CN101197457A - 适用于低温环境的锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电化学领域的锂离子电池及其制造方法，尤其是涉及一种适用于低温环境的锂离子电池。本发明主要是解决现有技术所存在的在低温环境下放电性能降低等的技术问题；提供了一种在低温环境下也能维持正常的放电流量的，设计合理，结构简单的适用于低温环境的锂离子电池。本发明主要技术方案为：锂离子电池包括电池外壳，紧贴电池外壳的隔热保温层，电芯设置在电池外壳内，还有由温控开关、控制电路组成的控制组件，发热组件、导热组件组成供热组件。

Description

适用于低温环境的锂离子电池
技术领域
本发明属于电化学领域的锂离子电池及其制造方法，尤其是涉及一种适用于低温环境的锂离子电池。
背景技术
锂离子电池在0℃以下的低温环境中，电解液和SEI膜的锂离子传导率降低，负极的锂离子扩散速度减慢，电化学极化增大，以及正负极与电解液的界面电荷传输阻抗增大，以上因素导致电池放电效率降低，特别是大电流放电效率会大打折扣。
以目前的技术水平，-40℃时电池小电流放电容量不足理论容量的50％，大电流几乎无法工作。尽管科研工作者纷纷致力于低温型锂离子电池正负极材料和电解液的开发，但锂离子电池的低温性能只能得到一定程度的提高，无法从根本上解决问题。
目前，如一种国内专利号为200410093963.7的一种可在低温工作的锂离子电池，其内容为：一种可在低温工作的锂离子电池，包括正极，负极、非水电解液、添加剂、隔离体，所述正极包括正极活性材料、正极导电剂，所述非水电解液包括电解质盐，所述正极活性材料为一次球D50粒径不大于5微米的含锂过渡金属氧化物，所述非水电解液包含碳原子总数不大于5的直链酯类有机溶剂。这种锂离子电池主要使用化学方法对电池进行改进，因为涉及到内部电解液配方的变化，必然影响到锂离子电池的充放电性能，使用范围较狭窄。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的在低温环境下放电性能降低等的技术问题；提供了一种在低温环境下也能维持正常的放电流量的，设计合理，结构简单的适用于低温环境的锂离子电池。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：适用于低温环境的锂离子电池，包括电池外壳，紧贴电池外壳的隔热保温层，电芯设置在电池外壳内，还有由温控开关、控制电路组成的控制组件，发热组件、导热组件组成供热组件。
作为优选，所述的控制电路与电芯相连接；连接方式为串联，电芯为控制电路提供电力。
作为优选，所述的发热组件、导热组件组成供热组件设置在电芯与隔热保温层之间；隔热层设置在最外面，起保温作用，以减小电池内部热量散失，节约电池的电量。
作为优选，所述的发热组件设置在导热组件内；发热组件为片状，可以卡在导热组件的卡槽内。
作为优选，所述的电芯通过过渡板并联起来，过渡板与电池极柱连接。
作为优选，发热组件并联后与温控开关和控制电路串联，然后与电池极柱连接；由电池供电。
作为优选，所述导热组件为层状结构；层与层之间是放置电芯。
使锂离子电池在低温环境下提高供电量的方法，具体为：使用权利要求1的结构，当电池内部温度低于一定温度时，由温控开关、控制电路组成的控制组件，发热组件、导热组件组成供热组件，利用电池的电力对嵌在导热匣内的电芯进行加热，温度高于一定温度时，控制组件控制供热组件停止加热。
作为优选，一定温度为-15℃～15℃。
更为优选，一定温度为0℃。
因此，本发明具有如下优点：设计合理，结构简单，安全性能高成本低廉的；在各种环境中都能发挥其良好的性能，尤其适合在低温环境中使用，只要牺牲电池的一小部分电量，就可以使锂离子电池在低温环境中的放电效率和输出功率大大提高。
附图说明
附图1是本发明的正面剖面图；
附图2是本发明的横向剖面图；
附图3是本发明的内部元件的电路图框图；
附图4是本发明的过渡板的主视图；
附图5是本发明的电芯的示意图。
图1中：1.电池极柱，2.电池壳盖，3.控制电路，4.温控开关，5.过渡板，6.电芯，7.隔热保温层，8.发热组件，9.导热组件，10.电池外壳。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：
在图1中，电芯6通过过渡板5并联起来，过渡板5通过引线与壳盖上的极柱连接。导热组件9为层状结构，电芯6依次插入导热组件9中，导热组件9两侧开槽，发热组件8插入槽中，导热组件9外侧包裹隔热保温层7，然后整体装入外壳10中。两个发热组件8并联后与温控开关4和控制电路3串联起来，然后与电池极柱1连接，由电池供电。当电池内部温度低于0℃时，温控开关4开通，发热组件8开始发热，电池内部温度升高，当电池内部温度高于0℃时，温控开关4断开，发热组件8停止发热，电池外壳的内壁附有一层隔热保温层7，以减小电池内部热量散失，节约电池的电量。温控开关4的指定温度可以调节，可以是任何温度，但是调节至0℃附近更为实用。
使用时：当调节温控开关为0℃通断时，若电池内部温度低于0℃，则温控开关自动闭合，自加热电路开始工作；若电池内部温度高于0℃，则电池温控开关自动断开，加热电路失效。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了导热组件、发热组件、温控开关、电芯、过渡板、隔热保温层等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种适用于低温环境的锂离子电池，包括电池外壳(10)，紧贴电池外壳(10)的隔热保温层(7)，电芯(6)设置在电池外壳(10)内，其特征在于：由温控开关(4)、控制电路(3)组成的控制组件，发热组件(8)、导热组件(9)组成供热组件。
2.根据权利要求1所述的适用于低温环境的锂离子电池，其特征在于，所述的控制电路(3)与电芯(6)相连接。
3.根据权利要求1所述的适用于低温环境的锂离子电池，其特征在于，所述的发热组件(8)、导热组件(9)组成供热组件设置在电芯(6)与隔热保温层(7)之间。
4.根据权利要求3所述的适用于低温环境的锂离子电池，其特征在于，所述的发热组件(8)设置在导热组件(9)内。
5.根据权利要求1所述的适用于低温环境的锂离子电池，其特征在于，所述的电芯(6)通过过渡板(5)并联起来，过渡板(5)与电池极柱(1)连接。
6.根据权利要求2所述的适用于低温环境的锂离子电池，其特征在于：发热组件(8)并联后与温控开关(4)和控制电路(3)串联，然后与电池极柱(1)连接。
7.根据权利要求1所述的适用于低温环境的锂离子电池，其特征在于，所述的导热组件(9)为层状结构。
8.一种使锂离子电池在低温环境下提高供电量的方法，其特征在于：使用权利要求1的结构，当电池内部温度低于一定温度时，由温控开关(4)、控制电路(3)组成的控制组件，发热组件(8)、导热组件(9)组成供热组件，利用电池的电力对嵌在导热匣内的电芯进行加热，温度高于一定温度时，控制组件控制供热组件停止加热。
9.根据权利要求8所述的使锂离子电池在低温环境下提高供电量的方法，其特征在于：所述的一定温度为-15℃～15℃。
10.根据权利要求9所述的使锂离子电池在低温环境下提高供电量的方法，其特征在于：所述的一定温度为0℃。
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