[go: up one dir, main page]

TWI413291B - 具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組 - Google Patents

具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組 Download PDF

Info

Publication number
TWI413291B
TWI413291B TW99128281A TW99128281A TWI413291B TW I413291 B TWI413291 B TW I413291B TW 99128281 A TW99128281 A TW 99128281A TW 99128281 A TW99128281 A TW 99128281A TW I413291 B TWI413291 B TW I413291B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
battery
electrode
terminal
heat
pole
Prior art date
Application number
TW99128281A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201210110A (en
Inventor
Sen Fa Yeh
Chiou Chu Lai
Jian Chuang Chang
Deng Tswen Shieh
Chich Lun Lo
shu ping Lin
Chun Jui Hung
Li Lun Liu
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Priority to TW99128281A priority Critical patent/TWI413291B/zh
Priority to US12/972,550 priority patent/US9059487B2/en
Publication of TW201210110A publication Critical patent/TW201210110A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI413291B publication Critical patent/TWI413291B/zh
Priority to US14/707,003 priority patent/US9748531B2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/045Cells or batteries with folded plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643Cylindrical cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/562Terminals characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/567Terminals characterised by their manufacturing process by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組
本發明是有關於一種電池,且特別是有關於一種具有均溫與導熱之熱電共同通道結構的電池。
在市面上,不論小至炙手可熱的攜帶式電子產品,或是大至代步用的汽機車,其中均裝設有電池。因此如何能降低電池生產成本,且可提供消費者一個安全且良好的電池,一直是業界努力的目標。
鋰電池因其擁有高功率(輸出)及高能量密度而被廣泛的應用。一般而言,鋰電池內部具有由正極層、隔離層與負極層構成的極卷,其中隔離層使得正極層與負極層不會直接接觸在一塊。此極卷係以層疊或捲繞的方式容納於電池容器中,且在該電池容器填滿電解液之後,該電池容器就被密封,該電池經過起始充電後就可被用以當作一電池。
由於鋰電池充放電時,極卷的每一個位置都會放出熱,而在正極層與負極層之間以及多層堆疊或捲繞的極捲之間的隔離層是熱的阻絕體,因此電池內部的熱將不易散出,而大量的蓄積在極捲內部。而且,由於正極層與負極層的基材是導電材料,因此電池內部的熱會由正極層與負極層傳導,而集結在極捲電流集結點。一般而言,為了能將電流導出以及使電池容器容易密封,極捲電流集結點通常是設置在電池中心,如此將使得大量的熱蓄積在電池中心,導致電池內部的溫度分佈不均。結果電池內部溫度的持續上升,意味者電池熱失控機會增加。一旦電池產生熱失控,最終可能導致電池爆炸。
習知有關於電池散熱的相關技術大多是採用在殼體上設置導熱層或散熱鰭片等方式,以使熱擴散至外部。但是,從電池殼體的外部移走熱,仍無法使電池內部的溫度分佈均勻也無法避免熱集中極捲電流集結點。
本發明提供一種電池及其端蓋組,可以提高電極端子與匯集構件間耦接的可靠度,並避免電池過熱的問題。
本發明提出一種具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,包括多個電池極卷以及二端蓋組。各電池極卷包括中心構件與至少一極片。中心構件的兩端分別具有彎折部。極片至少包括正極層與負極層。極片捲繞在中心構件外部,其中電池極卷並列配置,且兩端的彎折部構成端子設置部。二端蓋組分別設置於端子設置部上。中心構件作為熱與電流的熱電共同通道,熱與電流皆藉由塗佈金屬基材引導至中心構件再引導至電池的端子部位。
在本發明之一實施例中,上述二端蓋組包括極卷組合構件、端子結合構件、電極端子、強度補強塊、端蓋以及墊片組。極卷組合構件設置於電池極卷的一端,以組合電池極卷,極卷組合構件上至少具有一開口,彎折部可穿過開口。端子結合構件、電極端子、強度補強塊、端蓋以及墊片組依序結合於極卷組合構件之上。
在本發明之一實施例中,上述端子結合構件係以螺絲、鉚合或焊接方法固定在極卷組合構件上。
在本發明之一實施例中,上述墊片組、端蓋、強度補強塊以及電極端子係以螺絲、鉚合或焊接方法固定在端子結合構件上。
在本發明之一實施例中,上述墊片組、端蓋以及強度補強塊係以螺絲、鉚合或焊接方法固定在電極端子上。
在本發明之一實施例中,上述墊片組係選自絕緣墊片與氣密墊片所組之族群,且墊片組的材質包括由多層不同高分子材料複合而成的材料。
在本發明之一實施例中,上述電極端子包括導電部以及導熱部。導熱部環繞導電部。
在本發明之一實施例中,上述中心構件包括主體部、第一電極匯集構件、第二電極匯集構件以及第一連接構件。主體部由高導熱材質(高導熱材質的傳導係數高於10 W/mK)構成。第一電極匯集構件與第二電極匯集構件分別設置於主體部的第一端與第二端,第二端與第一端相對。第一連接構件由高導熱絕緣材質(高導熱絕緣材質的傳導係數高於10 W/mK)構成。第一連接構件設置於主體部與第一電極匯集構件之間,以連接第一電極匯集構件與主體部,其中彎折部係設置於第一電極匯集構件與第二電極匯集構件上。
在本發明之一實施例中,上述第二電極匯集構件與主體部是由相同導電材料構成,第二電極匯集構件與主體部是一體成形的單一元件。
在本發明之一實施例中,上述第一連接構件設置有接合槽,且主體部的第一端設置有凸緣,並以焊接、黏接、鉚接或卡筍方式連接於接合槽上。
在本發明之一實施例中,上述電池更包括第二連接構件。第二連接構件由高導熱絕緣材質(高導熱絕緣材質的傳導係數高於10 W/mK)構成。第二連接構件設置於主體部與第二電極匯集構件之間,以連接第二電極匯集構件與主體部。
在本發明之一實施例中,上述第一連接構件與第二連接構件上分別設置有接合槽,且主體部的第二端與第一端分別設置有凸緣,並以焊接、黏接、鉚接或卡筍方式連接於接合槽上。
在本發明之一實施例中,上述第一連接構件與第二連接構件上分別設置有接合槽,且第一電極匯集構件與第二極電極匯集構件分別設置有凸緣,並以焊接、黏接、鉚接或卡筍方式連接於接合槽上。
在本發明之一實施例中,上述正極層具有多個正極導接部,連接至第一電極匯集構件;負極層具有多個負極導接部,連接至第二電極匯集構件。
本發明提出一種電池的端蓋組包括極卷組合構件、端子結合構件、電極端子、強度補強塊、端蓋以及墊片組。極卷組合構件至少具有一開口,以使極卷的端子設置部可穿過開口,其中端子設置部由極卷的中心構件的兩端的彎折部形成。端子結合構件、電極端子、強度補強塊、端蓋以及墊片組依序結合於極卷組合構件之上,其中電極端子包括導電部以及環繞導電部的導熱部。
在本發明之一實施例中,上述端子結合構件係以螺絲、鉚接或焊接方法固定在極卷組合構件上。
在本發明之一實施例中,上述墊片組、端蓋、強度補強塊以及電極端子係以螺絲、鉚接或焊接方法固定在端子結合構件上。
在本發明之一實施例中,上述墊片組、端蓋以及強度補強塊係以螺絲、鉚接或焊接方法固定在電極端子上。
在本發明之一實施例中,上述墊片組係選自絕緣墊片與氣密墊片所組之族群。
在本發明之電池及其端蓋組中,極卷組合構件具有可使端子設置部穿過的開口,而將多個極卷組合在一起。其中,端子設置部例如是由極卷的中心構件的兩端的彎折部形成。電極端子與彎折部連接,且電極端子由導電部以及環繞導電部的導熱部構成。在電池內部,導電和導熱為同一路徑,但利用此電極端子分開導電路徑與導熱路徑。導熱部與電池外部設置的散熱裝置連接,而可以快速的將電池內部的熱量抽走、降低電池組中各電池之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明提出一種電池結構,具有中心構件與端蓋組。
中心構件例如設置於極捲內部。中心構件例如由主體部、電極匯集構件與連接構件所組成。中心構件的主體部由高導熱材質構成;連接構件由高導熱絕緣材質構成;且電極匯集構件由導電材質構成。因此整個中心構件可以快速的導熱,使電池內部的溫度分佈均勻,而可避免熱集中極捲電流集結點。而且,藉由電池外部設置的散熱裝置,也可快速的將電池內部的熱量抽走。此外,中心構件的兩末端亦可以設計成具有彎折部,此彎折部係作為端子連接部,並可以用作為散熱鰭片。
端蓋組例如由極卷組合構件、端子結合構件、電極端子、強度補強塊、端蓋以及墊片組構成。極卷組合構件具有可使端子設置部穿過的開口,而將多個極卷組合在一起。其中,端子設置部例如是由極卷的中心構件的兩端的彎折部形成。電極端子與彎折部連接,且電極端子例如由導電部以及環繞導電部的導熱部構成。在電池內部,導電和導熱為同一路徑,但利用此電極端子分開導電路徑與導熱路徑。導熱部與電池外部設置的散熱裝置連接,而可以快速的將電池內部的熱量抽走、降低電池組中各電池之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
圖1A所繪示為一實施例的電池極卷的中心構件的結構示意圖。圖1B所繪示本發明一實施例的中心構件的結構剖面示意圖。圖1C所繪示本發明另一實施例的中心構件的結構剖面示意圖。圖1B與圖1C所繪示為圖1A中沿A-A線之結構剖面示意圖。在圖1A、圖1B與圖1C中以方形的中心構件為例做說明。
如圖1A所示,電池極卷的中心構件100例如由主體部102、連接構件104、106與電極匯集構件108、110構成。
主體部102由高導熱材質構成,其中高導熱材質的傳導係數高於10 W/mK。主體部102的材質可以是導電材質,也可以是絕緣材質。主體部的材質係選自金屬材質與複合材料(如碳纖複合材料、高分子絕緣導熱複合材料等)所組之族群之其中之一。主體部102的兩端例如設置有凸緣102a、102b。在本發明之一實施例中,如圖1B所示,主體部102內部設有多個開口102c,該些開口102c中填滿吸熱材料102d。在本發明之另一實施例中,如圖1C所示,主體部102內部設有多個毛細孔,且主體部102內部填充有液體或氣體的吸熱材料。
連接構件104、106由高導熱絕緣材質構成,用以分開正、負極兩電極,以避免短路。高導熱絕緣材質的傳導係數高於10 W/mK。連接構件104、106的材質係選自高導熱絕緣塑膠Polyolefin添加奈米碳球、金屬粉末或碳粉等所組之族群之其中之一。連接構件104、106例如設置於主體部102的兩端。連接構件104連接電極匯集構件108與主體部102;連接構件106連接電極匯集構件110與主體部102。連接構件104、106上分別設置有多個接合槽104a、104b、106a、106b。
電極匯集構件108、110由導電材質構成,分別作為正極電極匯集構件與負極電極匯集構件。電極匯集構件108、110的材質係選自銅、鋁、金、鎳與鐵所組之族群之其中之一。電極匯集構件108、110具有連接部108a、110a與彎折部108b、110b。彎折部108b、110b設置成垂直於連接部108a、110a。而且,在連接部108a、110a設置有凸緣108c、110c。
電極匯集構件108、110的凸緣108c、110c以焊接、黏接、鉚接、卡筍等物理方式連接於接合槽104a、106a上。主體部102的凸緣102a、102a以卡筍、焊接、黏接、鉚接等物理方式連於接合槽104b、106b上。
由於本發明之中心構件100的主體部102由高導熱材質構成;連接構件104、106由高導熱絕緣材質構成;且電極匯集構件108、110由導電材質構成。因此整個中心構件100可以快速的導熱,使電池內部的溫度分佈均勻,而可避免熱集中極捲電流集結點。
在上述實施例中,雖然以方型的中心構件為例做說明,但是本發明的中心構件的形狀可以對應電池的形狀以及結構而改變,因此中心構件亦可以為圓柱形等。
在上述實施例中所描述的僅為其中一種連結方式,重要的是連接構件104與電極匯集構件108、主體部102再加上連接構件106與電極匯集構件110組合成一平面式中心捲繞片(中心構件),此中心捲繞片(中心構件)可提供捲繞時的支撐能力,使極片捲繞於其上形成極卷,而此中心捲繞片(中心構件)是可以導電以及導熱的一種裝置。
圖1D所繪示為另一實施例的電池極卷的中心構件的結構示意圖。
如圖1D所示,本發明的中心構件也可以只具有一個連接構件106,其中第二電極匯集構件108與主體部102是一體成型,且由相同導電材料構成。
接著說明本案的電池極卷,圖2所繪示為本發明一實施例的電池極卷的結構示意圖。在圖2中,構件與圖1A相同者給予相同的標號並省略其說明。
如圖2A所示,在電池極卷200具有中心構件100與至少一極片202。中心構件100的結構如圖1A所示。
極片202包括正極層204、隔離層206、負極層208與隔離層210依序堆疊而成。在本實施例中,極片202例如是捲繞設置在中心構件100上。
正極層204例如是表面塗佈有正極活性物質的鋁箔、鎳箔、不鏽鋼箔等金屬箔。正極活性物質包括鋰過渡金屬氧化物,其中就容量或循環特性等平衡觀點而言,例如是鈷酸鋰、磷酸鐵或鋰錳氧等化合物。負極層208例如是表面塗佈有負活性物質的銅箔、鎳箔、不鏽鋼箔等金屬箔。負極活性物質包括碳、鈦、矽或其化合物等材料。於正極層204的一側設有未塗佈有正極活性物質的正極導接部212(留白部分),此正極導接部212連接至匯集構件110。於負極層208的一側設有未塗佈有負活性物質的負極導接部214(留白部分),此負極導接部214連接至匯集構件108。正極導接部212與負極導接部214(留白部分)形成一層層堆疊區域,直接將留白部分多層焊接或鉚接於中心構件的金屬部分(電極匯集構件)。因此正極層204(例如:鋁箔)、負極層208(例如:銅箔)將形成散熱鰭片,經過中心構件金屬部分(電極匯集構件)收集熱電後傳導至端子部位後再用電池外部散熱裝置抽取熱量。中心構件作為熱與電流的熱電共同通道,熱與電流皆藉由塗佈金屬基材引導至中心構件再引導至電池的端子部位。
隔離層206與隔離層210的材質包括有機高分子材料(例如:包含聚丙烯或聚乙烯等之聚烯烴系材料之多孔質膜)或無機材料(例如陶瓷製之不織布等之多孔質膜)。隔離層206與隔離層210可為單層結構亦可為多層結構。
在電池極卷200之結構中,首先將中心構件100卡入捲繞機(圖中未示),再覆上一層隔離層於中心構件100上(圖中未示),將捲繞機之頂端旋轉至少乙圈以上,使該隔離層完全包覆中心構件100,然後在該隔離層間依序加入正極層204、負極層208並開始捲繞,使正極層204、隔離層206、負極層208與隔離層210繼續包覆該中心構件100捲繞成極卷300。另外,於該中心構件100、正極層204、負極層208之間注入電解液(例如鋰離子溶液),而形成導電功能。
在上述實施例的電池極卷200中,在中心構件100兩端設置電極匯集構件108與電極匯集構件110。極片202的正極導接部210與負極導接部214例如分別焊接在電極匯集構件110與電極匯集構件108上,即構成所謂極捲電流集結點。由於整個中心構件100由高導熱材質構成,而可以快速的導熱。因此,在電池內部所蓄積的熱可以經由中心構件100將熱散出。因此,藉由中心構件100可以移走電池內部以及電池電流集結點之熱累積、降低電池組中各電池之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
圖3所繪示為本發明之一實施例的端蓋組的結構示意圖。圖4所繪示為本發明之一實施例的電池的結構示意圖。圖5A至5B所繪示為本發明之一實施例的電池的結構部分示意圖。
如圖3所示,本發明之電池的端蓋組例如由極卷組合構件302、端子結合構件304、電極端子306、強度補強塊308、端蓋310以及墊片組312構成。
極卷組合構件302至少具有開口302a,以使極卷的端子設置部可穿過開口302a。端子設置部由極卷的中心構件的兩端的彎折部形成(如圖2所示)。
電極端子306包括導電部306a以及環繞導電部306a的導熱部306b。電極端子306的材質例如是銅或鋁。強度補強塊308的材質例如是不鏽鋼。
墊片組312係選自絕緣墊片312a、312c與氣密墊片312b所組之族群。墊片組312的材質包括由多層不同高分子材料複合而成的材料。
端子結合構件304、電極端子306、強度補強塊308、端蓋310以及墊片組312依序結合於極卷組合構件302之上。端子結合構件304例如是以螺絲316a、316b固定在極卷組合構件302上。墊片組312、端蓋310、強度補強塊308以及電極端子306例如是以螺絲318a、318b固定在端子結合構件304上。墊片組312、端蓋310以及強度補強塊308例如是以螺絲320a、320b、320c、320d固定在電極端子306上。
如圖4所示,本發明之電池,其組成包括多個電池極卷200、二端蓋組300與外殼體400。在本實施例中,以組合4個極卷200為例作說明,當然也可以視實際需要或設計而組合適當個數的極卷200。
4個極卷200並列配置,以兩個極卷200為一組,且兩端的彎折部以相對的方式配置。這些彎折部構成一個平面區域,而作為端子設置部402。如圖5A所示,端子設置部402(彎折部)的面積遠大於中心構件的截面積,因此可有效的於中心構件和端子連接界面中傳導熱。
然後,利用兩個極卷組合構件302從兩端將電池極卷200組合在一起,電池極卷200的彎折部(端子設置部402)穿過極卷組合構件上的開口302a。
接著,以螺絲將端子結合構件304固定於極卷組合構件302上。在套上外殼體400之後,再利用螺絲、鉚釘或焊接等的物理接合方法將電極端子、強度補強塊、端蓋以及墊片組構成的端子組404結合於極卷組合構件304之上。如圖5B所示,電極端子的面積涵蓋端子設置部402(中心構件的彎折部)面積,電流路徑可以均勻分布在每一極卷中。
在上述實施例的電池中,電極端子的面積涵蓋端子設置部(中心構件的彎折部)面積,電流路徑可以均勻分布在每一極卷中。而且,端子設置部的面積遠大於中心構件的截面積,因此可有效的於中心構件和端子連接界面中傳導熱,而可以降低電池組中各電池之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
在上述實施例中,雖然分別以方型電池與圓筒型電池為例做說明,但是本發明可適用於各種形狀的電池。因此,中心構件的形狀可以對應電池的形狀以及結構而改變。而且,端蓋組的形狀亦可以對應電池的形狀以及結構而改變。
綜上所述,本發明的中心構件由高導熱材質構成,而可以快速的導熱以及均熱。因此,在電池內部所蓄積的熱藉由塗佈活物之基材(銅、鋁箔)為導電與熱量收集的鰭片方式,可以經由中心構件將熱與電流共同導至端子部,再分別或同時進行抽熱或散熱以及導電的功能(熱、電共通道)、可降低電池組中各電池之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
而且,由於電池內部產生的熱大多會集結在極捲的電流集結點(正極匯集構件與負極匯集構件),因此藉由使極捲的電流集結點具有彎折部之設計,彎折部的面積遠大於中心構件的截面積,因此可有效的於中心構件和端子連接界面中傳導熱,而且電極端子的面積涵蓋端子設置部(中心構件的彎折部)面積,電流路徑可以均勻分布在每一極卷中,而可以降低電池內部之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100...中心構件
102...主體部
104、106...連接構件
108、110...電極匯集構件
102a、102b、108c、110c...凸緣
102c、302a...開口
102d...吸熱材料
104a、104b、106a、106b...接合槽
108a、110a...連接部
108b、110b...彎折部
200...電池極卷
202...極片
204...正極層
206、210...隔離層
208...負極層
212...正極導接部
214...負極導接部
300...端蓋組
302...極卷組合構件
304...端子結合構件
306...電極端子
308...強度補強塊
310...端蓋
312...墊片組
306a...導電部
306b...導熱部
312a、312c...絕緣墊片
312b...氣密墊片
316a、316b、318a、318b、320a、320b、320c、320d...螺絲
400...外殼體
402...端子設置部
404...端子組
圖1A所繪示為一實施例的電池極卷的中心構件的結構示意圖。
圖1B所繪示本發明一實施例的中心構件的結構剖面示意圖。
圖1C所繪示本發明另一實施例的中心構件的結構剖面示意圖。
圖1D所繪示為另一實施例的電池極卷的中心構件的結構示意圖。
圖2所繪示為本發明一實施例的電池極卷的結構示意圖。
圖3所繪示為本發明之一實施例的端蓋組的結構示意圖。
圖4所繪示為本發明之一實施例的電池的結構示意圖。
圖5A至5B所繪示為本發明之一實施例的電池的結構部分示意圖。
300...端蓋組
302...極卷組合構件
304...端子結合構件
306...電極端子
308...強度補強塊
310...端蓋
312...墊片組
306a...導電部
306b...導熱部
312a、312c...絕緣墊片
312b...氣密墊片
316a、316b、318a、318b、320a、320b、320c、320d...螺絲

Claims (19)

  1. 一種具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,包括:多個電池極卷,各該些電池極卷包括:一中心構件,該中心構件的兩端分別具有一彎折部;以及至少一極片,至少包括一正極層與一負極層,該至少一極片捲繞或堆疊在該中心構件外部,其中該些電池極卷並列配置,且兩端的該彎折部構成一端子設置部;以及二端蓋組,該二端蓋組分別設置於該端子設置部上,其中該中心構件作為熱與電流的熱電共同通道,熱與電流皆藉由塗佈金屬基材引導至該中心構件再引導至電池的一端子部位進行傳導。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,各該二端蓋組包括:一極卷組合構件,設置於該些電池極卷的一端,以組合該些電池極卷,該極卷組合構件上至少具有一開口,該彎折部可穿過該開口;以及一端子結合構件、一電極端子、一強度補強塊、一端蓋以及一墊片組,依序結合於該極卷組合構件之上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該端子結合構件係以螺絲、鉚合或焊接方法固定在該極卷組合構件上。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之具均溫與導熱之熱電 共同通道的電池,其中該墊片組、該端蓋、該強度補強塊以及該電極端子係以螺絲、鉚合或焊接方法固定在該端子結合構件上。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該墊片組、該端蓋以及該強度補強塊係以螺絲、鉚合或焊接方法固定在該電極端子上。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該墊片組係選自一絕緣墊片與一氣密墊片所組之族群,且該墊片組的材質包括由多層不同高分子材料複合而成的材料。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該電極端子包括:一導電部;以及一導熱部,環繞該導電部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該中心構件,包括:一主體部,由高導熱材質構成;一第一電極匯集構件與一第二電極匯集構件,設置於該主體部的一第一端與一第二端,該第二端與該第一端相對;以及一第一連接構件,由高導熱絕緣材質(高導熱絕緣材質的傳導係數高於10 W/mK)構成,設置於該主體部與該第一電極匯集構件之間,以連接該第一電極匯集構件與該主體部,其中該彎折部係設置於該第一電極匯集構件與該第 二電極匯集構件上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該第二電極匯集構件與該主體部是由相同導電材料構成,該第二電極匯集構件與該主體部是一體成形的單一元件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該第一連接構件設置有一接合槽,且該主體部的該第一端設置有一凸緣,並以焊接、黏接、鉚接或卡筍方式連接於該接合槽上。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,更包括:一第二連接構件,由高導熱絕緣材質(高導熱絕緣材質的傳導係數高於10 W/mK)構成,設置於該主體部與該第二電極匯集構件之間,以連接該第二電極匯集構件與該主體部。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該第一連接構件與該第二連接構件上分別設置有一接合槽,且該主體部的該第二端與該第一端分別設置有一凸緣,並以焊接、黏接、鉚接或卡筍方式連接於該接合槽上。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該第一連接構件與該第二連接構件上分別設置有一接合槽,且該第一電極匯集構件與該第二極電極匯集構件分別設置有一凸緣,並以焊接、黏接、 鉚接或卡筍方式連接於該接合槽上。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之具均溫與導熱之熱電共同通道的電池,其中該正極層具有多個正極導接部,連接至該第一電極匯集構件;以及該負極層具有多個負極導接部,連接至該第二電極匯集構件。
  15. 一種電池的端蓋組,包括:一極卷組合構件,至少具有一開口,以使一極卷的一端子設置部可穿過該開口,其中該端子設置部由該極卷的一中心構件的兩端的一彎折部形成;以及一端子結合構件、一電極端子、一強度補強塊、一端蓋以及一墊片組,依序結合於該極卷組合構件之上,其中該電極端子包括一導電部以及環繞該導電部的一導熱部。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電池的端蓋組,其中該端子結合構件係以螺絲、鉚接或焊接方法固定在該極卷組合構件上。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之電池的端蓋組,其中該墊片組、該端蓋、該強度補強塊以及該電極端子係以螺絲、鉚接或焊接方法固定在該端子結合構件上。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之電池的端蓋組,其中該墊片組、該端蓋以及該強度補強塊係以螺絲、鉚接或焊接方法固定在該電極端子上。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之電池的端蓋組,其中該墊片組係選自一絕緣墊片與一氣密墊片所組之族群。
TW99128281A 2010-08-24 2010-08-24 具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組 TWI413291B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW99128281A TWI413291B (zh) 2010-08-24 2010-08-24 具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組
US12/972,550 US9059487B2 (en) 2010-08-24 2010-12-20 Battery with soaking plate for thermally and electrically conductive channel
US14/707,003 US9748531B2 (en) 2010-08-24 2015-05-08 Cap assembly for battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW99128281A TWI413291B (zh) 2010-08-24 2010-08-24 具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201210110A TW201210110A (en) 2012-03-01
TWI413291B true TWI413291B (zh) 2013-10-21

Family

ID=45697670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW99128281A TWI413291B (zh) 2010-08-24 2010-08-24 具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組

Country Status (2)

Country Link
US (2) US9059487B2 (zh)
TW (1) TWI413291B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015102415A1 (ko) * 2013-12-31 2015-07-09 주식회사 아모그린텍 복합 시트 및 그를 구비한 휴대용 단말
KR102308017B1 (ko) * 2017-12-01 2021-09-30 주식회사 엘지에너지솔루션 열전도성 수지로 채워진 중공을 가지는 이차전지
US20220209327A1 (en) * 2020-12-30 2022-06-30 Sion Power Corporation Temperature management for electrochemical cells
CN115561274A (zh) * 2021-11-29 2023-01-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 热失控的触发方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6548204B1 (en) * 1999-12-08 2003-04-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Sealed battery
TWI233227B (en) * 2003-12-26 2005-05-21 Ind Tech Res Inst Mechanism design of coiled winding and current collector for prismatic storage battery
TWM287507U (en) * 2005-07-12 2006-02-11 Ncb Technologies Inc Conduction structure of battery
US20060035147A1 (en) * 2003-01-15 2006-02-16 Quallion Llc Battery
US20060099500A1 (en) * 2004-09-22 2006-05-11 Jeon Byeong D Secondary battery
US20060099504A1 (en) * 2004-09-24 2006-05-11 Kim Kwang C Secondary battery
US20060251962A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
TWI320242B (en) * 2006-07-05 2010-02-01 Conduction structure for a jelly roll of a secondary lithium-ion battery
TWI329377B (en) * 2006-10-05 2010-08-21 Donald P H Wu Electorde assembly for a square battery

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2770032B1 (fr) 1997-10-16 1999-12-17 Alsthom Cge Alcatel Accumulateur etanche a enveloppe multicouche
JP4366783B2 (ja) 1998-11-16 2009-11-18 株式会社デンソー 積層型電池及びその電極の製造方法
EP1213783A1 (fr) * 2000-12-08 2002-06-12 Renata AG Batterie à électrodes bobinées avec dissipateur de chaleur
CA2384215A1 (en) * 2002-04-30 2003-10-30 Richard Laliberte Electrochemical bundle and method for making same
US20050089638A1 (en) 2003-09-16 2005-04-28 Koila, Inc. Nano-material thermal and electrical contact system
KR100696783B1 (ko) 2005-05-03 2007-03-19 삼성에스디아이 주식회사 원통형 리튬 이차전지
CN1992388B (zh) 2005-12-30 2011-08-10 财团法人工业技术研究院 电池及其导电结构
US9172066B2 (en) * 2007-09-10 2015-10-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit board, battery pack including the protection circuit board and method of fabricating the protection circuit board
EP2068390A1 (en) 2007-11-28 2009-06-10 SANYO Electric Techno Create Co., Ltd. Battery system with battery cells arranged in array alignment
US20090162738A1 (en) * 2007-12-25 2009-06-25 Luxia Jiang Battery system with heated terminals
JP5211022B2 (ja) * 2009-11-30 2013-06-12 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6548204B1 (en) * 1999-12-08 2003-04-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Sealed battery
US20060035147A1 (en) * 2003-01-15 2006-02-16 Quallion Llc Battery
TWI233227B (en) * 2003-12-26 2005-05-21 Ind Tech Res Inst Mechanism design of coiled winding and current collector for prismatic storage battery
US20060099500A1 (en) * 2004-09-22 2006-05-11 Jeon Byeong D Secondary battery
US20060099504A1 (en) * 2004-09-24 2006-05-11 Kim Kwang C Secondary battery
US20060251962A1 (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
TWM287507U (en) * 2005-07-12 2006-02-11 Ncb Technologies Inc Conduction structure of battery
TWI320242B (en) * 2006-07-05 2010-02-01 Conduction structure for a jelly roll of a secondary lithium-ion battery
TWI329377B (en) * 2006-10-05 2010-08-21 Donald P H Wu Electorde assembly for a square battery

Also Published As

Publication number Publication date
US20150243939A1 (en) 2015-08-27
US20120052351A1 (en) 2012-03-01
TW201210110A (en) 2012-03-01
US9059487B2 (en) 2015-06-16
US9748531B2 (en) 2017-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100627374B1 (ko) 이차 전지
JP5211022B2 (ja) リチウムイオン二次電池
US8968910B2 (en) Lithium secondary battery having multi-directional lead-tab structure
US10388982B2 (en) Electrode block, layered cell, and assembly method for layered cell
US10074881B2 (en) Battery module having indirect air-cooling structure
US9786898B2 (en) Secondary battery and secondary battery array
US9887404B2 (en) Secondary battery
KR101784739B1 (ko) 이차전지 및 그 제조방법
JP6562565B2 (ja) 冷却性能が改善された電池セル
KR101757382B1 (ko) 냉각 성능이 개선된 냉각부재와 이를 포함하는 전지모듈
WO2011118032A1 (ja) リチウムイオン二次電池、車両及び電池搭載機器
TWI413291B (zh) 具均溫與導熱之熱電共同通道的電池及其端蓋組
KR102675004B1 (ko) 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
TWI416776B (zh) 電池極卷及其中心均熱構件
KR20160148404A (ko) 이차전지 및 그 제조방법
CN102437391B (zh) 具均温与导热的热电共同通道的电池及其端盖组
CN102437376B (zh) 电池极卷及其中心均热构件
JP2018147743A (ja) 電極および非水電解質二次電池
KR20210012457A (ko) 이차전지 제조방법 및 이차전지
CN103891006A (zh) 储能装置及制造储能装置的方法
JP6499043B2 (ja) 電気化学デバイス
CN111313082A (zh) 一种软包扣式锂离子电池
JP2008293662A (ja) 組電池
CN120810053A (zh) 一种电芯、电池包以及储能系统
KR20240028850A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지