一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯制造技术

本实用新型专利技术涉及锂电池散热技术领域，公开了一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯，密封式热管理结构包括相变材料层和高分子薄膜，高分子薄膜包覆在相变材料层外形成密封结构。锂离子电池电芯包括电极片和密封式热管理结构，密封式热管理结构粘结于电极片的电极集流体的空白表面上，可设置任意数目及位置。本实用新型专利技术提出了一种密封式热管理结构，其设于锂电池电芯内部进行散热工作时，相变材料不会与电池电芯及电解液接触，因而不仅能够提高电芯内结构的热传导，达到更好的散热效果，并且有效增加了热管理结构自身的工作循环次数和使用寿命，同时有效避免因相变材料物质的干扰导致的电池储能特性衰减或安全隐患，有效保障电池安全性。池安全性。池安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯


[0001]本技术涉及锂电池散热
，特别是涉及一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯。

技术介绍

[0002]在锂离子电池使用中，由于单体电芯自身具有一定的内阻，在输出电能的同时会产生一定的热量，使得自身温度变高，当自身温度超出其正常工作温度范围间时，有涨液，爆炸等风险，会大大影响电池的性能和寿命。因此，电池和电芯的及时散热显得尤为重要。
[0003]由于散热的重要性，锂离子电池一般配套有热管理系统，现有的主流热管理系统的种类包括：直冷系统、冷却液冷却系统、空气冷却系统和相变材料冷却系统。
[0004]相变材料冷却系统作为一种被动热管理系统，由于具有高效，紧凑和轻便的特点，近年来越来越受到人们的重视。相变材料以潜热的形式存储热量，在几乎恒定的温度下从固态到液态或液态到气态发生相变。
[0005]现有技术的相变材料冷却系统一般将相变散热材料直接涂覆在电芯极片上，相变散热材料直接和极片以及电解液接触。这种结构存在以下缺点：
[0006](1)相变散热材料中常含有石蜡等有机化合物，易溶解于锂离子电池的有机电解液，导致相变散热材料无法维持其机械强度和形貌，从而导致相变散热材料快速失效；
[0007](2)相变散热材料直接接触电芯，导致相变散热材料随着电芯上电压的变化而发生相应化学反应，从而导致相变散热材料失效；
[0008](3)相变散热材料溶解于电解液，电芯被相变散热材料覆盖后，影响电芯本身的储能特性，甚至出现安全隐患。
[0009]因此，现有技术亟待改进。

技术实现思路

[0010]本技术的目的是：本技术提供了一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯，以解决现有技术的相变散热材料直接涂覆在电芯极片上导致相变散热材料容易失效以及影响电池性能及安全的技术问题。
[0011]为了实现上述目的，本技术提供了一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯，包括：
[0012]相变材料层；
[0013]高分子薄膜，其包覆在所述相变材料层外形成密封结构。
[0014]本申请一些实施例中，所述高分子薄膜为流延聚丙烯膜。
[0015]本申请一些实施例中，所述高分子薄膜的厚度为20－100μm。
[0016]本申请一些实施例中，所述相变材料层包括膨胀石墨与相变材料，所述膨胀石墨为微观多孔结构。
[0017]本申请一些实施例中，所述相变材料由LiNO3·
3H2O、NH4NO3和水组成，其中所述
LiNO3·
3H2O的含量为55－70wt％，所述NH4NO3的含量为27－40wt％。
[0018]本申请一些实施例中，所述相变材料由LiNO3·
3H2O、Mg(NO3)2·
6H2O和KNO3组成，其中所述LiNO3·
3H2O的含量为55－67wt％，所述Mg(NO3)2·
6H2O的含量为17－31.5wt％，所述KNO3的含量为12－18.6wt％。
[0019]本申请一些实施例中，所述相变材料由LiNO3·
3H2O、Mg(NO3)2·
6H2O和NaNO3组成，其中所述LiNO3·
3H2O的含量为60－72wt％，所述Mg(NO3)2·
6H2O的含量为19－31wt％，所述NaNO3的含量为1.9－8.6wt％。
[0020]本申请一些实施例中，所述相变材料由Mn(NO3)2·
6H2O、Na2SO4·
10H2O和KF组成，其中所述Mn(NO3)2·
6H2O的含量为18.6－24.7wt％，所述Na2SO4·
10H2O的含量为62.7－86.4wt％，所述KF的含量为2－12wt％。
[0021]本申请一些实施例中，所述相变材料由MgCl2·
6H2O、CaCl2·
10H2O和SrCO3·
6H2O组成，其中所述SrCO3·
6H2O的含量为0－5wt％，其余组分为MgCl2·
6H2O与CaCl2·
10H2O，且MgCl2·
6H2O与CaCl2·
10H2O的质量之比介于0.2－5。
[0022]本申请一些实施例中，所述相变材料为石蜡、CaCl2·
10H2O或Na2SO4·
10H2O中的一种。
[0023]本申请一些实施例中，所述相变材料层为胶囊状。
[0024]本技术还提供一种锂离子电池电芯，包括电极片和如上任一项所述的密封式热管理结构；
[0025]所述电极片包括电极集流体和电极材料；所述电极材料涂覆于所述电极集流体上，所述电极集流体上未涂覆所述电极材料的位置为空白表面；
[0026]所述密封式热管理结构粘结于所述电极集流体的空白表面上，所述密封式热管理结构设于所述电极集流体的一端或两端或两端以及相邻的所述电极材料之间。
[0027]本技术实施例一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯与现有技术相比，其有益效果在于：
[0028]本技术提出的一种密封式热管理结构及锂离子电池电芯，其设于锂电池电芯内部进行散热工作时，相变材料不会与电池电芯及电解液接触，因而相变材料不会参与电池内的电化学反应，并且避免了在电芯或电解液中引入新的化合物(相变材料中的物质)。因此，本技术的密封式热管理结构不仅能够提高电芯内结构的热传导，达到更好的散热效果，并且有效增加了热管理结构自身的工作循环次数和使用寿命，同时有效避免因相变材料物质的干扰导致的电池储能特性衰减或安全隐患，有效保障电池安全性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本技术实施例一种密封式热管理结构的结构示意图；
[0031]图2是现有技术锂离子电池电芯的电极片的平铺状态示意图；
[0032]图3是现有技术锂离子电池电芯的电极片的卷绕状态示意图；
[0033]图4是一端设有密封式热管理结构的电极片的平铺状态示意图；
[0034]图5是一端设有密封式热管理结构的电极片的卷绕状态示意图；
[0035]图6是一端设有密封式热管理结构的电极片的卷绕状态示意图；
[0036]图7是两端设有密封式热管理结构的电极片的平铺状态示意图；
[0037]图8是两端设有密封式热管理结构的电极片的卷绕状态示意图；
[0038]图9是两端及电极材料之间均设有密封式热管理结构的电极片的平铺状态示意图；
[0039]图10是两端及电极材料之间均设有密封式热管理结构的电极片的卷绕状态示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种密封式热管理结构，其特征在于，包括：相变材料层；高分子薄膜，其包覆在所述相变材料层外形成密封结构。2.根据权利要求1所述的密封式热管理结构，其特征在于，所述高分子薄膜为流延聚丙烯膜。3.根据权利要求1或2所述的密封式热管理结构，其特征在于，所述高分子薄膜的厚度为20－100μm。4.根据权利要求1所述的密封式热管理结构，其特征在于，所述相变材料为石蜡、CaCl2·
10H2O或Na2SO4·
10H2O中的一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明飞，饶睦敏，陈正鹏，董江波，
申请(专利权)人：广东能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：