密度。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层具有海绵状的多孔结构。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层具有毛细多孔结构。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层上有孔径为1～100μm的孔，例如1～50μm的孔，例如1～20μm的孔，例如1～10μm的孔。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层的孔隙率为10％以上，例如20～70％，例如30～60％。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层的厚度为20～500μm，例如20～300μm，例如20～100μm。多孔相变材料可以是“陈立萌,朱孝钦,周新涛,等.多孔基复合相变材料的制备与研究进展[J].材料导报,2016,30(7):127-132.”中记载的任一种多孔基复合相变材料。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层含有石蜡、硬脂酸、二十二烷、正二十二烷、十六烷、正十八烷、聚乙二醇或十四烷醇。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层中含有无机纳米颗粒，例如ZnO、Al2O3、Fe2O3、MgO或SiO2等金属氧化物纳米颗粒，添加量优选为1％～5％。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层中含有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、环氧树脂、酚醛树脂等，含量优选为10％～35％。在一个实施方案中，所述电芯主体为方形(或长方体)，所述多孔相变材料层覆盖于方形(或长方体)未封装裸电芯主体两侧的表面上。在一个实施方案中，所述多孔相变材料层平铺在电芯主体两侧表面，多孔相变材料层厚度优选为5～40μm，宽度优选比电芯主体宽度小2～10mm，长度优选比不含极耳的电芯主体长度小2～10mm。在一个实施方案中，所述电芯主体包括正极、负极和隔膜，隔膜位于正极和负极之间。在一个实施方案中，所述电芯主体是为卷绕结构或叠片结构。例如电芯主体由电极片卷绕而成或由电极片层叠而成。电极片由正极、隔膜和负极依次层叠而成。本技术一方面提供一种电化学储能器件，包括密封的外壳，所述外壳内有电解液和权利要求1所述的复合电芯，所述复合电芯浸泡在所述电解液中。在一个实施方案中，所述外壳为刚性外壳或软包外壳。在一个实施方案中，电化学储能器件为锂离子电池。在一个实施方案中，本技术的相变材料是指在30～60℃范围(例如40～50℃)内能够发生由固态向液态转变的材料。本技术任一实施方案具有以下一项或多项有益效果：本技术拟采用优化电芯结构的方式来改善散热，相较于配方优化，这种方式操作简单，验证方便，而相比于借助外界冷却，此方法针对电芯本身改善散热，不受限于应用环境，不需要提供额外的散热装置。一个或多个实施方案的复合电芯或电化学储能器件表现出以下一项或多项有益效果：1)较高的充放电比容量；2)较好的倍率性能；3)较高的库伦效率；4)较低的内阻；5)较低的成本；6)较低的电池温度；7)较好的安全性能；8)较高的保液能力(电解液保持能力)；9)较长的循环寿命；10)较好的抗震抗压能力。附图说明图1为实施例1的复合电芯的正视图(a)和侧视图(b)；其中：电芯主体10，多孔相变材料层20；图2为实施例1和对比例1的电池温度随循环周数的变化曲线；图3为实施例2和对比例2的电池温度随循环周数的变化曲线。具体实施方式现在将详细提及本技术的具体实施方案。具体实施方案的例子图示在附图中。尽管结合这些具体的实施方案描述本技术，但应认识到不打算限制本技术到这些具体实施方案。相反，这些实施方案意欲覆盖可包括在由权利要求限定的技术精神和范围内的替代、改变或等价实施方案。在下面的描述中，阐述了大量具体细节以便提供对本技术的全面理解。本技术可在没有部分或全部这些具体细节的情况下被实施。在其它情况下，为了不使本技术不必要地模糊，没有详细描述熟知的工艺操作。当与本说明书和附加权利要求中的“包括”、“装置包括”或类似语言联合使用时，单数形式“某”、“某个”、“该”包括复数引用，除非上下文另外清楚指明。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。实施例1和对比例11.将154g石蜡与40g高分子聚乙烯分别加热到熔融状态，混合并充分搅拌，在125℃温度下恒温保持1h；2.将6g纳米Al2O3缓缓加入上一步的熔融混合物中，搅拌2h；3.将上一步的产物冷却凝固，制成厚度150μm薄片，获得具有多孔结构的相变材料膜，其孔隙率为53.7％，平均孔径为3.36μm；4.以钴酸锂为正极，石墨为负极分别按常规配比制成厚度正负极极片，用隔膜将正负极极片隔开，获得电极片，将电极片以常规方形卷绕锂离子电池制作工艺制成电芯主体；5.将制得的电芯主体分为两类：实施例1的电芯主体的两侧表面覆盖上述的多孔相变材料薄膜。对比例1的电芯主体不覆盖上述多孔相变材料膜。将实施例1和对比例1的电芯用相同的工艺以铝塑膜封装，注入浓度1mol/L的LiFP6乙基碳酸酯(EC)和二甲基碳酸酯(DMC)(体积比为1:1)的电解液，分别获得实施例1和对比例1的软包锂离子电池，电池规格长91mm，宽65mm，厚3.5mm。6.将实施例1和对比例1锂离子电池在3-4.2V电压范围、1500mA电流密度下进行循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合电芯，包括电芯主体，其特征在于，所述电芯主体表面上覆盖有多孔相变材料层；所述相变材料是指在30～60℃范围内能够发生由固态向液态转变的材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合电芯，包括电芯主体，其特征在于，所述电芯主体表面上覆盖有多孔相变材料层；所述相变材料是指在30～60℃范围内能够发生由固态向液态转变的材料。2.根据权利要求1所述的复合电芯，所述多孔相变材料层具有毛细多孔结构。3.根据权利要求1所述的复合电芯，所述多孔相变材料层的孔隙率为10％以上。4.根据权利要求1所述的复合电芯，所述多孔相变材料层上有孔径为1～100μm的孔。5.根据权利要求1所述的复合电芯，所述多孔相变材料层的厚度为20～500μm。6.根据权利要求1所述的复合电芯，所述多孔相变材料层含...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉纯，蒋世用，钟宽，李影，曾庆苑，段科，王晋，陈宝荣，李乾乾，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44