CN106450582A - 一种电池的加热方法、加热系统及电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池的加热方法、加热系统及电池。该电池包括：电池卷芯、开关电路和设置在电池卷芯外表面的加热装置；其中，电池卷芯包括彼此卷绕的正极片、负极片、间隔于正负极片之间的第一隔膜、设置于正极片上的正极耳以及设置于负极片上的负极耳；其中，加热装置分别与正极耳和负极耳连接，开关电路串接于加热装置与正极耳或负极耳之间；其中，当开关电路关闭时，电流流过加热装置后加热装置释放热量以在电池内部加热电池。通过上述方式，本发明能够在极端低温环境下对电池进行加热，从而使得电池能够在极端低温环境下正常充放电。

Description

一种电池的加热方法、加热系统及电池
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电池的加热方法、加热系统及电池。
背景技术
应用于移动终端中的锂离子电池由电池卷芯、电解液和电池外壳等组成。其中，锂离子电池工作时，锂离子以电解液为载体，在电池卷芯的正负极之间移动，以实现电池的充放电。当温度很低时，锂离子的迁移速率会变慢，从而导致充电时锂离子电池大量析锂以及放电时锂离子电池的放电容量损失很大，从而大大影响用户对锂离子电池的使用，进而大大影响用户对移动终端的使用。举例来说，例如-20℃时，锂离子电池放电容量衰减很大，一个充满电的电池只能放出不到5％的电量。
因此，如何实现电池在极端低温环境下能正常充放电是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电池的加热方法、加热系统及电池，能够在极端低温环境下对电池加热，实现电池在极端低温环境下正常充放电。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电池，该电池包括电池卷芯、开关电路和设置在电池卷芯外表面的加热装置；其中，电池卷芯包括彼此卷绕的正极片、负极片、间隔于正负极片之间的第一隔膜、设置于正极片上的正极耳以及设置于负极片上的负极耳；其中，加热装置分别与正极耳和负极耳连接，开关电路串接于加热装置与正极耳或负极耳之间；其中，当开关电路关闭时，电流流过加热装置后加热装置释放热量以在电池内部加热电池。
其中，加热装置包括半导体加热片和间隔于半导体加热片和电池卷芯外表面之间的第二隔膜；半导体加热片包括加热片本体和间隔设置于加热片本体上的第一极耳和第二极耳。
其中，当开关电路串接于加热装置与正极耳之间时：半导体加热片的第一极耳与负极耳相互连接；半导体加热片的第二极耳在电池卷芯之外通过开关电路与正极耳电连接。
其中，当开关电路串接于加热装置与负极耳之间时：半导体加热片的第一极耳在电池卷芯之外通过开关电路与负极耳电连接；半导体加热片的第二极耳与正极耳相互连接。
其中，加热片本体与电池卷芯具有相同的轮廓外形，加热片本体的尺寸小于或者等于电池卷芯的尺寸。
其中，加热装置为两个，两个加热装置分别设置在电池卷芯相对两侧的外表面，两个第一极耳相互连接后与负极耳连接，两个第二极耳相互连接后与正极耳连接，开关电路串接于第一极耳与负极耳之间或者第二极耳与正极耳之间。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电池加热方法，该方法包括：检测电池的表面温度值；判断电池的表面温度值是否低于第一温度阈值；若电池的表面温度值低于第一温度阈值，通过关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使加热装置释放热量以加热电池。
其中，通过关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使加热装置释放热量以加热电池的步骤之后，该方法进一步包括：判断电池的表面温度值是否高于第二温度阈值；若电池的表面温度值高于第二温度阈值，通过打开开关电路控制电流停止流过加热装置，以使加热装置停止释放热量。
为解决上述技术问题，本发明采用的再一个技术方案是：提供一种电池的加热系统，加热系统包括上述的电池、检测模块、第一判断模块和控制模块；检测模块，与电池连接，用于检测电池的表面温度值；第一判断模块，与检测模块连接，用于判断检测模块检测的表面温度值是否低于第一温度阈值；控制模块，与第一判断模块连接，用于当第一判断模块判断电池的表面温度值低于第一温度阈值时，关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使加热装置释放热量以加热电池。
其中，该系统进一步包括第二判断模块；第二判断模块，与检测模块连接，用于判断检测模块检测的表面温度值是否高于第二温度阈值；其中，当第二判断模块判断电池的表面温度值高于第二温度阈值，控制模块打开开关电路以停止电流流过加热装置，以使加热装置停止释放热量。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的电池的加热方法、加热系统及电池通过在电池卷芯的外表面设置加热装置，其中，电池卷芯包括彼此卷绕的正极片、负极片、间隔于正负极片之间的第一隔膜、设置于正极片上的正极耳以及设置于负极片上的负极耳；其中，加热装置分别与正极耳和负极耳连接，开关电路串接于加热装置与正极耳或负极耳之间；其中，当所述开关电路关闭时，电流流过所述加热装置后所述加热装置释放热量以在所述电池内部加热所述电池。通过上述方式，本发明能够在极端低温环境下对电池进行加热，从而使得电池能够在极端低温环境下正常充放电。
附图说明
图1是本发明实施例的电池的结构示意图；
图2是本发明实施例的电池的加热方法的流程图；
图3是本发明实施例的电池的加热系统的结构示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例的电池的结构示意图。如图1所示，电池10包括电池卷芯11、开关电路(未图示)和设置在电池卷芯11的外表面的加热装置12。
电池卷芯11包括彼此卷绕的正极片111、负极片112、间隔于正负极片之间的第一隔膜113、设置于正极片111上的正极耳114以及设置于负极片112上的负极耳115。加热装置12分别与正极耳114和负极耳115连接，开关电路串接于加热装置12与正极耳114或负极耳115之间。
在本实施例中，当开关电路关闭时，正极耳114、加热装置12和负极耳115形成的电路导通，电流经正极耳114流出后，流经加热装置12后流入负极耳115。其中，当电流流经加热装置12时，加热装置12释放热量以在电池内部加热电池10。本领域的技术人员可以理解，由于加热装置12位于电池内部，产生的热量直接传导给正极片111和/或负极片112，不存在热量损失，电池的温度以较快的速率上升。
在本实施例中，当开关电路打开时，正极耳114、加热装置12和负极耳115形成的电路截止，加热装置12中没有电流流过，此时，加热装置12停止释放热量。
具体来说，加热装置12包括半导体加热片121和间隔于半导体加热片121和电池卷芯11的外表面之间的第二隔膜122。其中，半导体加热片121包括加热片本体1211和间隔设置于加热片本体1211上的第一极耳1212和第二极耳1213。优选地，加热片本体1211与电池卷芯11具有相同的轮廓外形，在本实施例中，加热片本体1211呈矩形设置。优选地，加热片本体1211的尺寸小于或者等于电池卷芯11的尺寸。换个角度来说，电池卷芯11覆盖加热片本体1211。
其中，当开关电路串接于加热装置12与正极耳114之间时：半导体加热片121的第一极耳1212与负极耳115相互连接；半导体加热片121的第二极耳1213在电池卷芯11之外通过开关电路与正极耳114电连接。优选地，在本实施例中，第一极耳1212的端部通过焊接方式与负极耳115的端部相互连接。优选地，在本实施例中，第二极耳1213在电池卷芯11之外通过导线与开关电路的一端连接后，开关电路的另一端通过导线与正极耳114连接。
其中，当开关电路串接于加热装置12与负极耳115之间时：半导体加热片121的第一极耳1212在电池卷芯11之外通过开关电路与负极耳115电连接；半导体加热片121的第二极耳1213与正极耳114相互连接。
在其它实施例中，加热装置12可以为两个，两个加热装置12分别设置在电池卷芯11的相对两侧的外表面，两个第一极耳1212相互连接后与负极耳115连接，两个第二极耳1213相互连接后与正极耳114连接，开关电路串接于第一极耳1212与负极耳115之间或者第二极耳1213与正极耳114之间。优选地，两个第一极耳1212的端部通过焊接方式相互连接，两个第二极耳1213的端部通过焊接方式相互连接。
图2是本发明实施例的电池的加热方法的流程图，图2所示的加热方法基于图1所示的电池。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图2所示的流程顺序为限。如图2所示，该方法包括步骤：
步骤S101：获取电池的表面温度值。
在步骤S101中，电池为锂离子电池，具体来说，电池为应用于移动终端的锂离子电池。其中，可以通过温度传感器来获取电池的表面温度值。其中，表面温度值也可以理解为电池工作时的环境温度值。
步骤S102：判断电池的表面温度值是否低于第一阈值，若是，执行步骤S103，否则继续执行步骤S101。
在步骤S102中，一般来说，锂离子电池的充电温度限制在0～60℃，放电温度限制在-20～60℃，因此，第一温度阈值的选择可以根据电池的使用状况来进行确定。优选地，在充电的状态下，第一温度阈值为0℃。优选地，在放电的状态下，第一温度阈值为-20℃。
步骤S103：通过关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使加热装置释放热量以加热电池。
在步骤S103中，当开关电路关闭时，正极耳、加热装置和负极耳形成的电路导通，电流流经加热装置使得加热装置释放热量，从而在电池内部加热电池。
步骤S104：判断电池的表面温度值是否高于第二温度阈值，若是，执行步骤S105，否则继续执行步骤S103。
在步骤S104中，一般来说，锂离子电池的充电温度限制在0～60℃，放电温度限制在-20～60℃，因此，第二温度阈值的选择可以根据电池的使用状况来进行确定。优选地，在充电的状态下，第二温度阈值为30℃。优选地，在放电的状态下，第二温度阈值为20℃。本领域的技术人员可以理解，上述优选的第二温度阈值能使得锂离子电池处于较优的工作状态下。
步骤S105：通过打开开关电路控制电流停止流过加热装置，以使加热装置停止释放热量。
在步骤S105中，当开关电路打开时，正极耳、加热装置和负极耳形成的电路截止，加热装置中没有电流流过，此时，加热装置停止释放热量以停止给电池加热，从而使得电池工作在较优的温度环境下。
图3是本发明实施例的电池的加热系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括图1所示的电池10、检测模块21、第一判断模块22、第二判断模块23和控制模块24。
检测模块21与电池10连接，用于检测电池10的表面温度值。
第一判断模块22与检测模块21连接，用于判断检测模块21检测的表面温度值是否低于第一温度阈值。
第二判断模块23与检测模块21连接，用于判断检测模块21检测的表面温度值是否高于第二温度阈值。
控制模块24分别与第一判断模块22和第二判断模块23连接，用于当第一判断模块22判断电池的表面温度值低于第一温度阈值时，关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使加热装置释放热量以加热电池10；以及当第二判断模块23判断电池的表面温度值高于第二温度阈值，打开开关电路以停止电流流过加热装置，以使加热装置停止释放热量。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的电池的加热方法、加热系统及电池通过在电池卷芯外表面设置加热装置，其中，电池卷芯包括彼此卷绕的正极片、负极片、间隔于正负极片之间的第一隔膜、设置于正极片上的正极耳以及设置于负极片上的负极耳；其中，加热装置分别与正极耳和负极耳连接，开关电路串接于加热装置与正极耳或负极耳之间；其中，当所述开关电路关闭时，电流流过所述加热装置后所述加热装置释放热量以在所述电池内部加热所述电池。通过上述方式，本发明能够在极端低温环境下对电池进行加热，从而使得电池能够在极端低温环境下正常充放电。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，所述电池包括电池卷芯、开关电路和设置在所述电池卷芯外表面的加热装置；
其中，所述电池卷芯包括彼此卷绕的正极片、负极片、间隔于正负极片之间的第一隔膜、设置于所述正极片上的正极耳以及设置于所述负极片上的负极耳；
其中，所述加热装置分别与所述正极耳和所述负极耳连接，所述开关电路串接于所述加热装置与所述正极耳或所述负极耳之间；
其中，当所述开关电路关闭时，电流流过所述加热装置后所述加热装置释放热量以在所述电池内部加热所述电池。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述加热装置包括半导体加热片和间隔于所述半导体加热片和所述电池卷芯外表面之间的第二隔膜；
所述半导体加热片包括加热片本体和间隔设置于所述加热片本体上的第一极耳和第二极耳。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，当所述开关电路串接于所述加热装置与所述正极耳之间时：
所述半导体加热片的所述第一极耳与所述负极耳相互连接；
所述半导体加热片的所述第二极耳在所述电池卷芯之外通过所述开关电路与所述正极耳电连接。
4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，当所述开关电路串接于所述加热装置与所述负极耳之间时：
所述半导体加热片的所述第一极耳在所述电池卷芯之外通过所述开关电路与所述负极耳电连接；
所述半导体加热片的所述第二极耳与所述正极耳相互连接。
5.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述加热片本体与所述电池卷芯具有相同的轮廓外形，所述加热片本体的尺寸小于或者等于所述电池卷芯的尺寸。
6.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述加热装置为两个，两个所述加热装置分别设置在所述电池卷芯相对两侧的外表面，两个所述第一极耳相互连接后与所述负极耳连接，两个所述第二极耳相互连接后与所述正极耳连接，所述开关电路串接于所述第一极耳与所述负极耳之间或者所述第二极耳与所述正极耳之间。
7.一种电池的加热方法，其特征在于，所述方法包括：
检测所述电池的表面温度值；
判断所述电池的所述表面温度值是否低于第一温度阈值；
若所述电池的所述表面温度值低于所述第一温度阈值，通过关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使所述加热装置释放热量以加热所述电池。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过关闭开关电路以启动电流流过加热装置，以使所述加热装置释放热量以加热所述电池的步骤之后，所述方法进一步包括：
判断所述电池的所述表面温度值是否高于第二温度阈值；
若所述电池的所述表面温度值高于所述第二温度阈值，通过打开所述开关电路控制所述电流停止流过所述加热装置，以使所述加热装置停止释放热量。
9.一种电池的加热系统，其特征在于，所述加热系统包括权利要求1～7任意一项所述的电池、检测模块、第一判断模块和控制模块；
所述检测模块，与所述电池连接，用于检测所述电池的表面温度值；
所述第一判断模块，与所述检测模块连接，用于判断所述检测模块检测的所述表面温度值是否低于第一温度阈值；
所述控制模块，与所述第一判断模块连接，用于当所述第一判断模块判断所述电池的所述表面温度值低于所述第一温度阈值时，关闭所述开关电路以启动电流流过所述加热装置，以使所述加热装置释放热量以加热所述电池。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括第二判断模块；
所述第二判断模块，与所述检测模块连接，用于判断所述检测模块检测的所述表面温度值是否高于第二温度阈值；
其中，当所述第二判断模块判断所述电池的所述表面温度值高于所述第二温度阈值，所述控制模块打开所述开关电路以停止所述电流流过所述加热装置，以使所述加热装置停止释放热量。
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