CN113555630A - 锂电池及其加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池及其加热方法，包括：电芯及加热膜制作的锂电池外壳，加热膜贴附在电芯表面；加热膜包括基底层，发热层和防水层，在基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料MOSH的薄膜形成发热层，在发热层上贴附一层防水层，在发热层引出一正一负两个电极，通电后产生热量。在低温环境中，对加热膜通电后产生热量，对锂电池进行加热，可以使锂电池快速升温，并且升温均匀可控，结构简单，便于布置，成本低。

Description

锂电池及其加热方法
技术领域
本发明涉及低温加热术领域，特别涉及一种锂电池及其加热方法。
背景技术
锂电池作为新能源车的动力源，其工作性能直接影响整车动力性能。锂电池在不同的温度下，其充放电性能都不一样，在高温高寒环境中，电池性能下降，影响电池的瞬时充放电功率，及其充放电电量，从而影响整车的瞬时动力性及其最终续驶里程，此外，电池长期处在高温高寒的环境中工作，会大大影响电池自身的寿命。现有的加热方式分为内部加热和外部加热两种。
外部加热：该方法依托车用热管理技术，通过在电池包或电池模块外部添加高温液体/气体、电加热板、相变材料及利用珀尔贴效应等手段来实现热量由外向内的热传导。利用热空气直接对电池箱进行加热的方式对空气调节系统负荷较大，且经济性差；液体加热方法对电池箱的密封和绝缘要求较高，会增加整个电池设计的复杂程度，在可靠性方面尚有许多问题需要解决；加热时间长，加热后电池组温度分布不均匀，出现了较大温差。
内部加热：内部加热方法是利用电流通过有一定电阻值的导体所产生的焦耳热来加热电池，导体为电池本身。根据电流的正负流向可具体分为充电加热法、放电加热法和交流激励加热法；根据提供电流的电源不同，可分为自损耗型加热和外部能源供给加热，但须对电池单体结构进行较大的改动，一定程度上减小了电池的能量密度，且存在较大的能量消耗。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种锂电池，该锂电池在低温环境下可以快速升温，升温均匀可控。
本发明的另一个目的在于提出一种锂电池的加热方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种锂电池，包括：电芯及加热膜制作的锂电池外壳，所述加热膜贴附在电芯表面；
所述加热膜包括基底层，发热层和防水层，在所述基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料MOSH的薄膜形成所述发热层，在所述发热层上贴附一层所述防水层，在所述发热层引出一正一负两个电极，通电后产生热量。
本发明实施例的锂电池，通过加热膜制作锂电池外壳，在低温环境中，对加热膜通电后产生热量，对锂电池进行加热，可以使锂电池快速升温，并且升温均匀可控，结构简单，便于布置，成本低。
另外，根据本发明上述实施例的锂电池还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，所述加热膜连接外接电源，所述外接电源包括蓄电池。
进一步地，调整所述加热膜的通电时间和通电强度，控制所述锂电池的加热速率及加热最高温度。
进一步地，还包括：所述锂电池表面设置温度传感器；
通过所述温度传感器测量所述锂电池的温度。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种锂电池的加热方法，包括：
采集锂电池的温度；
在所述温度低于预设温度时，为所述锂电池的加热膜通电，以产生热量为所述锂电池加热。
本发明实施例的锂电池的加热方法，通过采集锂电池的温度；在所述温度低于预设温度时，为所述锂电池的加热膜通电，以产生热量为所述锂电池加热。可以使得锂电池在低温环境中迅速升温，且升温均匀可控。
另外，根据本发明上述实施例的锂电池的加热方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，根据所述温度与预设温度的差值，设定通电时间和通电强度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的锂电池结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例加热膜结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例的锂电池加热系统结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例的锂电池的加热方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的锂电池及其加热方法。
首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的锂电池。
图1为根据本发明一个实施例的锂电池结构示意图。
如图1所示，该锂电池包括：电芯及加热膜制作的锂电池外壳，所述加热膜贴附在电芯表面。
在图1中，展示了两种不同形状的锂电池(应用对象包括但不限于圆柱形锂电池、方壳形锂电池)，虽然形状不同，但外壳均为是将加热膜贴附在电芯锂电池表面制作而成。
进一步地，加热膜包括基底层，发热层和防水层，在基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料MOSH的薄膜形成发热层，在发热层上贴附一层防水层，在发热层引出一正一负两个电极，通电后产生热量。
本发明的实施例采用了一种关键功能材料即金属氧化物半导体制热材料(MOSH)。将涂敷有MOSH材料的薄膜用于圆柱形锂电池或方壳形锂电池表面的外壳，并且从薄膜外壳处引申有两条电源线，其为一正一负。薄膜外壳在通电的时候，由于金属氧化物半导体制热材料的特性可产生大量的热，用于快速均匀加热电池。同时，该薄膜还具有无污染、质量轻、成本低等优点，且布置方式简单便捷，无需破坏电池内部组成结构或引发额外的电化学反应。加热过程中升温速率和加热的最高温度可由通电电流和通电时间决定。
可以理解的是，本发明MOSH材料的加热膜与其他种类的加热膜相比，在加热膜性能、成本以及结构上有所差异，加热速度快，更加均匀，且热电转换效率高，电能消耗少，结构简单，成本低。
如图2所示，为加热膜的结构示意图。作为一种实例，加热膜的制作方法包括：
1)提供基材；
本实施例为塑料薄膜，但不限于此，还可以使用其他基材料。
2)对基材的一个表面进行抛光打磨；
3)通过靶材溅射在基材表面进行MOSH材料镀膜，形成发热层，同时设置正负两个电极；
4)在发热层上表面涂覆绝缘防水层，从而形成加热膜。
进一步地，加热膜所需的电能由外接电源提供，外接电源可以为蓄电池等，不进行具体限定。
可以理解的是，调整加热膜的通电时间和通电强度，控制锂电池的加热速率及加热最高温度。举例而言，若需要较短的时间为锂电池升温，则可以增大通电强度。若需要升高较高的温度，则可以增加通电时间，加热膜的最高加热温度与加热膜的面积相关。
如图3所示，在锂电池加热系统中，可以通过一个控制器进行控制，控制器所需温度及当前温度得到加热速率，根据该加热速率为加热膜通电。在温度改变后，还可以改变加热膜的加热速率，在温度达到预设温度后，可以停止加热，根据实际需要进行选择。
具体而言，圆柱形或方壳形锂电池表面外壳涂敷有MOSH材料，从外壳引申出来的线与蓄电池相连(加热所消耗的电量不来自于锂电池自身)，当环境温度较低影响电池正常使用时，加热控制器控制薄膜外壳通电，产生热量迅速加热电池，同时，可依据对加热时间的需求，改变通电电流的大小，即改变加热功率，从而实现快速可控加热。另外，由于金属氧化物半导体制热材料产热的均匀性，电池加热过程中表面各处温度均匀性好。
根据本发明实施例提出的锂电池，在低温环境中，通过对加热膜制作的锂电池外壳通电进行加热，可以实现对锂电池的精准加热控制，在加热时，热量可以快速的传递到整个锂电池，加热更加均匀，升温可控，且结构简单，便于布置，成本低。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的锂电池加热方法。
图4为根据本发明一个实施例的锂电池的加热方法流程图。
如图4所示，该锂电池的加热方法包括：
S1，采集锂电池的温度。
S2，在温度低于预设温度时，为锂电池的加热膜通电，以产生热量为锂电池加热。
进一步地，根据温度与预设温度的差值，设定通电时间和通电强度。
需要说明的是，前述对锂电池施例的解释说明也适用于该实施例的锂电池的加热方法，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的锂电池的加热方法，通过采集锂电池的温度；在温度低于预设温度时，为锂电池的加热膜通电，以产生热量为锂电池加热。可以使得锂电池在低温环境中迅速升温，且升温均匀可控。
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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种锂电池，其特征在于，包括：
电芯及加热膜制作的锂电池外壳，所述加热膜贴附在电芯表面；
所述加热膜包括基底层，发热层和防水层，在所述基底层上镀一层金属氧化物半导体制热材料MOSH的薄膜形成所述发热层，在所述发热层上贴附一层所述防水层，在所述发热层引出一正一负两个电极，通电后产生热量。
2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，
所述加热膜连接外接电源，所述外接电源包括蓄电池。
3.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，调整所述加热膜的通电时间和通电强度，控制所述锂电池的加热速率及加热最高温度。
4.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，还包括：温度传感器；
所述温度传感器设置在所述锂电池表面，用于检测所述锂电池的温度。
5.一种加热方法，其特征在于，用于所述权利要求1-4所述的锂电池，包括以下步骤：
采集锂电池的温度；
在所述温度低于预设温度时，为所述锂电池的加热膜通电，以产生热量为所述锂电池加热。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述温度与预设温度的差值，设定通电时间和通电强度。
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