CN109066017A - 一种圆柱电池低温自加热装置及温度仿真方法 - Google Patents

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厉运杰
韩威振
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Abstract

本发明涉及一种圆柱电池低温自加热装置及温度仿真方法，包括圆柱电池本体及设于电池本体顶部的电极极耳，其特征在于：所述电池本体的外表面套设有加热片，所述加热片的上端设有与所述电极极耳相连的连接片，该连接片呈折弯状，贴合在电池顶盖与加热片的表面形成加热电极。然后建立圆柱电池和石墨烯加热片模型，对圆柱电池在‑20℃低温下自加热过程温度进行仿真模拟，预测电池自加热过程温度。本发明能够有效解决圆柱电池在‑20℃低温条件下电池不能充电的问题，并能够提前预测出电池自加热温度以及能耗。

Description

一种圆柱电池低温自加热装置及温度仿真方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产制造领域，具体涉及一种圆柱电池低温自加热装置及温度仿真方法。
背景技术
锂离子电池在-20℃低温环境中由于极化内阻过高，导致电池无法充电以及放电效率较低的问题，极大的限制了电动汽车在低温环境中的应用。
随着新能源汽车的不断推广应用，其在高寒地区的应用需求日益迫切，这就促使动力电池研发人员想法设法的解决动力锂离子电池低温充放电问题。
解决动力锂离子电池低温充放电问题的方法很多，概括起来无非是外部加热和从材料研发角度提高电池低温性能两种方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆柱电池低温自加热装置及温度仿真方法，通过电池自身放电能量给石墨烯加热片通电流，实现电池自加热的目的，并通过模拟仿真的手段，预测并监控电池自加热过程的温度和时间。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种圆柱电池低温自加热装置，包括圆柱电池本体及设于电池本体顶部的电极极耳，其特征在于：所述电池本体的外表面套设有加热片，所述加热片的上端设有与所述电极极耳相连的连接片，该连接片呈折弯状，贴合在电池顶盖与加热片的表面形成加热电极。
进一步的，所述加热片采用石墨烯加热片。
一种圆柱电池低温自加热装置的温度仿真方法，包括以下步骤：
（1）在圆柱电池的外部套设石墨烯加热片，在加热片的端部设置与电池极耳连接的连接片，该连接片折叠后卡在圆柱电池顶盖上，形成加热电极加热电极，对电池进行加热；
（2）基于COMSOL Multiphysics软件，建立圆柱电池和石墨烯加热片模型，对圆柱电池-20℃低温自加热过程温度进行仿真模拟，预测电池自加热过程温度。
进一步的，所述石墨烯加热片的厚度为0.3mm，导热系数为5300W/(m·K)，密度为0.1g/cm3，比热容为1400J/(kg·K)。
由上述技术方案可知，本发明所述的圆柱电池低温自加热装置及温度仿真方法，使用石墨烯加热片，通过电池自身放电能量给石墨烯加热片通电流，实现电池自加热的目的，此外，还通过模拟仿真的手段，预测并监控电池自加热过程的温度和时间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明圆柱电池低温自加热仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本实施例的圆柱电池低温自加热装置，包括圆柱电池本体1及设于电池本体1顶部的电极极耳2，电池本体1的外表面套设有石墨烯加热片3，加热片3的上端设有与电极极耳2相连的连接片11，该连接片11呈折弯状，贴合在电池顶盖21与加热片3的表面形成加热电极。
本实施例的圆柱电池低温自加热装置的温度仿真方法，包括以下步骤：
S1：在圆柱电池的外部套设石墨烯加热片，在加热片的端部设置与电池极耳连接的连接片，该连接片折叠后卡在圆柱电池顶盖上，形成加热电极加热电极，对电池进行加热；通过正负极极耳折叠后卡在顶盖上，将石墨烯加热膜连接电池正负极，从而使用电池电能给石墨烯加热膜通电，对电池进行加热。该石墨烯加热片的厚度为0.3mm，导热系数为5300W/（m·K），密度为0.1g/cm3，比热容为1400J/（kg·K）。
S2：通过COMSOL Multiphysics软件，建立圆柱电池和石墨烯加热片模型，对圆柱电池-20℃低温自加热过程温度进行仿真模拟，预测电池自加热过程温度。
本实施例中，在圆柱电池最外层的石墨烯加热膜上定义4.41W/cm3的体积发热功率密度，进行电池低温自加热仿真，将电池从-20℃加热到0℃，其仿真结果如图2所示，由图2可知，圆柱电池从-20℃加热到0℃需要2.92min。本发明能够有效解决圆柱电池在-20℃低温条件下电池不能充电的问题，并能够提前预测出电池自加热温度以及能耗。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种圆柱电池低温自加热装置，包括圆柱电池本体及设于电池本体顶部的电极极耳，其特征在于：所述电池本体的外表面套设有加热片，所述加热片的上端设有与所述电极极耳相连的连接片，该连接片呈折弯状，贴合在电池顶盖与加热片的表面形成加热电极。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池低温自加热装置，其特征在于：所述加热片采用石墨烯加热片。
3.一种圆柱电池低温自加热装置的温度仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
在圆柱电池的外部套设石墨烯加热片，在加热片的端部设置与电池极耳连接的连接片，该连接片折叠后卡在圆柱电池顶盖上，形成加热电极加热电极，对电池进行加热；
通过COMSOL Multiphysics软件，建立圆柱电池和石墨烯加热片模型，对圆柱电池-20℃低温自加热过程温度进行仿真模拟，预测电池自加热过程温度。
4.根据权利要3所述的圆柱电池低温自加热装置的温度仿真方法，其特征在于：所述石墨烯加热片的厚度为0.3mm，导热系数为5300W/(m·K)，密度为0.1g/cm3，比热容为1400J/(kg·K)。
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