CN106711550A - 自加热电池及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自加热电池和终端设备，该自加热电池包括电芯、制热件和保险件；电芯正极上设有电芯正极耳，电芯负极上设有电芯负极耳，电芯正极和电芯负极之间通过隔膜电隔离；制热件设置在电芯正极和/或电芯负极的外侧，并通过隔膜与电芯正极和/或电芯负极电隔离，制热件包括第一极耳和第二极耳，第一极耳与电芯正极耳连接，第二极耳与电芯负极耳连接，制热件用于对电池加热；保险件串联在制热件与电芯之间，保险件用于在电池温度高于保险件的阈值温度时，断开制热件和电芯之间的连接，以使制热件停止加热。该终端设备包括上述自加热电池。本发明能够减少自加热电池因温度过高导致的安全事故，提高自加热电池及终端设备的可靠性和安全性。

Description

自加热电池及终端设备

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种自加热电池及终端设备。

背景技术

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液等组成。锂离子电池工作时，锂离子以电解液为载体，在正负极之间移动，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，导致充电时大量析锂或者放电时容量损失很大。为了保证电池的使用寿命，一般都会对电池的使用温度加以限制。目前，锂离子电池的充电温度限制在0～60℃，放电温度限制在-20～60℃。如果遇上极端低温，比如-20℃，此时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，严重影响电池的正常使用。因此，为了提高用户在低温下的使用体验，需要想办法让电池的温度保持在0℃以上。

为了解决上述问题，其中一种较好的解决方案是自加热电池，该种自加热电池的结构如下：电池正负极片经卷绕工艺或叠片工艺制成卷芯，在卷芯的单侧外表面或两侧外表面放置一层很薄的半导体制热片，半导体制热片与极片之间用隔膜隔离开，半导体制热片的尺寸与卷芯相等或略小。半导体制热片引出两个极耳，其中一个极耳与电芯负极耳焊接在一起，另一个极耳与电芯正极耳在电芯体外通过开关电路连接。当外部开关闭合以后，电流流过半导体制热片，半导体制热片开始制热，为电池提供热量，当电池温度上升到一定值时，系统控制开关断开，终止制热。该种自加热电池可以很好的解决电池在低温环境下的充放电问题。

但是，上述自加热电池存在一个安全隐患：如果开关故障，闭合之后无法断开，这时候半导体制热片会持续制热，导致电池温度不断升高，当温度超过电池的安全使用温度范围时，电池就可能发生安全事故，比如起火、爆炸等。

发明内容

本发明提供一种自加热电池及终端设备，能够解决现有技术存在的自加热电池容易发生电池温度过高而导致安全事故的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种自加热电池，该自加热电池包括电芯、制热件和保险件；所述电芯包括电芯正极和电芯负极，所述电芯正极上设有电芯正极耳，所述电芯负极上设有电芯负极耳，所述电芯正极和所述电芯负极之间通过隔膜进行电隔离；制热件设置在所述电芯正极和/或所述电芯负极的外侧，并通过隔膜与电芯正极和/或所述电芯负极电隔离，所述制热件包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与电芯正极耳连接，所述第二极耳与所述电芯负极耳连接，所述制热件用于对所述电池进行加热；保险件串联在所述制热件与所述电芯之间，所述保险件用于在电池温度高于所述保险件的阈值温度时，断开所述制热件和所述电芯之间的连接，以使所述制热件停止加热。

其中，所述保险件直接与所述第一极耳或者第二极耳连接。

其中，所述保险件直接与所述电芯正极耳或者电芯负极耳连接。

其中，所述自加热电池还包括开关，所述开关串联在所述制热件和所述电芯之间，以接通或者断开所述制热件和所述电芯之间的连接。

其中，电池的负载并联于所述开关和所述制热件。

其中，所述开关串联在所述第一极耳与所述电芯正极耳之间，所述第二极耳与所述电芯负极耳直接焊接在一起。

其中，所述制热件为半导体制热片。

其中，所述保险件为温度保险丝。

其中，所述温度保险丝为薄型温度保险丝。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种终端设备，该终端设备包括上述自加热电池。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过在制热件与电芯之间串联保险件，保险件通过感知电池温度，当电池温度上升到保险件的阈值时，保险件断开制热件和电芯之间的连接，从而切断电路，以使所述制热件停止加热，以终止制热，避免电池温度持续升高所带来的安全隐患，减少自加热电池因温度过高导致的安全事故，提高自加热电池及终端设备的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的自加热电池的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的自加热电池的工作电路图；

图3是本发明第二实施例提供的自加热电池的结构示意图；

图4是本发明第二实施例提供的自加热电池的工作电路图；

图5是本发明第三实施例提供的自加热电池的结构示意图；

图6是本发明第三实施例提供的自加热电池的工作电路图；

图7是本发明实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1是本发明第一实施例提供的自加热电池的结构示意图；图2是本发明第一实施例提供的自加热电池的工作电路图。

本实施例的自加热电池包括电芯11、制热件13和保险件15，其中，制热件13与电芯11连接，保险件15则串联在制热件13和电芯11之间。

具体而言，所述电芯11包括电芯正极110和电芯负极112，电芯正极110上设有电芯正极耳111，电芯负极112上设有电芯负极耳113，所述电芯正极110和电芯负极112之间通过隔膜17进行电隔离。

制热件13设置在所述电芯正极110和/或所述电芯负极112的外侧，并通过隔膜17与电芯正极110和/或所述电芯负极112进行电隔离，所述制热件13包括第一极耳130和第二极耳132，所述第一极耳130与电芯正极耳111连接，所述第二极耳132与所述电芯负极耳113连接，所述制热件13用于对所述电池进行加热。

保险件15串联在所述制热件13与所述电芯11之间，所述保险件15用于在电池温度高于所述保险件15的阈值温度时，断开所述制热件13和所述电芯11之间的连接，以使所述制热件13停止加热。

区别于现有技术，本发明通过在制热件13与电芯11之间串联保险件15，保险件15通过感知电池温度，当电池温度上升到保险件15的阈值时，保险件15断开制热件13和电芯11之间的连接，从而切断电路，以使所述制热件13停止加热，以终止制热，避免电池温度持续升高所带来的安全隐患，减少自加热电池因温度过高导致的安全事故，提高自加热电池及终端设备的可靠性和安全性。

举例而言，本实施例的制热件13包括一片半导体制热片，制热件13设置在电芯正极110的外侧。当然，在其它一些实施例中，制热件13还可以设置在电芯负极112的外侧。或者，也可以设置两片半导体制热片，分别设置在电芯正极110和电芯负极112的外侧。

保险件15为温度保险丝，例如，薄型温度保险丝，其用低熔点合金连接回路，低熔点合金周围包裹助熔树脂，低熔点合金与金属导片连接，并被塑料材料所密封。当电池内部或外部产生短路或其它原因导致电池内部温度升高至一定水平，紧贴着电芯11的温度保险丝就会快速熔断，从而切断电池的外部回路，防止电池爆炸，产生人身伤害事件。由于手持式电子设备需要越来越便携，所以温度保险丝的尺寸也就需要越小越好，越薄越好。目前最薄的温度保险丝可做到0.65mm厚，宽度可以做到2.7mm。温度保险丝的内阻也很小，只有8mΩ左右，待机状态的功耗很小，可以大大增加锂离子电池的待机时间。

具体地，薄型温度保险丝可以是98℃和92℃的薄型温度保险丝，在1℃/分的升温速度下，98℃薄型温度保险丝的熔断温度为94±4，92℃薄型温度保险丝的熔断温度为89+3/-4，即85℃～92℃。

本实施例的温度保险丝感知电池的温度，当电池的温度上升到温度保险丝的阈值时，温度保险丝熔断，从而切断电路，使制热终止。当然，在其它一些实施例中，保险件15还可以是自恢复温度保险丝。

本实施例中，第二极耳132与电芯负极耳113直接连接，例如第二极耳132与电芯负极耳113通过焊接的方式直接连接在一起。保险件15直接与第一极耳130连接，负载19并联于制热件13和保险件15，当保险件15熔断之后，只会造成制热电路中断，电池的自加热功能丧失，电池依然可以对负载供电。

可以理解地，在其它一些实施例中，保险件15也可以直接与第二极耳132连接。

请参阅图3和图4，图3是本发明第二实施例提供的自加热电池的结构示意图；图4是本发明第二实施例提供的自加热电池的工作电路图。

本实施例的自加热电池包括电芯21、制热件23、保险件25和开关22，其中，制热件23与电芯21连接，保险件25则串联在制热件23和电芯21之间，开关22串联在制热件23和电芯21之间。

具体而言，所述电芯21包括电芯正极210和电芯负极212，电芯正极210上设有电芯正极耳211，电芯负极212上设有电芯负极耳213，所述电芯正极耳211和所述电芯负极耳213之间通过隔膜27进行电隔离。

制热件23设置在所述电芯正极210的外侧，并通过隔膜27与电芯正极210电隔离，所述制热件23包括第一极耳230和第二极耳232，所述第一极耳230与电芯正极耳211连接，所述第二极耳232与所述电芯负极耳213连接，所述制热件23用于对所述电池进行加热。本实施例的制热件23为半导体制热片。

保险件25串联在所述制热件23与所述电芯21之间，所述保险件25用于在电池温度高于所述保险件25的阈值温度时，断开所述制热件23和所述电芯21之间的连接，以使所述制热件23停止加热。本实施例的保险件25为温度保险丝。

开关22用以接通或者断开所述制热件23和所述电芯21之间的连接，以控制是否对电池进行加热。电池的负载29并联于所述开关22和所述制热件23。

具体而言，本实施例的保险件25直接与第一极耳230连接，负载29并联与制热件23、保险件25和开关22。因此，当保险件25熔断之后，只会造成制热电路中断，电池的自加热功能丧失，电池依然可以对负载供电。可以理解地，在其它一些实施例中，保险件25也可以直接与第二极耳232连接。

本实施例的工作原理如下：

当外界环境温度很低时，系统检测到电池温度低于设定值时，控制图4中的开关22闭合，电流流过制热件23，制热件23开始制热，电池温度上升。当温度升高到临界值时，开关22断开，以达到终止加热的目的。如果此时开关22故障，无法切断电路，此时制热件23会一直持续制热，电池温度会继续上升。当温度上升到保险件25的阈值时，保险件25熔断，切断制热电路，制热件23终止制热，从而避免电池温度持续升高带来的安全隐患。

请参阅图5和图6，图5是本发明第三实施例提供的自加热电池的结构示意图；图6是本发明第三实施例提供的自加热电池的工作电路图。

本实施例的自加热电池包括电芯31、制热件33、保险件35和开关32，其中，制热件33与电芯31连接，保险件35则串联在制热件33和电芯31之间，开关32串联在制热件33和电芯31之间。

具体而言，所述电芯31包括电芯正极310和电芯负极312，电芯正极310上设有电芯正极耳311，电芯负极312上设有电芯负极耳313，所述电芯正极耳311和所述电芯负极耳313之间通过隔膜37进行电隔离。

制热件33设置在所述电芯正极310的外侧，并通过隔膜37与电芯正极310电隔离，所述制热件33包括第一极耳330和第二极耳332，所述第一极耳330与电芯正极耳311连接，所述第二极耳332与所述电芯负极耳313连接，所述制热件33用于对所述电池进行加热。本实施例的制热件33为半导体制热片。

保险件35串联在所述制热件33与所述电芯31之间，所述保险件35用于在电池温度高于所述保险件35的阈值温度时，断开所述制热件33和所述电芯31之间的连接，以使所述制热件33停止加热。本实施例的保险件35为温度保险丝。

开关32用以接通或者断开所述制热件33和所述电芯31之间的连接，以控制是否对电池进行加热。电池的负载39并联于所述开关32和所述制热件33。

本实施例的保险件35直接与电芯正极耳311连接，负载39并联于制热件33和开关32，并与保险件35串联，当电芯温度过高时，保险件35熔断，同时终止制热和对外输出，在这种情况下，该电池的寿命也就结束了。当然，在其它一些实施例中，保险件35也可以直接与电芯负极耳313连接。

本实施例的工作原理如下：

当外界环境温度很低时，系统检测到电池温度低于设定值时，控制图6中的开关32闭合，电流流过制热件33，制热件33开始制热，电池温度上升。当温度升高到临界值时，开关32断开，以达到终止加热的目的。如果此时开关32故障，无法切断电路，此时制热件33会一直持续制热，电池温度会继续上升。当温度上升到保险件35的阈值时，保险件35熔断，切断电池电路，制热件33终止制热，从而避免电池温度持续升高带来的安全隐患，同时，电芯31终止为负载39供电。

值得一提的是，上述实施例均以第二极耳与电芯负极耳焊接在一起，开关连接在第一极耳与电芯正极耳之间为例来对本发明进行详细说明。而在其它一些实施例中，开关还可以连接在第二极耳与电芯负极耳之间，而第一极耳与电芯正极耳直接焊接在一起。

如图7所示，图7是本发明实施例提供的终端设备的结构示意图。本实施例的终端设备包括设备本体40和上述任一实施例所述的自加热电池41，其中，自加热电池41与设备本体40连接，并为设备本40供电。

综上所述，本发明能在电池温度持续升高至过高时停止对电池加热，从而减少自加热电池因温度过高导致的安全事故，提高自加热电池及终端设备的可靠性和安全性。

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及附图内容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)

1.一种自加热电池，其特征在于，包括：

电芯，所述电芯包括电芯正极和电芯负极，所述电芯正极上设有电芯正极耳，所述电芯负极上设有电芯负极耳，所述电芯正极和所述电芯负极之间通过隔膜进行电隔离；

制热件，设置在所述电芯正极和/或所述电芯负极的外侧，并通过隔膜与电芯正极和/或所述电芯负极电隔离，所述制热件包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与电芯正极耳连接，所述第二极耳与所述电芯负极耳连接，所述制热件用于对所述电池进行加热；

保险件，串联在所述制热件与所述电芯之间，所述保险件用于在电池温度高于所述保险件的阈值温度时，断开所述制热件和所述电芯之间的连接，以使所述制热件停止加热。

2.根据权利要求1所述的自加热电池，其特征在于，所述保险件直接与所述第一极耳或者第二极耳连接。

3.根据权利要求1所述的自加热电池，其特征在于，所述保险件直接与所述电芯正极耳或者电芯负极耳连接。

4.根据权利要求1所述的自加热电池，其特征在于，所述自加热电池还包括开关，所述开关串联在所述制热件和所述电芯之间，以接通或者断开所述制热件和所述电芯之间的连接。

5.根据权利要求4所述的自加热电池，其特征在于，电池的负载并联于所述开关和所述制热件。

6.根据权利要求5所述的自加热电池，其特征在于，所述开关串联在所述第一极耳与所述电芯正极耳之间，所述第二极耳与所述电芯负极耳直接焊接在一起。

7.根据权利要求1所述的自加热电池，其特征在于，所述制热件为半导体制热片。

8.根据权利要求1所述的自加热电池，其特征在于，所述保险件为温度保险丝。

9.根据权利要求8所述的自加热电池，其特征在于，所述温度保险丝为薄型温度保险丝。

10.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的自加热电池。