[發明專利]包含相變材料的電池單元

有效

• 申請號: 201780003065.3
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN108028448B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 南基民;金鐘勛
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M10/6569
• 分類號: H01M10/6569;H01M50/10;H01M50/186
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;穆德駿

本發明涉及板狀電池單元，所述板狀電池單元具有：電極組件，所述電極組件具有其中隔膜置于正極和負極之間的結構，并且安置在電極組件容納部中；以及通過熱熔合在所述容納部的周邊形成的密封部，其中與電極端子位于的密封部相鄰的側邊密封部，在所附帶的密封部之間，處于其中所述密封部朝電池殼的容納部彎曲的狀態，與所述容納部的外表面緊密接觸，并且響應于熱變化而相變的相變材料(PCM)被添加到所述側邊密封部的表面或所述容納部與彎曲的側邊密封部之間的剩余空間中。

技術領域

本發明涉及包含相變材料的電池單元。

本申請要求于2016年5月31日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2016-0067492號的優先權和權益，其全部內容通過引用并入本文。

背景技術

使用化石燃料如汽油和柴油的車輛的嚴重問題之一是它們導致空氣污染。作為解決這種問題的方法，使用可充電且可放電的可再充電電池作為用于車輛的電源的技術已經引起關注。因此，已經開發了能夠僅通過電池運行的電動車輛(EV)、使用電池和常規發動機的混合電動車輛(HEV)等，并且他們中的一些已經可商購。鎳金屬氫化物(Ni-MH)電池主要用作對應于EV、HEV等的電源的可再充電電池，并且近來還嘗試了使用鋰離子電池。

為了使用這種可再充電電池作為EV、HEV等的電源，需要高輸出且大容量的可再充電電池。為此，將多個小型可再充電電池(單元電池，unit battery)串聯和/或并聯連接以形成電池模塊，并且將多個電池模塊并聯和/或串聯連接以形成一個供使用的中型或大型電池組。

然而，高功率且大容量的可再充電電池在充電或放電過程期間產生大量熱。當單元電池在充電或放電過程期間產生的熱可能沒有有效消除時，發生熱累積，導致單元電池的劣化。此外有可能，當單元電池中的一些在此過程中由于各種原因而過熱時，可發生燃燒或爆炸。因此，冷卻系統在高功率且大容量的中型或大型電池組中是不可缺少的。

所述中型或大型電池組的冷卻通常通過以冷卻劑的流動為基礎的對流熱轉移進行。例如，使用冷卻劑流動冷卻系統，其中冷卻劑如空氣在電池組的單元電池之間或在電池模塊之間通過冷卻風扇進行流動。然而，在這種系統中，單元電池之間的溫度偏差非常大。

除了這些問題，車輛如EV、HEV等經常在苛刻環境下運行。包含在電池組中的單元電池的最佳工作條件可以根據各種因素而變化，但通常在特定溫度范圍內確定。因為車輛在冬天在低溫下運行，所以需要在如上所述的最佳工作溫度范圍內運行所述電池組。在這種情況下，為了進行升溫操作而非冷卻，可以停止運行冷卻系統，或可以增加流向冷卻系統的冷卻劑(如空氣)的溫度。但是，當在此之前單元單電池(unit cell)處于非常低的溫度狀態時，突然的升溫操作可以損壞電池的部件并促進其劣化。

作為解決所述問題的嘗試，為了防止由于快速升溫而引起的電池爆炸風險，已經開發了如下方法，所述方法中電池的構成要素的一部分中包含了阻燃材料或其中電解質在特定溫度以上發生固化。然而，這些方法可以用作當電池處于非正常工作狀態時防止爆炸的方法，但是它們不是用于抑制內部溫度升高的技術，并且它們具有電池轉化為不可逆狀態以至于不能再使用的缺點。

因此，高度需要能夠通過抑制處于正常工作狀態的電池內部的溫度升高或通過至少降低溫度升高的速率而延長電池的循環壽命，并且能夠通過抑制快速升溫而進一步改善電池安全性的技術。

另一方面，已知使用在其相變期間具有用于特定目的的高潛熱的材料的技術。例如，已知通過將具有高潛熱的材料應用到服裝和房間內部以即使在突然的外部溫度變化下也引起溫和的溫度變化從而提供更舒適的環境的技術。

此外，用于將上述特征應用到電池的一些技術也是已知的。例如，在WO 03/061032中，提供了一種將電池置于含有高潛熱材料的外殼中以阻止作為移植用醫療設備的電源的電池中的突然升溫從而防止對人體的有害影響的方法。

然而，該方法具有單獨的可再充電電池之間的溫差可能不被有效控制的局限。