[發明專利]一種改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法

有效

• 申請號: 201711053682.2
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107994202B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 王金龍;汪濤;楊塵;朱春林;段銳
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/613;H01M10/653;H01M10/654
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 楊霞;翟攀攀

本發明公開了一種改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法，包括：制備導熱漿料；利用導熱漿料在集流體表面構建導熱通道結構單元；在構建了導熱通道結構單元的集流體表面涂覆電極漿料制成電芯極片。本發明提供的改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法可以提高圓柱形電池的傳熱導熱性能，可以將電芯內部會產生的熱量通過導熱通道結構單元快速傳遞到極耳及集流盤處最終通過集流盤、蓋板將熱量傳遞到電池外表，避免電池使用過程中熱量在圓柱卷芯內部的累積而影響電池的使用壽命及安全。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法。

背景技術

隨著人們對環境保護越來越重視以及石油等不可再生能源儲備的進一步降低，新能源等可再生能源產業的發展已經在我國上升為國家戰略。近年來，鋰離子電池憑借其優異的電化學性能迅速成為新能源汽車動力電池儲能系統的首選，未來發展前景廣闊。

由于電池最初量產的平臺為圓柱平臺，具有成熟的生產工藝及生產體系，保證了其電池制作的一致性水平很高，同時圓柱電池由于其特殊結構，電池在使用過程中內部氣壓過高時其殼體受力比較均勻不易變形，保證了電池結構的穩定性，有利于改善電池的循環性能及其使用壽命。圓柱電池的優異特性使其廣泛應用于生產、生活的方方面面，例如，新能源汽車領域特斯拉采用了松下18650型號的圓柱電池作為汽車的動力電池。然而，隨著圓柱電池的能量密度要求越高，電池體積越來越大給圓柱電池的散熱提出越來越高的要求，當電池內部產生的熱量不能快速大量的導出傳導至電池外部會給電池的安全性能及電性能造成較大影響，嚴重時會導致電池產生泄露甚至爆炸。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法，其制備的電芯極片導熱散熱性能好，用于電池中能顯著提高電池的安全性能、電性能和穩定性，并延長了電池的使用壽命。

本發明提出的一種改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法，包括以下步驟：

S1、制備導熱漿料；

S2、利用S1中的導熱漿料在集流體表面構建導熱通道結構單元；

S3、在構建了導熱通道結構單元的集流體表面涂覆電極漿料制成電芯極片。

優選地，在S1中，所述導熱漿料為含有納米級金剛石顆粒的漿料。

優選地，在S1中，所述導熱漿料由納米級金剛石顆粒分散于聚偏氟乙烯與N-甲基吡咯烷酮膠液中制成。

優選地，所述納米級金剛石顆粒的粒徑為500-800nm。

優選地，在S1中，所述導熱漿料的固含量為25％～35％。

優選地，在S2中，所述導熱通道結構單元的寬度為2～3μm、厚度為1～2μm，且沿集流體寬度方向以10mm等間距均勻分布。

優選地，在S3中，所述電極漿料為正極漿料或者負極漿料；正極漿料的活性物質為LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中0x1、0y1，或磷酸鐵鋰或錳酸鋰；負極漿料的活性物質為Li₄Ti₅O₁₂或者Li₄Ti₅O₁₂摻雜改性的材料。

本發明所述改善圓柱電池極片導熱散熱性能的方法中，在集流體的表面構建了含有納米級金剛石顆粒的導熱通道結構單元，室溫條件下，金剛石的熱導率可以達到2000w/(m·k)，是銅材料的5倍左右，使用本發明制備的具有納米金剛石導熱通道結構單元的極片，當電池在使用過程中卷芯內部的熱量可以快速的通過導熱通道結構單元傳遞到極耳與集流盤處，最后通過集流盤與蓋板傳遞至外表面，可以有效降低卷芯內部的熱量集聚，從而可以提高電池的穩定性及使用壽命。