[发明专利]锂离子袋装电池和电池模块

说明书

本发明公开了一种锂离子袋装电池，其特征在于，所述锂离子袋装电池包括密封的外壳和位于所述密封的外壳内的电极堆栈和热导元件，所述热导元件包括延伸超出所述电极堆栈的延伸部分，所述密封的外壳具有导热性，所述热导元件通过所述延伸部分提供连接所述电极堆栈和所述密封的外壳的热导通路。还公开了一种包括本发明的锂离子袋装电池的电池模块。本发明的锂离子袋装电池和电池模块，能够减小电池的温差、监测电池内部温度、实现电池的快速散热、增强电池和模块的安全性；且不影响电池的能量密度、性能和寿命；制造难度小。

技术领域

本发明涉及一种锂离子袋装电池，以及包括该锂离子袋装电池的电池模块。

背景技术

锂离子袋装电池提供了非常高的能量密度，但由于电极堆栈的过度受热或不均匀受热，尤其对于较厚的电池，电池易受降解。例如，当高速放电时非常厚的电池将在电池中心相对于电池的较外的层达到更高的温度。而且在快速热事件中，通常很难足够快的散热以防止热失控和相关的安全问题。通常，电池通过使用设置以接触锂离子袋装电池的一个或两个平面的热导板冷却，热导板例如铝板。众所周知，由于沿金属集流体平行于电池表面到极耳的热传导比从电池中心经一些电极和隔离层接口到电池表面的热传导更强，因此可以使用穿出袋装电池并在充放电过程中携带电流的极耳部分地冷却或加热电池。然而，期望分离热通路和电通路，使相对于这些参数独立优化系统设计。而且具有较低的电阻的电池不太可能变热。

然而，由于极耳或冷却板或较薄电池数量上的增加而导致的额外的体积和重量，满足应用的能量要求的较低电容或较低电阻电池，解决锂离子电池应用中的热管理和控制的这些方案将导致电池能量密度大大降低。这些方案也会导致电池系统总成本的增加。由于制造困难并且在极耳穿过密封的区域周围形成泄漏的可能性增加，增加穿过铝层压包装密封的极耳或其它热导元件的尺寸或数量是困难且昂贵的。由于增加了穿过袋装电池密封的元件（例如极耳）的数量和尺寸，容易使电池失败。因此，需要增加到袋装电池内部的用于冷却或加热的热通路而不影响电池的能量密度、性能和寿命的技术方案。

发明内容

为了解决这个问题，本发明提供了一种锂离子袋装电池，该锂离子袋装电池通过从电池边缘或侧面到电池的热通路而不要求穿过袋装电池密封的额外的热导元件，能够增强热控制和管理，例如加热和冷却，或使电池内部温度更均匀。本发明的电池能够增加从电池的两侧对电池的改进的冷却或加热，或能够用从电池的两侧对电池的改进的冷却或加热代替从袋装电池的表面的冷却或加热。本发明的锂离子袋装电池相对于现有的锂离子袋装电池，通过有效的热管理能够增加能量密度、性能和寿命。本发明还提供了包括该锂离子袋装电池的电池模块。

通常，锂离子袋装电池包括单独的阳极电极和阴极电极的堆栈，每对电极被不导电的多孔的分离器分离，或单一的阳极电极和单一的阴极电极被分离器分离并缠绕在一起形成果冻卷，或两者的一些组合。这里所有的变化被称为电极堆栈。用于电接触的极耳附于电极堆栈中的阳极电极和阴极电极。电极堆栈密封在具有电解液的外壳内，并且具有极耳延伸穿过外壳密封到电池的外部以使电池充电和放电。

通常，锂离子袋装电池的密封的外壳为铝层压袋，铝层压袋由一薄片或多片涂覆有粘性的和保护性的聚合物层的铝膜形成。铝层压片材可以通过传统的热压密封工艺形成密封袋。本发明的发明人意外发现从用于制造锂离子袋装电池的铝层压片的一面到另一面的热导率非常高，这可能是由于包覆铝层的保护性的和粘性的聚合物层非常薄并且铝是高热导性的。

在本发明的电池中，在锂离子袋装电池的密封的外壳内包括一个或多个热导元件以提供电池的电极堆栈和密封的袋装电池的外壳的内部之间的热导连接。与袋装电池的外部热连接的外部的热导元件从电池的外部实现了锂离子电池温度的内部控制，而不需要内部的热导元件穿过袋装电池密封。内部的热导元件通过热导元件经外壳与外部的热控制元件的接触点形成了电极堆栈和电池的外部之间的热导路径。