CN111668576A - 一种芯部加热型蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种芯部加热型蓄电池，属于电池技术领域。本发明提供的芯部加热型蓄电池包括壳体、电池单元、正极柱、负极柱和加热极柱；电池单元串并联组成蓄电池；电池单元的正电极和负电极分别汇聚成正极柱和负极柱；电池单元之间夹持有加热单元；加热单元并联连接；加热单元的两端分别具有极耳一和极耳二；极耳二位于蓄电池内部并与所述负电极焊接相连；极耳一汇聚在所述壳体的顶盖上通过压接金属壳形成加热极柱。该芯部加热型蓄电池利用加热单元对芯部电解液加热，实现低温情况下电池芯部常温，大幅度提升蓄电池低温充放电能力，使蓄电池在苛刻的低温条件下恢复常温性能。

Description

一种芯部加热型蓄电池

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种芯部加热型蓄电池。

背景技术

蓄电池是由内部电解质通过化学反应的变化，在正负极出现电势差从而产生电流的装置。蓄电池的最佳工作温度为25℃，在低温环境下，蓄电池内电解质中离子移动相当慢，从而影响离子在正负极之间的转移活性，导致蓄电池充、放电性能下降。资料显示蓄电池在0℃时，其20小时放电率会减少30％，当达到-18℃时，容量只有正常值的一半左右。在低温环境下，电池并不是真的没电了，而是有电却不能正常释放出来。在低温环境下，由于蓄电池极板、电解质活性物质的活度降低和浓度极化等现象，蓄电池充电也十分困难。在－20℃时蓄电池负极板的充电接受电流仅为常温下的40％。

目前常见改善蓄电池低温性能的方法有正负极采用新材料，电解质配方的优化，蓄电池壳体加热等。新极板材料和电解质配方优化的蓄电池还是会遇到低温性能下降的问题。蓄电池外壳加热方式，由于电池采用的是贫液式紧装配设计，正极、隔板、负极间隙中的电解质流动非常弱，内部的导热性非常差，加上电解质热容量较小，导致外部加热热量传导到蓄电池芯部的效率低，时间长，蓄电池的活化效果差。因此，需要一种高效、节能、受控的芯部加热结构来解决蓄电池低温性能差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种芯部加热型蓄电池。本发明提供的芯部加热型蓄电池，在低温条件下，通过蓄电池芯部加热，实现电池快速激活，提高蓄电池低温充放电能力。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种芯部加热型蓄电池，包括壳体、电池单元、正极柱、负极柱和加热极柱；若干个所述电池单元串并联组成所述蓄电池；所述电池单元具有正电极和负电极；若干个所述电池单元的正电极和负电极分别汇聚成正极柱和负极柱；所述正极柱和所述负极柱均位于所述壳体的顶盖上；若干相邻的所述电池单元之间夹持有加热单元；若干所述加热单元并联连接；所述加热单元的两端分别具有极耳一和极耳二；所述极耳二位于所述蓄电池内部并与所述负电极焊接相连；所述极耳一汇聚在所述壳体的顶盖上通过压接金属壳形成所述加热极柱。

优选地，所述加热单元包括隔板、绝缘加热元件和加热元件固定点；所述绝缘加热元件通过所述加热元件固定点固定连接在所述隔板上。

优选地，述绝缘加热元件通过所述正电极和所述负电极夹持在所述隔板上。

优选地，所述绝缘加热元件通过胶粘固定在所述隔板上。

优选地，所述绝缘加热元件为片状、棒状、丝状、网状中的一种。

优选地，所述绝缘加热元件为电阻型有机、无机或有机无机混合物材料中的一种。

优选地，所述绝缘加热元件具有外部绝缘层。

优选地，所述加热极柱通过外部控制器控制所述加热极柱与所述正极柱的连接与断开。

本发明仅利用蓄电池少量的电能，通过绝缘加热元件对电池初始充放电最关键的芯部电解液加热，实现低温情况下电池芯部常温，大幅度提升蓄电池低温充放电能力，使蓄电池在苛刻的低温条件下恢复常温性能。

而且根据蓄电池经过短时小电流放电，可以内部通过电化学反应产生极化热进行活化激活的特性，芯部绝缘加热元件的工作不仅消耗电量少，还能加倍提升蓄电池的低温性能。

采用恒温绝缘加热元件加热过程中不会导致蓄电池内部温度超限。

采用的绝缘加热元件仅只占隔板的微小面积，不影响正负电极之间离子的移动，而且厚度小，不恶化正负电极之间的空间，并且有助于正负电极之间充足电解液的存留。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图；

图中，1.正极柱,2.负极柱,3.加热极柱,4.壳体；

图2是本发明的电池单元结构示意图；

图中,5.电池单元,6.正电极,7.负电极,8.隔板,9.电解液；

图3是本发明的加热单元结构示意图；

图中，10.绝缘加热元件，11.加热元件固定点，12.极耳一，13.极耳二。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种芯部加热型蓄电池，包括壳体4、电池单元5、正极柱1、负极柱2和加热极柱3；若干个所述电池单元5串并联组成所述蓄电池；所述电池单元5具有正电极6和负电极7；若干个所述电池单元5的正电极6和负电极7分别汇聚成正极柱1和负极柱2；所述正极柱1和所述负极柱2均位于所述壳体4的顶盖上；若干相邻的所述电池单元5之间夹持有加热单元；若干所述加热单元并联连接；所述加热单元的两端分别具有极耳一12和极耳二13；所述极耳二13位于所述蓄电池内部并与所述负电极7焊接相连；所述极耳一12汇聚在所述壳体4的顶盖上通过压接金属壳形成所述加热极柱3。

在本发明中，所述加热单元包括隔板8、绝缘加热元件10和加热元件固定点11；所述绝缘加热元件10通过所述加热元件固定点11固定连接在所述隔板8上。

在本发明中，述绝缘加热元件10通过所述正电极6和所述负电极7夹持在所述隔板8上。

在本发明中，所述绝缘加热元件10通过胶粘固定在所述隔板8上。需要指出的是，所述绝缘加热元件10与所述隔板8的固定方式不限于胶粘，胶粘仅仅只是一种优选的固定方式，其他的固定方式亦可。例如：扣接、卡接等固定方式。

在本发明中，所述绝缘加热元件10为片状、棒状、丝状、网状中的一种。需要指出的是所述绝缘加热元件10的结构形态不限于上述片状、棒状、丝状、网状中的一种，只要所述绝缘加热元件10的结构形态不影响所述正电极6和所述负电极7之间的离子移动均可。

在本发明中，所述绝缘加热元件10为电阻型有机、无机或有机无机混合物材料中的一种。例如：有机的如碳纤维发热丝，无机的如金属发热丝、PTC发热材料，混合物如碳纤维金属复合材料。

在本发明中，所述绝缘加热元件10具有外部绝缘层。

在本发明中，所述加热极柱3通过外部控制器控制所述加热极柱3与所述正极柱1的连接与断开。当外部控制器控制加热极柱3与所述正极柱1连接时，电流通过所述绝缘加热元件10回到所述负极柱2，在蓄电池芯部产生热量，给每个所述电池单元5的正电极6和负电极7之间的电解液9加热；当蓄电池达到常温充放电性能后，控制器控制加热极柱3和正极柱1之间的连接断开，绝缘加热元件10停止工作。

本发明提供的芯部加热型蓄电池的工作原理为：

低温环境下，需要蓄电池工作之前，通过外部控制器控制加热极柱3与正极柱1之间的连接导通，加热极柱3与正极柱1相连通之后，就有电流通过隔板8上的绝缘加热元件10，利用蓄电池自身少量电能使绝缘加热元件10发热，在蓄电池芯部产生热量，正电极6和负电极7之间的少量电解液9被加热就会迅速升温、活化。整个蓄电池芯部就会快速升温，使蓄电池在低温条件下的充放电能力迅速恢复到常温状态。

同时蓄电池少量放电也有利于蓄电池通过内部电化学反应产生热量，使蓄电池内部温度升高。蓄电池达到常温充放电性能后，控制器控制加热极柱和正极柱之间的连接断开，绝缘加热元件停止工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种芯部加热型蓄电池，包括壳体、电池单元、正极柱、负极柱和加热极柱；若干个所述电池单元串并联组成所述蓄电池；所述电池单元具有正电极和负电极；若干个所述电池单元的正电极和负电极分别汇聚成正极柱和负极柱；所述正极柱和所述负极柱均位于所述壳体的顶盖上；其特征在于，若干相邻的所述电池单元之间夹持有加热单元；若干所述加热单元并联连接；所述加热单元的两端分别具有极耳一和极耳二；所述极耳二位于所述蓄电池内部并与所述负电极焊接相连；所述极耳一汇聚在所述壳体的顶盖上通过压接金属壳形成所述加热极柱。

2.根据权利要求1所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述加热单元包括隔板、绝缘加热元件和加热元件固定点；所述绝缘加热元件通过所述加热元件固定点固定连接在所述隔板上。

3.根据权利要求2所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述绝缘加热元件通过所述正电极和所述负电极夹持在所述隔板上。

4.根据权利要求2所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述绝缘加热元件通过胶粘固定在所述隔板上。

5.根据权利要求2所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述绝缘加热元件为片状、棒状、丝状、网状中的一种。

6.根据权利要求2所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述绝缘加热元件为电阻型有机、无机或有机无机混合物材料中的一种。

7.根据权利要求2所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述绝缘加热元件具有外部绝缘层。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的芯部加热型蓄电池，其特征在于，所述加热极柱通过外部控制器控制所述加热极柱与所述正极柱的连接与断开。

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