CN111526610A - 一种动力电池加热模组及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动力电池加热模组,包括:导电发热结构件,所述导电发热结构件包括石墨烯发热体、两个铜电极和两个银电极,所述石墨烯发热体包括具有两个端头的图案化的石墨烯导热膜,每个端头分别与一个银电极的一端连接,银电极的另一端连接一个铜电极;上绝缘膜和下绝缘膜,所述电发热结构件被上、下绝缘膜封装其中,所述上、下绝缘膜内表面分别设有上、下胶层,用于粘结所述电发热结构件;和电极端子,用于连接引线,所述上绝缘膜及上胶层开设有两个端子孔,两个铜电极通过两个端子孔裸露出来,形成两个电极端子。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力电池的加热功能结构件。
背景技术
近年来,随着全球人类环保意识的增强,新能源汽车产业获得加速发展。 在新能源汽车中,主流技术为采用动力锂电池组作为汽车动力来源。然而, 动力锂电池组有个致命弱点,在低温下启动和使用困难,且低温环境严重影 响电池组使用寿命和续航时间。因此,动力锂电池组必须进行有效热管理, 在低温环境使用,需要进行加热处理。
传统为动力电池组进行加热的产品为合金发热膜及模组,这种发热产品 的制造方法通常采用湿法刻蚀合金材料的办法,形成发热体,随后封装于两 层绝缘薄膜之间。合金发热膜及模组主要存在如下几个问题:首先,合金发 热材料,远红外效率差,其温度传递路径基本以热传导为主,即直接从发热 体表面传递到电池外壳表面,加热效率较差;其次,合金发热体,其发热均 匀性较差;最后,合金发热体制造过程有较大污染,对环境危害较大。
背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术,并不当然代表本领域 的现有技术。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在问题中的一个或多个,提供了一种动力 电池加热模组,包括:
导电发热结构件,所述导电发热结构件包括石墨烯发热体、两个铜电极 和两个银电极,所述石墨烯发热体包括具有两个端头的图案化的石墨烯导热 膜,每个端头分别与一个银电极的一端连接,银电极的另一端连接一个铜电 极;
上绝缘膜和下绝缘膜,所述电发热结构件被上、下绝缘膜封装其中,所 述上、下绝缘膜内表面分别设有上、下胶层,用于粘结所述电发热结构件; 和
电极端子,用于连接引线,所述上绝缘膜及上胶层开设有两个端子孔, 两个铜电极通过两个端子孔裸露出来,形成两个电极端子。
根据本发明的一个方面,在下绝缘膜外表面设置有第一导热双面胶层。 优选地,所述第一导热双面胶层的厚度≥100微米,优选为200-500微米; 优选地,所述第一导热双面胶层的纵向导热系数需>1.5W/(m·K);
优选地,所述第一导热双面胶层的表面设有保护层。
根据本发明的一个方面,所述第一导热双面胶层表面设有石墨烯导热膜, 所述石墨烯导热膜表面设有第二导热双面胶层;优选地,所述第二导热双面 胶层的厚度≥100微米,优选为200-500微米;优选地,所述第二导热双面 胶层的纵向导热系数需>1.5W/(m·K);
优选地,所述第二导热双面胶层的表面设有保护层。
根据本发明的一个方面,所述端子孔处裸露的铜电极分别连接有引线, 所述端子孔采用绝缘密封胶封合。
根据本发明的一个方面,所述图案化的石墨烯导热膜的图案为首尾相连 的U型结构,所述石墨烯导热膜的两个端头平行且指向同一方向。
根据本发明的一个方面,所述石墨烯发热体为双区发热体,所述双区发 热体包括第一图案化的石墨烯导热膜、第二图案化的石墨烯导热膜及连接区 银电极;所述连接区银电极将第一图案化的石墨烯导热膜、第二图案化的石 墨烯导热膜连接在一起,共同形成完整的发热体结构;第一图案化的石墨烯 导热膜的两端头分别与动力电池加热模组的两个电极端子连接,电流可通过 一个电极端子流入第一发热体后通过连接部银电极流入第二发热体,再从第 二发热体通地这连接部银电极流入第一发热体,最终从别一个电极端子流出。
根据本发明的一个方面,所述上、下绝缘膜层为PI膜。
根据本发明的一个方面,所述铜电极采用厚度为12-50微米的铜箔。
根据本发明的一个方面,所述银电极采用银胶丝网印刷而成。
根据本发明的一个方面,所述图案化的石墨烯导热膜的电阻为42±5ohm。
本发明还提供了上述的动力电池加热模组的制备方法,包括:
1)对石墨烯导热膜进行图案化,形成具有一定电阻的石墨烯发热体,且 使其具有两个端头;
2)在涂胶的下绝缘膜的带胶表面设置图案化的铜电极;
3)将步骤1)形成的石墨烯发热体与步骤2)形成的含有图案化铜电极 的下绝缘膜进行复合,并使得铜电极与石墨烯导热膜不存在重叠区域,铜电 极与图案化石墨烯的端头部位相邻;
4)在铜电极与图案化石墨烯导热膜的端头部位之间设置银电极,并使得 银电极两端分别与石墨烯图案端头、铜电极相连,形成良好的电接触,使得 图案化石墨烯导热膜、铜电极和银电极的组合体构成导电发热结构件;
5)将步骤4)形成的导电发热结构件与一层局部开孔的涂胶的上绝缘膜 进行复合,且上绝缘膜上的开孔区域与铜电极部分区域重合,形成“上绝缘 膜+上胶层+导电发热结构件+下胶层+下绝缘膜”的结构的石墨烯加热膜,并 暴露出铜电极部分的区域作为接线端子;
6)在步骤5)形成的石墨烯加热膜接线端子上焊接电源引线,并在焊接 区域设置绝缘胶进行密封;
7)在步骤6)形成的下绝缘膜的外表面复合一层导热双面胶,形成石墨 烯加热模组。
根据本发明的一个方面,所述图案化石墨烯导热膜采用对附着于离型膜 或硅胶保护膜上石墨烯导热膜进行模切而成。
根据本发明的一个方面,所述将步骤1)形成的发热体与步骤2)形成的 含有图案化铜电极的下绝缘膜进行复合的方法具体为:将附着于离型膜或硅 胶保护膜的图案化石墨烯导热膜与图案化铜电极进行对位,使得石墨烯发热 体的端头与铜电极相邻,采用快压法,将附着于离型膜或硅胶保护膜的图案 化石墨烯导热膜与带有铜电极的下绝缘膜压合在一起,去除离型膜或硅胶保 护膜,即可。优选地,所述压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s,压 力为50-200kg/cm2。进一步优选地:所述压合温度180℃,压合时间120s, 压力150kg/cm2。
根据本发明的一个方面,所述在涂胶的下绝缘膜的带胶表面设置图案化 的铜电极的方法包括两种:
方法一:采用湿法刻蚀的方法,对有胶的下绝缘膜的带胶表面覆上铜膜, 再对表面的铜箔进行图案化,形成图案化的铜电极;
方法二:通过压合方法,在有胶的下绝缘膜表面将事先图案化的铜电极 条压合粘接到下绝缘膜表面,压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s, 压力为50-200kg/cm2。
根据本发明的一个方面,所述步骤4)中,所述在铜电极与图案化石墨 烯导热膜的端头部位之间设置银电极的具体方法为:通过丝网印刷或点胶的 方式在石墨烯发热体的端头与铜电极之间设置银胶,经烘烤后,银电极可在 石墨烯发热体与铜电极间实现良好的电连接。
根据本发明的一个方面,所述步骤5)中,所述将步骤4)形成的导电发 热结构件与一层局部开孔的涂胶的上绝缘膜进行复合的具体方法为:采用快 压法,将表面复合有导电发热结构件的下绝缘膜与上绝缘膜对位复合并压合 封装,压合前上绝缘膜预先开孔;优选地,所述压合温度为140-200℃,压 合时间为10-300s,压力为50-200kg/cm2;进一步优选地:所述压合温度180℃, 压合时间120s,压力150kg/cm2。
石墨烯导热膜是近年来发展起来的新型散热、导热材料,具有极高的的 热导率(达到1500W/m·K及以上)和极好的柔韧性,已经获得大规模应用。 在此产业发展基础上,采用石墨烯导热膜来制备石墨烯发热体,能够获得大 面积均匀发热的效果。此外,石墨烯导热膜作为纯碳材料,在作为电加热发 热体时,具有极高的远红外辐射转换效率。因此,在动力锂电池组中应用, 可以有效地快速提升电池组的温度,提升加热效率和汽车电池能源综合利用 率。本发明采用石墨烯导热膜作为电池组加热膜的发热体,取代传统合金材 料发热体。本明发采用银电极连接法,连接发热体材料与铜电极,实现了良 好的欧姆接触连接,防止传统连接方法存在的易压碎石墨烯发热体、产生热 缺陷(存在高温发热点)、使用中打火及安装问题。本发明通过银电极实现两 组图案化的石墨烯导热膜的平面连接,在加工工艺上上更有利于大规模生产, 并对多串联结构电池组加热膜提供了设计和制造上的方便。
采用上述技术方案,可以带来以下效果。
1、生产更环保:生产过程中,不需要采用刻蚀合金电极的方案,且图案 化的铜电极可以直接采用快压铜箔条的方案,生产工艺环保、成本低;
2、工艺扩展性好:银电极连接发热体材料,或发热材料与铜电极,可以 方便实现多串联结构的加热模组设计,以及安装便利性,并解决了传统连接 方式的容易打火的安全问题;
3、性能更优:基于高电-热辐射转换效率的纯石墨烯发热体,本发明的 石墨烯加热模组,相对传统合金加热模组(对比例1),在升温速度和均匀性 上,均具有优势,具体参见表1。
附图说明
图1为单区动力电池加热模组的一个实施例的结构示意图;
图2为图1沿a-a的剖面示意图;
图3为图案化石墨烯导热膜平面图;
图4为石墨烯加热膜工艺流程图;
图5为双区动力电池加热模组的石墨烯发热膜的内部结构示意图;
图6为单区动力电池加热模组的另一个实施例的结构示意图(不带引线 和密封胶。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可 认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方 式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限 制性的。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、 "水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化 描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的 方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语"第一"、" 第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所 指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,"多个"的含义是 两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结 构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当 然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不 同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的, 其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供 了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其 他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1:
如图1-3所示的一种单区动力电池加热模组,包括:
导电发热结构件,所述导电发热结构件包括石墨烯发热体2、两个铜电 极3和两个银电极5,所述石墨烯发热体包括具有两个端头21、22的图案化 的石墨烯导热膜2,每个端头21、22分别与一个银电极5的一端连接,银电 极5的另一端连接一个铜电极3;
上绝缘膜401和下绝缘膜402,所述电发热结构件被上、下绝缘膜401、 402封装其中,所述上、下绝缘膜内表面分别设有上、下胶层901、902,用 于粘结所述电发热结构件;和
电极端子30,用于连接引线,所述上绝缘膜401及上胶层开设有两个端 子孔4010,两个铜电极3通过两个端子孔4010裸露出来,形成两个电极端 子30。
下面具体说明各部件的结构及特点。
图案化的石墨烯导热膜2的图案为首尾相连的U型结构,石墨烯导热膜 的两个端头平行且指向同一方向。作为本领域技术人员常规手段,图案化的 石墨烯导热膜2的图案也可以采用其它图案,如直的长条形、挖孔型等,只 要满足石墨烯发热体的电阻要求即可。图案化的石墨烯导热膜2的电阻为42 ohm。所述上、下绝缘膜层为PI膜。铜电极3采用厚度为12-50微米的铜箔。 银电极5采用银胶丝网印刷而成。银电极5与铜电极3、图案化的石墨烯导 热膜的端头相连,形成良好的电接触。端子孔4010处裸露的铜电极3上分别 焊接引线8,再用绝缘密封胶7对端子孔4010进行密封,防止电极端子氧化。
为了使用方使,在下绝缘膜外表面设置有第一导热双面胶层101,所述 第一导热双面胶层的表面设有保护层11。使用时,撒掉保护层11,用导热双 面胶层贴合在动力电池表面即可。使用方便,且传热效果好。导热双面胶是 由压克力聚合物填充导热陶瓷粉末,与有机硅胶粘剂复合而成。具有高导热 和绝缘的特性,并具有柔软性、压缩性、服帖性、强粘性。适应温度范围大, 可填补不平整的表面,能紧密牢固地贴合热源器件和散热片,将热量快速传 导出去。
实施例2:
参见图4所示,展示了实施例1动力电池加热模组的制备方法,包括:
1)采用模切法,对石墨烯导热膜2进行图案化,形成U型发热体(单个 分区),发热体附着于PET离型膜上1(见图3),发热体电阻为42ohm;
2)在涂胶绝缘衬底聚酰亚胺(PI)402表面,采用湿法刻蚀的方法形成 图案化的铜电极3(见图4中的A);
3)将步骤1)形成的U型发热体2,与步骤2)形成的含有图案化铜电 极的涂胶PI402进行压合,铜电极3与图案化石墨烯的引线接头部位(即两 端头20)相邻,压合完成后去除PET离型膜,压合条件为:压合温度180℃, 压合时间80s,压力100kg/cm2,(见图4中的B)
4)在铜电极与图案化石墨烯引线接头部位之间,通过丝网印刷法印制银 浆电极5,经过烘烤(烘烤条件:温度135℃,时间60min),使得银浆电极 5与铜电极3、石墨烯发热体接头部分21、22相连,形成良好的电接触(见图 4中的C);
5)将步骤4)形成的组合体与一层局部开孔4010的涂胶PI薄膜401进 行压合,且PI上相应开孔4010区域与步骤4)形成的组合体铜电极3部分 区域重合,形成“PI+带有铜电极和银电极5的石墨烯发热体+PI”组合体薄 膜,该组合体薄膜称为石墨烯加热膜,暴露出铜电极3部分区域作为接线端 子30(本发明中也称电极端子)(见图4中的D);
6)在步骤5)形成的石墨烯加热膜接线端子30上焊接电源引线8及相应 接插件,并在焊接区域设置绝缘胶7进行密封(见图4中的E);
7)在步骤6)形成的石墨烯加热膜一侧,复合一层导热双面胶101,形 成石墨烯加热模组(见图2剖面图)。
上述所述步骤5)中,采用快压法,将表面复合有导电发热结构件的下 绝缘膜与上绝缘膜对位复合并压合封装,压合前上绝缘膜预先开孔;优选地, 所述压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s,压力为50-200kg/cm2; 进一步优选地:所述压合温度180℃,压合时间120s,压力150kg/cm2。
实施例3:
本实施例展示了实施例1动力电池加热模组另一种制备方法,参见图4 所示,与实施例2基本相同,只有在一些工艺参数上有所不同。具体为:
1)采用模切法,对石墨烯导热膜2进行图案化,形成U型发热体2(单 个分区),发热体附着于PET离型膜1上(见图3),发热体电阻为42ohm;
2)在涂胶绝缘衬底聚酰亚胺(PI覆盖膜)402表面,采用快压工艺,在 相应位置压合上铜电极条3(见图4中的A),铜电极压合条件为:压合温度 160℃,压合时间40s,压力120kg/cm2;
3)将步骤1)形成的U型发热体2,与步骤2)形成的含有铜电极3的 涂胶PI 402进行压合,铜电极3与图案化石墨烯的引线接头部位21、22相 邻,压合完成后去除PET离型膜1,压合条件为:压合温度180℃,压合时间 80s,压力100kg/cm2(见图4中的B);
4)在铜电极3与图案化石墨烯引线接头部位21、22之间,通过自动点 胶机,制备银胶电极5,经过烘烤(烘烤条件:温度80℃,时间120min), 使得银胶电极5与铜电极3、石墨烯发热体接头21、22部分相连,形成良好 的电接触(见图4中的C);
5)将4)形成的组合体与一层局部开孔4010的涂胶PI薄膜401进行压 合,且PI上相应开孔区域与4)形成的组合体铜电极部分区域重合,形成“PI+ 带有铜电极和银电极的石墨烯发热体+PI”组合体薄膜,该组合体薄膜称为石 墨烯加热膜,暴露出铜电极3部分区域作为接线端子30(见图4中的D);
6)在5)形成的石墨烯加热膜接线端子上焊接电源引线9及相应接插件, 并在焊接区域设置绝缘胶7进行密封(见图4中的E);
7)在6)形成的石墨烯加热膜一侧,复合一层导热双面胶101,形成石 墨烯加热模组(见图2剖面图)。
上述所述步骤5)中,采用快压法,将表面复合有导电发热结构件的下 绝缘膜与上绝缘膜对位复合并压合封装,压合前上绝缘膜预先开孔;优选地, 所述压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s,压力为50-200kg/cm2; 进一步优选地:所述压合温度180℃,压合时间120s,压力150kg/cm2。
实施例4:
本实施例展示了一种双区动力电池加热模组,该双区动力电池加热膜的 结构与单区动力电池加热模组在整体结构上相同。都包括:
导电发热结构件,所述导电发热结构件包括石墨烯发热体2、两个铜电 极3和两个银电极5,所述石墨烯发热体包括具有两个端头21、22的图案化 的石墨烯导热膜2,每个端头21、22分别与一个银电极5的一端连接,银电 极5的另一端连接一个铜电极3;
上绝缘膜402和下绝缘膜401,所述电发热结构件被上、下绝缘膜402、 401封装其中,所述上、下绝缘膜内表面分别设有上、下胶层901、902,用 于粘结所述电发热结构件;和
电极端子30,用于连接引线,所述上绝缘膜402及上胶层开设有两个端 子孔4020,两个铜电极3通过两个端子孔4020裸露出来,形成两个电极端 子30。
双区动力电池加热膜是对单区动力电池加热膜的进一步改进,石墨烯 发热体为双区发热体,即包括两组图案化的石墨烯导热膜组成。如图5所示, 4021为双区发热体下层PI绝缘膜(左侧);4022为双区发热体下层PI绝缘 膜(中间连接区);4023为双区发热体下层PI绝缘膜(右侧)。双区发热体 包括第一图案化的石墨烯导热膜201、第二图案化的石墨烯导热膜202及连 接区银电极502;连接区银电极502将第一图案化的石墨烯导热膜201、第二图案化的石墨烯导热膜202连接在一起,共同形成完整的发热体结构;第一 图案化的石墨烯导热膜201的两端头分别与动力电池加热模组的两个电极端 子连接。如图5所示,3为图案化的铜电极(端子区),501为左侧发热膜端 子区银电极,与第一图案化的石墨烯导热膜的两个端头连接;502为中间连 接区银电极(连接两区发热体),将第一图案化的石墨烯导热膜201和第二图 案化的石墨烯导热膜202连接在一起。电流可通过一个电极端子的铜电极3 经过银电极501流入第一发热体201后通过连接部银电极502流入第二发热 体202,再从第二发热体202通过连接部银电极502流入第一发热体201,最 终从别一个电极端子的铜电极3流出。
实施例5:
本实施例提供了上述实施例4所展示的双区动力电池加热模组的一种制 备方法,其本与单区动力电池加热模组的制备方法相同。具体为:
1)采用模切法,对石墨烯导热膜2进行图案化,形成U型发热体2(两 个分区,见图5),发热体附着于PET离型膜1上(见图3),单个发热体电阻 为42ohm,串联连接后,石墨烯发热体电阻为84ohm;
2)在涂胶绝缘衬底聚酰亚胺(PI)402表面,采用湿法刻蚀的方法形成 图案化的铜电极3(见图4);
3)将步骤1)形成的U型发热体,与步骤2)形成的含有图案化铜电极 的涂胶PI 401进行压合,铜电极3与图案化石墨烯的引线接头部位21、22 相邻,压合完成后去除PET离型膜1,压合条件为:压合温度180℃,压合时 间80s,压力100kg/cm2;
4)在铜电极3与图案化石墨烯引线接头部位21、22之间,通过丝网印 刷法印制银浆电极5,经过烘烤(烘烤条件:温度135℃,时间60min),使 得银浆电极5与铜电极3、石墨烯发热体接头21、22部分相连,形成良好的 电接触(见图4);
5)将步骤4)形成的组合体与一层局部开孔4041的涂胶PI薄膜401进 行压合,且PI上相应开孔区域4010与4)形成的组合体铜电极3部分区域(加热膜端子区)重合,形成“PI+带有铜电极和银电极的石墨烯发热体+PI” 组合体薄膜,该组合体薄膜称为石墨烯加热膜,暴露出铜电极3部分区域作 为接线端子30;
6)在步骤5)形成的石墨烯加热膜接线端子30上焊接电源引线8及相应 接插件,并在焊接区域设置绝缘胶7进行密封;
7)在步骤6)形成的石墨烯加热膜一侧,复合一层导热双面胶101,形 成石墨烯加热模组。
实施例6:
本实施例同样提供了上述实施例4所展示的双区动力电池加热模组的一 种制备方法,与实施例5基本相同,不同之处在于一些工艺参数的改变。具 体为:
1)采用模切法,对石墨烯导热膜2进行图案化,形成U型发热体2(两 个分区,见图5),发热体附着于PET离型膜1上(见图3),单个发热体电阻 为42ohm,串联连接后,石墨烯发热体电阻为84ohm;
2)在涂胶绝缘衬底聚酰亚胺(PI覆盖膜)402表面,采用快压工艺,在 相应位置压合上铜电极条(见图4),铜电极压合条件为:压合温度160℃,压 合时间40s,压力120kg/cm2;
3)将步骤1)形成的U型发热体2,与步骤2)形成的含有铜电极3的 涂胶PI 402进行压合,铜电极与图案化石墨烯的引线接头部位21、22相邻, 压合完成后去除PET离型膜1,压合条件为:压合温度180℃,压合时间80s, 压力100kg/cm2;
4)在铜电极3与图案化石墨烯引线接头部位21、22之间,通过自动点 胶机,制备银胶电极501,经过烘烤(烘烤条件:温度80℃,时间120min), 使得银胶电极501与铜电极3、石墨烯发热体接头21、22部分相连,形成良 好的电接触(见图4);同时,利用银电极502将两个分区的石墨烯发热体201、 202进行连接(见图5);
5)将步骤6)形成的组合体与一层局部开孔的涂胶PI薄膜401进行压 合,且PI上相应开孔区域4010与4)形成的组合体铜电极3部分区域重合, 形成“PI+带有铜电极和银电极的石墨烯发热体+PI”组合体薄膜,该组合体 薄膜称为石墨烯加热膜,并暴露出铜电极部分区域作为接线端子30(见图4);
6)在步骤5)形成的石墨烯加热膜接线端子30上焊接电源引线8及相应 接插件,并在焊接区域设置绝缘胶7进行密封;
7)在步骤6)形成的石墨烯加热膜一侧,复合一层导热双面胶101,形 成石墨烯加热模组。
实施例7:
如图6所示,展示了单区动力电池加热模组的一种改进方案。即在实施 例1的基础上,第一导热双面胶层101表面设有石墨烯导热膜12,所述石墨 烯导热膜12表面设有第二导热双面胶层102。为了使用方便,第二导热双面 胶层的表面102设有一层可撕掉的保护层11。石墨烯导热膜12为一整片贴 合在第一导热双面胶101的表面。
对比例1:
本对比例展示了一种采用合金加发热材料的动力电池发热膜组(可于市 场购买),具体结构与实施例1相同,不同之处在于,用镍铬铁合金电阻线路 代替石墨烯发热体。
表1:
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限 制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的 技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或 者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作 的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动力电池加热模组,其特征在于,包括:
导电发热结构件,所述导电发热结构件包括石墨烯发热体、两个铜电极和两个银电极,所述石墨烯发热体包括具有两个端头的图案化的石墨烯导热膜,每个端头分别与一个银电极的一端连接,银电极的另一端连接一个铜电极;
上绝缘膜和下绝缘膜,所述电发热结构件被上、下绝缘膜封装其中,所述上、下绝缘膜内表面分别设有上、下胶层,用于粘结所述电发热结构件;和
电极端子,用于连接引线,所述上绝缘膜及上胶层开设有两个端子孔,两个铜电极通过两个端子孔裸露出来,形成两个电极端子。
2.根据权利要求1所述的动力电池加热模组,其特征在于,在下绝缘膜外表面设置有第一导热双面胶层;
优选地,所述第一导热双面胶层的厚度≥100微米;优选为200-500微米;优选地,所述第一导热双面胶层的纵向导热系数需>1.5W/(m·K);
优选地,所述第一导热双面胶层的表面设有保护层。
3.根据权利要求2所述的动力电池加热模组,其特征在于,所述第一导热双面胶层表面设有石墨烯导热膜,所述石墨烯导热膜表面设有第二导热双面胶层;
优选地,所述第二导热双面胶层的厚度≥100微米;优选为200-500微米;优选地,所述第二导热双面胶层的纵向导热系数需>1.5W/(m·K);
优选地,所述第二导热双面胶层的表面设有保护层;
优选地,所述石墨烯导热膜的厚度为20-40μm,优选25μm。
4.根据权利要求1所述的动力电池加热模组,其特征在于,所述端子孔处裸露的铜电极分别连接有引线,所述端子孔采用绝缘密封胶封合;
优选地,所述图案化的石墨烯导热膜的图案为首尾相连的U型结构,所述石墨烯导热膜的两个端头平行且指向同一方向。
5.根据权利要求1所述的动力电池加热模组,其特征在于,所述石墨烯发热体为双区发热体,所述双区发热体包括第一图案化的石墨烯导热膜、第二图案化的石墨烯导热膜及连接区银电极;所述连接区银电极将第一图案化的石墨烯导热膜、第二图案化的石墨烯导热膜连接在一起,共同形成完整的发热体结构;第一图案化的石墨烯导热膜的两端头分别与动力电池加热模组的两个电极端子连接,电流可通过一个电极端子流入第一发热体后通过连接部银电极流入第二发热体,再从第二发热体通地这连接部银电极流入第一发热体,最终从别一个电极端子流出。
6.根据权得要求1所述的动力电池加热模组,其特征在于,所述上、下绝缘膜层为PI膜;和/或,
所述铜电极采用厚度为12-50微米的铜箔;和/或,
所述银电极采用银胶丝网印刷而成;
所述图案化的石墨烯导热膜的电阻为42±5ohm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的动力电池加热模组的制备方法,其特征在于,包括:
1)对石墨烯导热膜进行图案化,形成具有一定电阻的石墨烯发热体,且使其具有两个端头;
2)在涂胶的下绝缘膜的带胶表面设置图案化的铜电极;
3)将步骤1)形成的石墨烯发热体与步骤2)形成的含有图案化铜电极的下绝缘膜进行复合,并使得铜电极与石墨烯导热膜不存在重叠区域,铜电极与图案化石墨烯的端头部位相邻;
4)在铜电极与图案化石墨烯导热膜的端头部位之间设置银电极,并使得银电极两端分别与石墨烯图案端头、铜电极相连,形成良好的电接触,使得图案化石墨烯导热膜、铜电极和银电极的组合体构成导电发热结构件;
5)将步骤4)形成的导电发热结构件与一层局部开孔的涂胶的上绝缘膜进行复合,且上绝缘膜上的开孔区域与铜电极部分区域重合,形成“上绝缘膜+上胶层+导电发热结构件+下胶层+下绝缘膜”的结构的石墨烯加热膜,并暴露出铜电极部分的区域作为接线端子;
6)在步骤5)形成的石墨烯加热膜接线端子上焊接电源引线,并在焊接区域设置绝缘胶进行密封;
7)在步骤6)形成的下绝缘膜的外表面复合一层导热双面胶,形成石墨烯加热模组;
优选地,所述图案化石墨烯导热膜采用对附着于离型膜或硅胶保护膜上石墨烯导热膜进行模切而成;
优选地,所述将步骤1)形成的发热体与步骤2)形成的含有图案化铜电极的下绝缘膜进行复合的方法具体为:将附着于离型膜或硅胶保护膜的图案化石墨烯导热膜与图案化铜电极进行对位,使得石墨烯发热体的端头与铜电极相邻,采用快压法,将附着于离型膜或硅胶保护膜的图案化石墨烯导热膜与带有铜电极的下绝缘膜压合在一起,去除离型膜或硅胶保护膜,即可;
进一步优选地,所述压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s,压力为50-200kg/cm2。
进一步优选地:所述压合温度180℃,压合时间120s,压力150kg/cm2。
8.根据权利要求7所述的动力电池加热模组的制备方法,其特征在于,所述在涂胶的下绝缘膜的带胶表面设置图案化的铜电极的方法包括两种:
方法一:采用湿法刻蚀的方法,对有胶的下绝缘膜的带胶表面覆上铜膜,再对表面的铜箔进行图案化,形成图案化的铜电极;
方法二:通过压合方法,在有胶的下绝缘膜表面将事先图案化的铜电极条压合粘接到下绝缘膜表面,压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s,压力为50-200kg/cm2。
9.根据权利要求7所述的动力电池加热模组的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中,所述在铜电极与图案化石墨烯导热膜的端头部位之间设置银电极的具体方法为:通过丝网印刷或点胶的方式在石墨烯发热体的端头与铜电极之间设置银胶,经烘烤后,银电极可在石墨烯发热体与铜电极间实现良好的电连接。
10.根据权利要求7所述的动力电池加热模组的制备方法,其特征在于,所述步骤5)中,所述将步骤4)形成的导电发热结构件与一层局部开孔的涂胶的上绝缘膜进行复合的具体方法为:采用快压法,将表面复合有导电发热结构件的下绝缘膜与上绝缘膜对位复合并压合封装,压合前上绝缘膜预先开孔;
优选地,所述压合温度为140-200℃,压合时间为10-300s,压力为50-200kg/cm2;
进一步优选地:所述压合温度180℃,压合时间120s,压力150kg/cm2。
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CN202010439339.7A CN111526610A (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种动力电池加热模组及其制备方法 |
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