[实用新型]一种高效、均匀散热的单体锂离子电池

说明书

本实用新型涉及一种高效、均匀散热的单体锂离子电池，包括电池外壳、顶盖、放置于所述电池外壳内与所述顶盖焊接一体的卷芯，还包括位于所述电池外壳内且紧贴所述卷芯表面互相垂直的U型石墨烯导热膜以及U型聚丙烯绑带，所述U型石墨烯导热膜内表面紧贴所述卷芯表面，外表面紧贴所述电池外壳内表面；所述U型聚丙烯绑带内表面紧贴所述卷芯表面，外表面紧贴所述电池外壳内表面。本实用新型的单体锂离子电池内部热量可以快速均匀传导至电池表面，缓解电池内部温度梯度，防止热量积累导致电池性能衰减和安全隐患，并且不会增加散热系统的负担与风险。

技术领域

本实用新型属于锂离子技术领域，具体涉及一种高效、均匀散热的单体锂离子电池。

背景技术

随着现代社会对新能源需求的急剧增加，锂离子电池得到了长足的发展，对锂离子电池的电性能与安全性能的要求也越来越高。高温对锂离子电池安全与电性能的影响是非常明显的，散热不足导致的安全隐患和寿命衰减等极大地限制了其性能发挥与应用空间，因此提高锂离子电池散热性能对锂离子电池的应用有着重要的影响。

目前由于技术限制，锂离子电池在使用过程中，特别是大电流充放电时，电极上不可避免地会有电压与电流分布差异，这导致电极各部位产热形成差异，最终影响整个单体锂离子电池的温度分布与性能发挥。温度梯度的形成会引起电极局部的过充或过放，既增大了电池的安全风险，也进一步增加了电极的产热。一旦热量累积，没有及时排出，后续充放电过程中电池温度持续提高，最终导致电池劣化、寿命衰减，甚至是安全事故。目前，提高锂离子电池的散热性能的方法主要集中在锂离子电池的外部以及系统集成方面，包括改善单体电池分布、在电池表面或电池系统表面增加导热装置或冷却装置、优化电池包的热管理系统等等。例如专利CN106784504 A公开了一种具有高效率散热的锂离子电池，包括外壳以及放置在外壳里的锂离子电池单元，锂离子电池单元包括多个电池单体，这些单体上下层叠放置；外壳包括左侧盖和右侧盖，分别固定在锂离子电池单元的两侧，实现单元的固定；左右侧盖结构相同，形成上、下开口的框型结构；还包括第二散热结构，第二散热结构包括若干个散热片，若干个散热片和电池单体之间表面接触。这种散热方式依旧是在单体电池外部优化散热，无法充分改善单体电池内部的温度梯度分布，也增加了整体电池系统的成本，限制了电池的使用空间。

石墨烯材料作为一种极好的超高导热材料，其制作的石墨烯导热膜既具有出色的导热率，也具有低密度、低热膨胀系数、良好的机械性能，目前已广泛应用于各类电子产品的散热领域，而且其水平方向的导热系数大于垂直方向，可以有效改善温度梯度问题。例如专利CN110690527 A公开了一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，包括锂电池本体以及包覆于锂电池本体的铜基石墨烯纳米微片复合导热膜，有效改善了电池系统的散热，但其没有从电池内部来优化散热，电池内部热量排除效率仍然不足。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高效、均匀散热的单体锂离子电池，其电池内部热量可以快速均匀地传导至电池表面，缓解了电池内部温度梯度，有效保障锂离子电池的使用寿命和安全性能。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种高效、均匀散热的单体锂离子电池，包括电池外壳、顶盖、放置于所述电池外壳内与所述顶盖焊接一体的卷芯，还包括位于所述电池外壳内且紧贴所述卷芯表面互相垂直的U型石墨烯导热膜以及U型聚丙烯绑带；所述U型石墨烯导热膜内表面对称紧贴所述卷芯表面，外表面紧贴所述电池外壳内表面；所述U型聚丙烯绑带内表面紧贴所述卷芯表面，外表面紧贴所述电池外壳内表面。

优选的，所述U型石墨烯导热膜和所述U型聚丙烯绑带均由底面和两侧面构成，所述U型石墨烯导热膜底面与所述卷芯底面经底托片连接。

优选的，所述U型聚丙烯绑带的数量为两个，包括第一U型聚丙烯绑带和第二U型聚丙烯绑带，所述第一U型聚丙烯绑带和第二U型聚丙烯绑带分别对称固定在所述卷芯的左右两侧。

优选的，所述电池外壳为铝壳或者钢壳。

优选的，所述卷芯为卷绕式卷芯或叠片式卷芯，所述卷芯至少为一个。