CN110828942A - 一种用于锂离子动力电池的平面加热膜及锂电子动力电池 - Google Patents

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Abstract

一种用于锂离子动力电池的平面加热膜及锂电子动力电池，包括绝缘隔离膜，绝缘隔离膜内设有放置空间；发热体，发热体包括发热本体和一对加热极耳，发热本体设于放置空间内，一对加热极耳伸出至放置空间外部，发热本体的内部具有间隙；绝缘填充层，绝缘填充层设于发热本体的间隙中。本发明涉及的一种用于锂离子动力电池的平面加热膜，通过绝缘填充层填充发热本体的间隙，使得加热膜各处厚度一致平整，并实现与第一层绝缘隔离膜、第二层绝缘隔离膜整体复合，能够消除因加热片凹凸引发电芯安全问题的风险，增加绝缘膜的贴合强度，提高加热片的机械强度。

Description

一种用于锂离子动力电池的平面加热膜及锂电子动力电池
技术领域
本发明属于用于锂离子动力电池技术领域，更具体地，涉及一种用于锂离子动力电池的平面加热膜及锂电子动力电池。
背景技术
目前锂离子电池使用的加热膜，其结构为发热主体外部包覆绝缘隔离层，由于发热主体具备一定厚度，包覆绝缘隔离层的加热体会在其间隙区域产生出凹陷，从而导致加热片表面不平整。由于加热片需要在一定压力下与电芯紧密贴合，加热片本身的凹凸会使电芯内部极片发生变形，该变形一方面导致正负极片间区域的锂离子还原电压发生差异，部分区域负极表面产生析锂，产生锂枝晶，锂枝晶堆积刺破隔膜造成内部短路；另一方面，变形的可能破坏极片结构，造成活性物质的脱落，引发电芯失效。
目前所用的加热片，如CN201520824102，一种聚酰亚胺膜蚀刻芯片电池加热片，包括加热膜主体，所述加热膜主体包括两层聚酰亚胺，发热主体嵌于两层聚酰亚胺之间，其发热主体厚度为0.06-0.08mm，聚酰亚胺膜厚度为0.08-0.12mm，发热主体厚度与膜厚度相当，经热压后，主体间隙区会出现非常明显的凹陷；又如专利CN201720022073中所提出的结构，即一种聚酰亚胺膜硅胶蚀刻芯片电池加热膜,其膜片主体由硅胶玻纤夕胶布、发热主体、聚酰亚胺膜、双面胶组成，其所用的硅胶玻纤夕胶布厚度为0.5-1.0mm，双面胶厚度为0.10-0.15mm。由于较厚的硅胶玻纤夕胶布以及双面胶的加入，该结构能够缓解加热膜片的的凹凸，但不能根本解决问题，并且会增加加热膜片的占用电池模组的体积，降低电池模组的能量密度。由于加热膜片中发热主体中间隙较窄，深度较浅，一般填充方法很难保证优质且高效的填充。
因此，期待一种带有内部填充的平面加热膜，使得加热膜各处厚度一致平整。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于锂离子动力电池的平面加热膜及锂电子动力电池，具有内部填充，使得加热膜各处厚度一致平整。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于锂离子动力电池的平面加热膜，包括：
绝缘隔离膜，所述绝缘隔离膜内设有放置空间；
发热体，所述发热体包括发热本体和一对加热极耳，所述发热本体设于所述放置空间内，所述一对加热极耳伸出至所述放置空间外部，所述发热本体的内部具有间隙；
绝缘填充层，所述绝缘填充层设于所述发热本体的间隙中。
优选地，所述绝缘隔离膜包括第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜，所述第一绝缘隔离膜和所述第二绝缘隔离膜的边缘通过封装密封连接，中部形成所述放置空间，所述发热本体位于所述第一绝缘隔离膜和所述第二绝缘隔离膜所形成的所述放置空间内，所述一对加热极耳由所述第一绝缘隔离膜和所述第二绝缘隔离膜的一端伸出。
优选地，所述第一绝缘隔离膜和所述第二绝缘隔离膜均由聚丙烯薄膜、改性聚丙烯薄膜或聚酰亚胺膜材制成。
优选地，所述第一绝缘隔离膜和所述第二绝缘隔离膜均由至少一层膜材制成。
优选地，所述第一绝缘隔离膜和/或所述第二绝缘隔离膜由多层膜材制成，且所述第一绝缘隔离膜和/或所述第二绝缘隔离膜的靠近所述发热本体一侧的膜材的熔点高于远离所述发热本体一侧的膜材的熔点。
优选地，所述第一绝缘隔离膜和所述第二绝缘隔离膜的厚度为0.05-0.1mm。
优选地，所述发热本体由铜、铝、镍、铬、钛合金或石墨材料制成。
优选地，所述绝缘填充层由绝缘的可塑性材料制成。
优选地，所述平面加热膜的厚度为0.2-0.4mm。
本发明还提供一种锂电子动力电池，包括上述的用于锂离子动力电池的平面加热膜。
本发明涉及的一种用于锂离子动力电池的平面加热膜，其有益效果在于：通过绝缘填充层填充发热本体的间隙，使得加热膜各处厚度一致平整，并实现与第一层绝缘隔离膜、第二层绝缘隔离膜整体复合，能够消除因加热片凹凸引发电芯安全问题的风险，增加绝缘膜的贴合强度，提高加热片的机械强度。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明的一个示例性实施例的用于锂离子动力电池的平面加热膜的结构示意图图；
图2示出了本发明的一个示例性实施例的用于锂离子动力电池的平面加热膜的俯视图；
附图标记说明：
1发热本体，2加热极耳，3绝缘填充层，4第一绝缘隔离膜，5第二绝缘隔离膜，6间隙。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于锂离子动力电池的平面加热膜，包括：
绝缘隔离膜，绝缘隔离膜内设有放置空间；
发热体，发热体包括发热本体和一对加热极耳，发热本体设于放置空间内，一对加热极耳伸出至放置空间外部，发热本体的内部具有间隙；
绝缘填充层，绝缘填充层设于发热本体的间隙中。
本发明涉及的用于锂离子动力电池的平面加热膜，通过绝缘填充层填充发热本体的间隙，使得加热膜各处厚度一致平整，并实现与第一层绝缘隔离膜、第二层绝缘隔离膜整体复合，能够消除因加热片凹凸引发电芯安全问题的风险，增加绝缘膜的贴合强度，提高加热片的机械强度。
优选地，发热体包括发热本体和一对加热极耳，发热本体为平面S型或U型，从而在发热本体内部形成与外部连通的间隙，加热极耳用于与外部电连接，绝缘隔离膜包裹于发热本体表面，形成片状的平面加热膜。
优选地，绝缘隔离膜包括第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜，第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜的边缘通过封装密封连接，中部形成放置空间，使整个平面加热膜成为一个整体，发热本体位于第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜所形成的放置空间内，一对加热极耳由第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜的一端伸出，用于通电。
优选地，第一绝缘隔离膜位于发热本体的底部。
优选地，第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜均由聚丙烯薄膜、改性聚丙烯薄膜或聚酰亚胺膜材制成。
优选地，第二绝缘隔离膜选用可透过紫外射线或不可透过紫外射线的膜材制成。
优选地，第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜均由至少一层膜材制成。
优选地，第一绝缘隔离膜和/或第二绝缘隔离膜由多层膜材制成，且靠近发热本体一侧的膜材的熔点高于远离发热本体一侧的膜材的熔点。
优选地，靠近发热本体一侧的膜材为高熔点膜材，远离发热主体一侧的膜材为低熔点膜材。高熔点膜材的熔点在140°-150°之间，低熔点膜材的熔点在120°-130°之间。
高熔点和低熔点是制成膜材的材料自身所具有的特性，不同的材料具有不同的熔点，根据封装要求进行选择材料作为制成绝缘隔离膜，高熔点为140-150°的材料和低熔点为120-130°的材料，对封装效果较好。
当第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜由单层膜材制成时，该单层膜材可选用聚丙烯薄膜、改性聚丙烯薄膜或聚酰亚胺中任一种材料；当第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜由多层膜材制成时，该多层膜材可以选用聚丙烯薄膜、改性聚丙烯薄膜或聚酰亚胺中的一种材料或任一组合制成。
膜材的材料选择取决于绝缘隔离膜的封装需求，选用不同材料组合的多层膜材制成的绝缘隔离膜的封装性能更好，有效地提高了封装的可靠性和安全性。
优选地，第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜的厚度为0.05-0.1mm。第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜的厚度根据平面加热膜的实际需求而定，第一绝缘隔离膜或第二绝缘隔离膜太厚会影响散热，过薄则会影响绝缘隔离的效果。
优选地，发热本体由铜、铝、镍、铬、钛合金或石墨材料制成，也可以选用其他电热材料制成。
优选地，绝缘填充层由绝缘的可塑性材料制成，如UV胶(UV是Ultraviolet Rays的缩写，即紫外光线，UV胶又称光敏胶、紫外光固化胶、无影胶)、聚丙烯(PP，Polypropylene)或聚乙烯(PE，polyethylene)材料。绝缘填充层作为粘接剂和填充剂，对发热本体内的间隙进行填充，使被填充后的发热本体表面平整，并在定型后与第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜的厚度封装为一体，从而使平面加热膜各处厚度相同，避免使电芯内壁极片发生变形。
优选地，平面加热膜的厚度为0.2-0.4mm。
使用UV胶作为绝缘填充层的平面加热膜的一种制作方法如下：
将第一层绝缘隔离膜贴合与发热本体的底部，在水平状态将液体状态的绝缘填充层材料注入发热本体的间隙中，确保绝缘填充层材料的液面水平不低于发热本体表面，并通过压板将多余的绝缘填充层材料由间隙处挤压引出，使用波长365-400nm的紫外灯均匀照射，使绝缘填充层材料固化形成绝缘填充层；将第二绝缘隔离膜贴覆于发热本体表面，通过热封装压将第二绝缘隔离膜与第一绝缘隔离膜密封连接，形成平面加热膜整体。
使用UV胶作为绝缘填充层的平面加热膜的另一种制作方法如下：
将第一层绝缘隔离膜贴合与发热本体的底部，在水平状态将液体状态的绝缘填充层材料注入发热本体的间隙中，确保绝缘填充层材料的液面水平不低于发热本体表面，将第二绝缘隔离膜贴覆于发热本体表面，并通过压板将多余的绝缘填充层材料由间隙处挤压引出，使用波长365-400nm的紫外灯均匀照射第二绝缘隔离膜，使绝缘填充层材料固化形成绝缘填充层；通过热压封装将第二绝缘隔离膜与第一绝缘隔离膜密封连接，形成平面加热膜整体。
使用聚丙烯或聚乙烯材料作为绝缘填充层的平面加热膜的制作方法如下：
将发热本体固定于注塑模具中，模具两侧面板与发热本体正反两面保持相同的距离，将绝缘填充层材料注入模具中，对发热本体的间隙进行填充，并固化脱模；分别将第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜贴合放置于发热本体的两面，通过热压进行封装，使第一绝缘隔离膜和第二绝缘隔离膜密封连接，形成平面加热膜整体。
本发明还提供一种锂电子动力电池，包括上述的用于锂离子动力电池的平面加热膜。该锂电子动力电池为液态、半固态、全固态、叠片式、卷绕式圆柱钢壳、方形铝壳或软包锂离子动力电池。
实施例1
如图1至图2所示，本发明提供了一种用于锂离子动力电池的平面加热膜，包括：
绝缘隔离膜，绝缘隔离膜内设有放置空间；
发热体，发热体包括发热本体1和一对加热极耳2，发热本体1设于放置空间内，一对加热极耳2伸出至放置空间外部，发热本体1的内部具有间隙6；
绝缘填充层3，绝缘填充层3设于发热本体1的间隙6中。
在本实施例中，发热体包括发热本体1和一对加热极耳2，发热本体1为平面S型或U型，从而在发热本体1内部形成与外部连通的间隙6，加热极耳2用于与外部电连接，绝缘隔离膜包裹于发热本体1表面，形成片状的平面加热膜。
在本实施例中，绝缘隔离膜包括第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5，第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5的边缘通过封装密封连接，中部形成放置空间，发热本体1位于第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5所形成的的放置空间内，一对加热极耳2由第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5的一端伸出，用于通电。
第一绝缘隔离膜4位于发热本体1的底部。
第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5均由聚丙烯薄膜和改性聚丙烯薄膜制成。
第二绝缘隔离膜5选用不可透过紫外射线的膜材制成。
第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5均由至少一层膜材制成。
在本实施例中，第一绝缘隔离膜4或第二绝缘隔离膜5由多层膜材制成，且靠近发热本体1一侧的膜材的熔点高于远离发热本体1一侧的膜材的熔点。
靠近发热本体1一侧的膜材为高熔点膜材，远离发热主体1一侧的膜材为低熔点膜材，高熔点膜材的熔点在140°-150°之间，低熔点膜材的熔点在120°-130°之间。
在本实施例中，第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5的厚度为0.08mm。平面加热膜的厚度为0.3mm。发热本体1由石墨电热材料制成。
在本实施例中，绝缘填充层3由绝缘的可塑性材料制成，本实施例中绝缘填充层3选用UV胶。
使用UV胶作为绝缘填充层3的平面加热膜的制作方法如下：
将第一层绝缘隔离膜贴合与发热本体1的底部，在水平状态将液体状态的绝缘填充层3材料注入发热本体1的间隙中，确保绝缘填充层3材料的液面水平不低于发热本体1表面，并通过压板将多余的绝缘填充层3材料由间隙6处挤压引出，使用波长365-400nm的紫外灯均匀照射，使绝缘填充层3材料固化形成绝缘填充层3；将第二绝缘隔离膜5贴覆于发热本体1表面，通过热压封装将第二绝缘隔离膜5与第一绝缘隔离膜4密封连接，形成平面加热膜整体。
实施例2
根据本实施例的用于锂离子动力电池的平面加热膜与实施例1的区别在于，
在本实施例中，第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5均由改性聚丙烯薄膜制成。
第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5均由一层膜材制成。
第二绝缘隔离膜5选用可透过紫外射线的改性聚丙烯薄膜的膜材制成。
使用UV胶作为绝缘填充层3的平面加热膜的一种制作方法如下：
将第一层绝缘隔离膜贴合与发热本体1的底部，在水平状态将液体状态的绝缘填充层3材料注入发热本体1的间隙中，确保绝缘填充层3材料的液面水平不低于发热本体1表面，将第二绝缘隔离膜5贴覆于发热本体1表面，并通过压板将多余的绝缘填充层3材料由间隙6处挤压引出，使用波长365-400nm的紫外灯均匀照射第二绝缘隔离膜5，使绝缘填充层3材料固化形成绝缘填充层3；通过热压封装将第二绝缘隔离膜5与第一绝缘隔离膜4密封连接，形成平面加热膜整体。
实施例3
根据本实施例的用于锂离子动力电池的平面加热膜与实施例1的区别在于，
在本实施例中，绝缘填充层3由聚丙烯制成。
使用聚丙烯材料作为绝缘填充层3的平面加热膜的制作方法如下：
将发热本体1固定于注塑模具中，模具两侧面板与发热本体1正反两面保持相同的距离，将绝缘填充层3材料注入模具中，对发热本体1的间隙6进行填充，并固化脱模；分别将第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5贴合放置于发热本体1的两面，通过热压进行封装，使第一绝缘隔离膜4和第二绝缘隔离膜5密封连接，形成平面加热膜整体。
实施例4
本发明提供一种锂电子动力电池，包括实施例1、实施例2或实施例3的用于锂离子动力电池的平面加热膜。
在本实施例中，锂电子动力电池为软包锂离子动力电池。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，包括：
绝缘隔离膜，所述绝缘隔离膜内设有放置空间；
发热体，所述发热体包括发热本体(1)和一对加热极耳(2)，所述发热本体(1)设于所述放置空间内，所述一对加热极耳(2)伸出至所述放置空间外部，所述发热本体(1)的内部具有间隙(6)；
绝缘填充层(3)，所述绝缘填充层(3)设于所述发热本体(1)的间隙(6)中。
2.根据权利要求1所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述绝缘隔离膜包括第一绝缘隔离膜(4)和第二绝缘隔离膜(5)，所述第一绝缘隔离膜(4)和所述第二绝缘隔离膜(5)的边缘通过封装密封连接，中部形成所述放置空间，所述发热本体(1)位于所述第一绝缘隔离膜(4)和所述第二绝缘隔离膜(5)所形成的所述放置空间内，所述一对加热极耳(2)由所述第一绝缘隔离膜(4)和所述第二绝缘隔离膜(5)的一端伸出。
3.根据权利要求2所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述第一绝缘隔离膜(4)和所述第二绝缘隔离膜(5)均由聚丙烯薄膜、改性聚丙烯薄膜或聚酰亚胺膜材制成。
4.根据权利要求3所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述第一绝缘隔离膜(4)和所述第二绝缘隔离膜(5)均由至少一层膜材制成。
5.根据权利要求4所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述第一绝缘隔离膜(4)和/或所述第二绝缘隔离膜(5)由多层膜材制成，且所述第一绝缘隔离膜(4)和/或所述第二绝缘隔离膜(5)的靠近所述发热本体(1)一侧的膜材的熔点高于远离所述发热本体(1)一侧的膜材的熔点。
6.根据权利要求3所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述第一绝缘隔离膜(4)和所述第二绝缘隔离膜(5)的厚度为0.05-0.1mm。
7.根据权利要求1所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述发热本体(1)由铜、铝、镍、铬、钛合金或石墨材料制成。
8.根据权利要求1所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述绝缘填充层(3)由绝缘的可塑性材料制成。
9.根据权利要求1所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜，其特征在于，所述平面加热膜的厚度为0.2-0.4mm。
10.一种锂电子动力电池，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的用于锂离子动力电池的平面加热膜。
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