CN108511831A - 一种锂电池用加热组件 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池用加热组件，包括加热片、单面涂布电极材料的正极片和负极片，其特征在于正极片和负极片未涂布涂层的一面分别贴合于加热片的两面。该加热组件可放置于电芯内的任意位置，不用考虑其他因素，仅需注意置入时，组件上贴合的正极片和负极片与电芯的正负极片的对应关系；其具有结构简单，设计合理，生产工艺简单，发热均匀、热量转换快、加热效率高等优点。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种锂电池用加热组件。
(二)背景技术
目前，汽车用锂电池启动电源在低温(如-25℃以下)环境下无法正常供电导致汽车无法启动。而实验研究表明，动力锂电池最适宜的工作(充放电)温度为35-45℃，在低温环境下，锂电池内部的单体电芯的充放电性能大大下降，无法正常使用，所以导致锂电池汽车启动电源不能提供足够的电量给汽车启动。
为了解决动力电池上述的低温充放电的问题，目前受电池材料的限制，可行的解决方案是将嵌入式加热组件运用于电池的热管理系统。之前各动力电池与电动车厂家所采用的加热系统方案主要是水循环加热冷却系统和PTC加热系统：1、水循环加热冷却系统在性能上能很好的解决电池加热和散热的问题，但在设计和制作工艺上均要求非常高，结构复杂，成本昂贵。2、PTC加热系统是随温度可变功率的加热器，在达到PTC元器件最高温度时(通常180-270℃)，器件内阻变大，功率变小，使其恒定在器件的额定温度，但因其加热面积较小。因此，研究一种新型的锂电池用加热组件已为急需。
(三)发明内容
本发明针对上述现有技术的不足而提供一种不仅具有结构简单，设计合理，生产工艺简单等特点，且用于汽车锂电池能进行有效加热的加热组件。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：一种锂电池用加热组件，包括加热片、单面涂布电极材料的正极片和负极片，其特征在于正极片和负极片未涂布涂层的一面分别贴合于加热片的两面。该加热组件可放置于电芯内的任意位置，不用考虑其他因素，仅需注意置入时，组件上贴合的正极片和负极片与电芯的正负极片的对应关系；其具有结构简单，设计合理，生产工艺简单，发热均匀、热量转换快、加热效率高等优点。
本发明的特征还在于所述正极片和负极片上设置有极耳，所述正极片和负极片的尺寸小于或等于加热片的尺寸。这样，当正极片和负极片的尺寸小于或等于加热片的尺寸时，可有效的防止极片之间短路，并且能方便包装。
本发明的特征还在于所述正极片和负极片四周侧边被隔膜包覆。被隔膜包覆后，极片的金属部分被隔膜隔离，起到绝缘作用。
本发明的特征还在于所述加热组件外部包覆有隔膜。这样，能够方便放置于电池内部正负极片之间，并且不影响电池内部的电化学反应。
本发明的特征还在于所述正极片或/和负极片被隔膜完全包覆后与加热片贴合。这样，可采用胶带或胶粘剂让正极片或/和负极片与加热片形成一个整体的部件。
本发明的特征还在于所述正极片或/和负极片的涂布层包覆有隔膜。这样，绝缘并能插入极片之间，不影响电芯中的电化学反应过程。
本发明的特征还在于所述加热片包括绝缘膜层和绝缘薄膜层之间的发热部件，所述发热部件与所述绝缘薄膜层紧密贴合。绝缘膜层可为PI膜或硅胶。这样，防止发热金属丝与极片的直接接触引发短路等问题，并且还最大限度的利用了加热片的有效面积。
本发明的特征还在于在所述加热片的一侧设置有发热部件的连接导线的引线端口。这样，方便封装并接入后端电路。
本发明的特征还在于正极片、电热片及负极片之间通过隔膜Z字型叠加，并被隔膜包裹。这样，方便快捷的叠加，更方便流水线生产。
本发明的特征还在于加热组件设置于叠片式电芯的极片与隔膜之间。这样，更多的位置选择方便加热组件的布设。
本发明的特征还在于隔膜的宽度大于极片的宽度。这样，充分包覆极片，防止极片金属连接短路。
本发明的特征还在于在极热组件上设置温度传感器。这样，能有效的将加热组件运用于锂电池的温度管理系统中，在低温环境中能及时根据温度需求给电池加热，使其能正常充放电。
本发明的特征还在于所述加热片厚度为50μm～300μm，涂布单面电极材料的正负基片厚度为20μm～300μm，隔膜厚度为10～25μm。
(四)附图说明
图1是本发明实施例1的示意图。
图2是本发明实施例2的示意图。
图3是本发明实施例3的示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是本发明实施例4的示意图。
图6是图5的俯视图。
图7是本发明实施例5的示意图。
图8是图7的俯视图。
图9是本发明实施例6的示意图。
图10是图9的俯视图。
图11是本发明实施例7的示意图。
图12是图11的截面示意图。
图13是本发明实施例8的示意图。
图14是图13的俯视图。
图15是本发明实施例9的示意图。
图16、图17、图18、图19是图15的俯视图。
图20是本发明实施例10的示意图。
图21是图20的俯视图。
图22是本发明实施例11的示意图。
图23是图21的俯视图。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图所示，一种锂电池用加热组件1，包括加热片2、单面涂布电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片3和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面。
本发明的特征还在于所述正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述正极片3和负极片4的尺寸小于或等于加热片2的尺寸。如图1、3、5、7、9、13、15、20、22所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述正极片3和负极片4的尺寸小于加热片2的尺寸。如图2所示，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述正极片3和负极片4的尺寸等于加热片2的尺寸。
本发明的特征还在于所述正极片3和负极片4四周侧边被隔膜6包覆。如图2所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述正极片3和负极片4四周侧边被隔膜6包覆。
本发明的特征还在于所述加热组件1外部包覆有隔膜6。如图3、4所示，加热组件1加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述正极片3和负极片4外部包覆有隔膜6。
本发明的特征还在于所述正极片3或/和负极片4被隔膜6完全包覆后与加热片2贴合。如图5、6所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述正极片3和负极片4正极片3和负极片4被隔膜6完全包覆后与加热片2贴合。如图5、6所示，正极片3被隔膜6完全包覆后与加热片2贴合；负极片4被隔膜6完全包覆后与加热片2贴合。
本发明的特征还在于所述加热组件1之间的隔膜6采用Z字型卷绕将加热片2、正极片3和负极片4间隔开。图7、8所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述加热组件1之间设置有隔膜，隔膜6采用Z字型卷绕将加热片2、正极片3和负极片4间隔开。
本发明的特征还在于所述正极片3或/和负极片4的四周包覆有隔膜6，用隔膜6包覆好的极片作为加热组件的一部分，加热组件1之间设置有隔膜6，,隔膜6采用Z字型卷绕将加热片2、四周包覆隔膜的正极片3和负极片4间隔开。图9、10所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，所述加热组件1之间设置有隔膜，隔膜6采用Z字型卷绕将加热片2、四周包覆隔膜的正极片3和负极片4间隔开。
本发明的特征还在于所述加热片2包括绝缘膜层7和绝缘薄膜层7之间的发热部件8，所述发热部件8与所述绝缘薄膜层7紧密贴合。如图11、12所示，加热片2包括绝缘膜层7和绝缘薄膜层7之间的发热部件8，所述发热部件8与所述绝缘薄膜层7紧密贴合。加热片2上的连接引线9一端设置有接头10.
本发明的特征还在于加热组件1中的正极片3、电热片及负极片4之间通过隔膜6以Z字型方式叠加，并被隔膜6包裹。图13、14所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，正极片3、电热片及负极片4之间通过隔膜6以Z字型方式叠加，并被隔膜6包裹。
本发明的特征还在于隔膜6的宽度大于极片的宽度。如图15所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，正极片3、电热片及负极片4之间通过隔膜6以Z字型方式叠加，隔膜6的尺寸大于加热组件1的尺寸，将加热组件1完全包覆。
本发明的特征还在于加热组件1能和锂电池中的正极片3、负极片4堆叠在电芯中，通过隔膜6以Z字型卷绕方式绝缘隔开。如图16、17、18、19所示，加热组件1与电池中的正极片3和负极片4在电芯中通过隔膜Z字型卷绕堆叠。
本发明的特征还在于所述加热片2厚度为50μm～300μm，涂布单面电极材料的正负基片厚度为20μm～300μm，隔膜6厚度为10～25μm。
本发明的特征还在于加热组件1上设置有温度传感器11，温度传感器外接端设置有接口12。如图22、23所示，加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片4和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热片2包括发热电阻丝8和绝缘膜7，其连接引线9一端设置有接头10，正极片3和负极片4上设置有极耳5，正极片3、电热片及负极片4之间通过隔膜6以Z字型方式叠加，加热组件1上设置有温度传感器11，温度传感器外接端设置有接口12。
如图3、5、7、9、13－21所示，一种电芯，包括极片和隔膜及锂电池用加热组件1，所述加热组件1包括加热片2、涂布单面电极材料的正极片3和负极片4，其特征在于正极片3和负极片4未涂布涂层的一面分别贴合于加热片2的两面，加热组件1设置于电芯的极片与隔膜之间。
本发明的特征还在于电芯为叠片式电芯或卷绕式电芯。如图5、6所示，电芯为叠片式电芯。如图7－10所示，电芯为卷绕式电芯。
Claims (10)
1.一种锂电池用加热组件(1)，包括加热片(2)、涂布单面电极材料的正极片(3)和负极片(4)，其特征在于正极片(3)和负极片(4)未涂布涂层的一面分别贴合于加热片(2)的两面。
2.根据权利要求1所述的锂电池用加热组件(1)，其特征在于所述正极片(2)和负极片(4)上设置有极耳，所述正极片(3)和负极片(4)的尺寸小于或等于加热片(2)的尺寸。
3.根据权利要求2所述的锂电池用加热组件(1)，其特征在于所述正极片(3)和负极片(4)四周侧边被隔膜包覆。
4.根据权利要求1、2或者3所述的锂电池用加热组件(1)，其特征在于所述加热组件(1)外部包覆有隔膜(6)。
5.根据权利要求1、2或者3所述的锂电池用加热组件(1)，其特征在于所述正极片(3)或/和负极片(4)被隔膜(6)完全包覆后与加热片(2)贴合。
6.根据权利要求1、2或者3所述的锂电池用加热组件(1)，其特征在于所述加热片包括绝缘膜层(7)和绝缘薄膜层之间的发热部件(8)，所述发热部件(8)与所述绝缘薄膜层(7)紧密贴合。
7.根据权利要求1、2或者3所述的锂电池加热组件(1)，其特征在于在所述加热片(2)的一侧设置有发热部件的连接导线(9)的引线端口(10)。
8.根据权利要求1、2或者3所述的锂电池加热组件(1)，其特征在于正极片(3)、加热片(2)及负极片(4)之间通过隔膜(6)以Z字型方式叠加，并被隔膜(6)包裹。
9.根据权利要求1、2或者3所述的锂电池用加热组件(1)，其特征在于隔膜(6)的宽度大于极片的宽度；或者所述加热片(2)厚度为50μm～300μm，涂布单面电极材料的正极片(3)，负极片(4)厚度为20μm～300μm，隔膜(6)厚度为10～25μm；或者加热组件上设置有温度传感器(11)，温度传感器外接端设置有接口(12)。
10.一种电芯，包括正极片(3)、负极片(4)和隔膜(6)，其特征在于：还包括任一一项权利要求1‐3所述的加热组件(1)，加热组件(1)设置于电芯的正极片(3)或/和负极片(4)与隔膜(6)之间；或者电芯为叠片式电芯或卷绕式电芯。
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