散熱對鋰離子電池在模組設計上的重要性

鋰離子電池的安全問題通常發生在電池自身溫度超過其安全臨界溫度以後,電池正極, 負極與電解液之間會產生一些放熱反應, 在散熱條件不充分時會導致電池內部的不可逆升溫, 引起電池的起火或爆炸, 從而造成鋰離子電池的安全問題.

在所有的環境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關，電極/電解液界面被視為電池的心臟。如果溫度下降，電極的反應率也下降，假設電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反，即電池輸出功率會上升，溫度也影響電解液的傳送速度 , 溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響。但溫度太高，超過60℃，會破壞電池內的化學平衡，導致不可逆反應的發生.

因此, 電池模組設計上必需很誠實地面對散熱問題的解決, 功率與電容量越大的電池模組表示其產熱也會越大, 若不能有效解決散熱問題, 不只是充放電效能低落的問題, 更是有如一顆不定時炸彈隨時包圍在我們生活起居當中.

從電池材料配方設計開始, 就需導入散熱設計觀念, 熱源是來自於正極, 負極與電解液之間產生一些放熱反應, 這是化學能的自然現象(核能亦是如此, 想利用核能就需解決散熱問題, 否則演變成世紀災難), 如配方中加入VGCF碳管既可形成導電網路又創造導熱網路, 加強了電子傳輸速度與熱傳導兼熱輻射功能, 尤其是鋁塑包裝膜外殼或一般塑膠外殼, 由於阻斷熱傳導路徑, 更須有熱輻射材料當發射材, 增加散熱路徑而不再只靠極耳散熱. 電池塑膠外殼, 電池支架到整個模組系統設計上, 絕緣導熱塑膠是材料選擇上所不能忽略的選項之一.