CN213752826U - 加热组件和电池包 - Google Patents

Abstract

一种电池包及其加热组件，加热组件包括层叠设置的基板和发热件，发热件包括层叠设置的粘贴层、发热结构和绝缘层，发热结构通过粘贴层粘接在基板上，绝缘层用于使得发热结构与外部绝缘。通过设置层叠在基板上的发热件，发热件包括层叠的粘贴层、发热结构和绝缘层，发热件与基板粘贴固定，无需增设其他的连接结构件，在基板上集成了发热功能，降低了电池包整体的热管理成本，同时还减小了空间占用率，由于集成的加热组件包含了发热结构，不需要多次的装配，还减小了电池包的装配复杂性。

Description

加热组件和电池包

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种加热组件和电池包。

背景技术

新能源汽车近年来发展迅速，在世界各地均得到广泛应用。新能源汽车中的核心为电池包，在例如高纬度地区、冬季等气温低的环境使用时，为提高电池包的性能，通常需要对电池包进行加热。

现有的对电池包进行加热的方案主要是在电池包表面设一PI(Polyimide，PI，聚酰亚胺)加热膜，PI加热膜的结构一般为两层绝缘层夹着一层加热结构。由于PI加热膜为柔性结构，需要增设固定结构件，从而增加了电池包整体的热管理成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种加热组件和电池包，解决电池包整体的热管理成本高的问题。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种加热组件，包括层叠设置的基板和发热件，所述发热件包括层叠设置的粘贴层、发热结构和绝缘层，所述发热结构通过所述粘贴层粘接在所述基板上，所述绝缘层用于使得所述发热结构与外部绝缘。

一种实施方式中，所述发热结构包括同层设置的加热层和导热层，所述加热层和所述导热层连接。

一种实施方式中，所述导热层的材质为石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管的任意一种，所述加热层的热导率小于所述导热层的热导率。

一种实施方式中，所述加热层包括围合形成镂空空间的正极连接部、负极连接部和分支连接部，所述导热层容置于所述镂空空间。

一种实施方式中，所述分支连接部的数量为多个，多个所述分支连接部设置在所述正极连接部和所述负极连接部之间，所述正极连接部、所述负极连接部及多个所述分支连接部围合形成多个所述镂空空间，所述导热层的数量为多个，所述导热层对应设于所述镂空空间，多个所述导热层的覆盖面积大于多个所述分支连接部的覆盖面积。

一种实施方式中，多个所述分支连接部间隔地设置，且多个所述分支连接部互相平行，以使多个所述镂空空间在所述第一方向上依次间隔排列，在所述第一方向上，所述导热层的尺寸大于与之相邻的所述分支连接部的尺寸。

一种实施方式中，多个所述分支连接部包括第一分支连接部和第二分支连接部，多个所述导热层包括第一导热层和第二导热层，所述第一分支连接部的一端与所述正极连接部连接，另一端与所述负极连接部绝缘，所述第二分支连接部的两端均与所述正极连接部和所述负极连接部绝缘，所述第一导热层连接所述第一分支连接部和所述第二分支连接部，且所述第一导热层与所述正极连接部和所述负极连接部均绝缘，所述第二导热层连接在所述第二分支连接部远离所述第一分支连接部的一侧，且所述第二导热层的一端与所述正极连接部绝缘，另一端与所述负极连接部连接。

一种实施方式中，多个所述分支连接部包括第三分支连接部和第四分支连接部，多个所述导热层包括第三导热层，所述第三分支连接部的一端与所述正极连接部连接，另一端与所述负极连接部绝缘，所述第四分支连接部的一端与所述正极连接部绝缘，另一端与所述负极连接部连接，所述第三导热层连接所述第三分支连接部和所述第四分支连接部，且所述第三导热层的两端分别与所述正极连接部和所述负极连接部绝缘。

一种实施方式中，所述加热层和所述导热层通过蚀刻或模切工艺制作形成在所述粘贴层上。

一种实施方式中，所述发热结构为不低于预设热导率的导热层，其中，所述预设热导率大于等于1000w/m.k。

一种实施方式中，所述加热组件用于对电池包的电芯进行加热，所述基板用作所述电池包的上盖或托盘的底板。

第二方面，本实用新型还提供一种电池包，包括电芯和第一方面各种实施方式中任一项所述的加热组件，所述加热组件对所述电芯加热。

通过设置层叠在基板上的发热件，发热件包括层叠的粘贴层、发热结构和绝缘层，发热件与基板粘贴固定，无需增设其他的连接结构件，在基板上集成了发热功能，降低了电池包整体的热管理成本，同时还减小了空间占用率，由于集成的加热组件包含了发热结构，不需要多次的装配，还减小了电池包的装配复杂性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实施方式的电池包的立体结构示意图；

图2是一种实施方式的电池包的部分爆炸结构示意图；

图3是一种实施方式的加热层和导热层的平面结构示意图；

图4是另一种实施方式的加热层和导热层的平面结构示意图；

图5是一种实施方式的电池包的部分爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1和图2，本实用新型实施例提供一种加热组件10，包括层叠设置的基板11和发热件，发热件包括层叠设置的粘贴层12、发热结构和绝缘层15。发热结构通过粘贴层12粘接在基板11上，绝缘层15用于使得发热结构与外部绝缘。

具体的，本实施例的加热组件用于对电池包的电芯20进行加热，基板11可用作电池包的上盖，也就是说，在电池包的上盖上集成了加热功能。基板11还可作为托盘25的底板，也就是说，在托盘25的底板上集成了加热功能。基板11还可通过与电池包的上盖或托盘25的底板连接，实现对电芯的加热，也就是说，基板11不作为电池包的上盖或托盘25的底板，而是额外的一块板连接到上盖或底板上。基板11的材质为金属材料，为满足强度要求，基板11的厚度根据不同的金属材料可进行适应的设置。以基板11材料为铝为例，基板11的厚度可为1mm-3mm；以基板11材料为钢为例，基板11的厚度可为0.8mm-1mm；当然，基板11的材料也可为其他金属材料，其厚度根据强度需要进行设置，此处不再列举。

粘贴层12为具有高强粘贴性能且绝缘的胶黏剂，具体可为聚氨酯(PU)系高分子材料，具有模量范围可调，固化速度适中，成本低的优点，能将基板11和发热结构的金属进行高强度的连接。

发热结构可为任意可行的结构，其作用为发出热量用以加热电芯20，其具体结构此处不做展开，后面的说明中将以几个具体的实施例进行说明。

绝缘层15用于使得发热结构及基板11与电芯20之间绝缘，并具有较好的耐压性能，可采用环氧树脂、氮化硼等材料，通过印刷或者喷涂等工艺，敷在发热结构、以及发热结构外周的基板11上。绝缘层15的厚度可为50μm-200μm。可选的，绝缘层15具有导热性能，进一步的，绝缘层15还可通过导热结构胶与电芯20连接，从而可加快热量的传递。

现有的PI加热膜的结构一般为两层绝缘层中间夹设有加热结构。相比于PI加热膜，本实施例的发热件只设一层绝缘层15，即加热结构的一侧为绝缘层15，另一侧为粘贴层12，发热件与基板11粘贴固定，无需增设其他的连接结构件。

因此，本实施例中，通过设置层叠在基板11上的发热件，发热件包括层叠的粘贴层12、发热结构和绝缘层15，发热件与基板11粘贴固定，无需增设其他的连接结构件，在基板11上集成了发热功能，降低了电池包整体的热管理成本，也减小了空间占用率，同时由于集成的加热组件包含了发热结构，不需要多次的装配，还减小了电池包的装配复杂性。

一种实施例中，请参考图2和图3，发热结构包括同层设置的加热层13和导热层14，加热层13和导热层14连接。

具体的，加热层13采用高电阻的材料，利用电阻发热的原理发出热量。加热层13的材料具体可以为铜、钢、PTC发热体等，其电阻阻值根据所需发热功率进行设置，不做具体限定。

导热层14用于导热，即将加热层13的热量传导到更大的面积上。导热层14可为具有比加热层13更高热导率的材料。可选的，导热层14的材质为石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管的任意一种，这些材料的热导率都高于一般的金属导热材料。对于碳纳米管而言，其热导率低于石墨烯及石墨烯复合材料，但碳纳米管作为导热层14能够发热和导热，即不仅能够将加热层13的热量导出，其本身也可发热。

导热层14和加热层13连接，一种实施例是两者为物理上的接触，可无电流的流动，加热层13的热量通过两者接触的位置传导到导热层14；另一种实施例是两者为电连接，即两者间有电流的流动，这种方式的导热层14也可被电流激励而发热，即导热层14同时发热和导热，再叠加加热层13传导的热量，能使得温度提升的更快。

本实施例中，加热层13和导热层14同层设置，可减小厚度方向上的空间占用，也可使得加热层13和导热层14的整体能覆盖更大的面积，对温度的均匀性也具有良好作用。

加热层13和导热层14的同层设置的具体结构可为任意可行的结构，例如加热层13在一侧，导热层14在另一侧，后文中也给出了一些实施例，此处不做详述。加热层13和导热层14可通过蚀刻或模切工艺制作形成在粘贴层12上，工艺成熟，形成的结构均匀，并能刻画极小的尺寸间隔，便于减少局部加热和均温效果的突变。

一种实施例中，请参考图2和图3，加热层13包括围合形成镂空空间136的正极连接部131、负极连接部132和分支连接部133，导热层14容置于镂空空间136。换而言之，加热层13包围在导热层14的四周，加热层13可从导热层14的四周将热量传导到导热层14，从而可使得导热层14的温度均匀。在导热层14可以同时加热和导热的实施例中，电流从正极连接部131流入分支连接部133或导热层14，并经导热层14或分支连接部133流入负极连接部132而回流。

一种实施例中，请参考图2至图4，分支连接部133的数量为多个，多个分支连接部133设置在正极连接部131和负极连接部132之间，正极连接部131、负极连接部132及多个分支连接部133围合形成多个镂空空间136，导热层14的数量为多个，导热层14对应设于镂空空间136，多个导热层14的覆盖面积大于多个分支连接部133的覆盖面积，覆盖面积是指在基板11上的垂直投影的面积。由于导热层14对温度的均匀效果更好，故设置多个导热层14，且多个导热层14的覆盖面积更大，能提升加热层13和导热层14的整体的均温效果。

一种实施例中，请参考图2和图3，正极连接部131和负极连接部132可均沿第一方向X延伸且互相平行地设置。多个分支连接部133间隔地设置，且多个分支连接部133互相平行，以使多个镂空空间136在第一方向X上依次间隔排列。在第一方向X上，导热层14的尺寸W1大于与之相邻的分支连接部133的尺寸W2，分支连接部133在第一方向上的尺寸W2即为相邻两个镂空空间136的间隔距离。镂空空间136和导热层14的形状完全匹配，可选的，镂空空间136和导热层14均为矩形。

可选的，如图3所示，在第一方向X上，多个导热层14的尺寸W1可相同，多个导热层14可为等间距间隔排列，即多个分支连接部133的尺寸W2也可相同。进一步的，每个导热层14在第一方向X上的尺寸W2可大于两倍与之相邻的分支连接部133的尺寸W2。

可选的，如图3和图4所示，在第一方向X上，多个导热层14的尺寸W1可呈一定规律变化，例如递减或递增。多个分支连接部133的尺寸W2可相同，也可不同。其中，第一方向X为图4中的左右方向。

通过设置导热层14在第一方向X的尺寸W1大于与之相邻的分支连接部133的尺寸W2，使得导热层14的覆盖面积比多个分支连接部133的覆盖面积更大，如此设置，可充分利用导热层14的均温性能，提升加热层13和导热层14的整体的加热和均温效果。

一种实施例中，请参考图2和图4，多个分支连接部133包括相邻的第一分支连接部S1和第二分支连接部S2，多个导热层14包括相邻的第一导热层T1和第二导热层T2。第一分支连接部S1的一端与正极连接部131连接，另一端与负极连接部132绝缘，第二分支连接部S2的两端均与正极连接部131和负极连接部132绝缘。第一导热层T1连接第一分支连接部S1和第二分支连接部S2，且第一导热层T1与正极连接部131和负极连接部132均绝缘。第二导热层T2连接在第二分支连接部S2远离第一分支连接部S1的一侧，且第二导热层T2的一端与正极连接部131绝缘，另一端与负极连接部132连接。

具体的，如图4所示，A、B、C所示出了三条电流路径，均示出了电流在第一分支连接部S1、第二分支连接部S2、第一导热层T1和第二导热层T2上的大致走向。正极连接部131、第一分支连接部S1、第一导热层T1、第二分支连接部S2、第二导热层T2和负极连接部132为串联的关系。A、B、C三条电流路径较为曲折，能经过较多的区域，加热和均为的面积较大。其中，A、B、C三条电流路径之间的电流为并联的关系，并联的电路能够使得加热层和导热层的更大的面积实现加热和均温效果。实现绝缘的方案可采用两者之间具有间隔距离、在两者相接处设置绝缘结构等方式。

一种实施例中，请参考图2和图4，多个分支连接部133包括第三分支连接部S3和第四分支连接部S4，多个导热层14包括第三导热层T3。第三分支连接部S3的一端与正极连接部131连接，另一端与负极连接部132绝缘，第四分支连接部S4的一端与正极连接部131绝缘，另一端与负极连接部132连接，第三导热层T3连接第三分支连接部S3和第四分支连接部S4，且第三导热层T3的两端分别与正极连接部131和负极连接部132绝缘。

具体的，如图4所示，D示出了一条电流路径，示出了电流在第三分支连接部S3、第三导热层T3和第四分支连接部S4的大致走向。正极连接部131、第三分支连接部S3、第三导热层T3、第四分支连接部S4和负极连接部132为串联的关系。如此设置，可以较为灵活的布置加热和均温区域。

可选的，如图2和图4所示，多个分支连接部133还包括位于最外侧的第五分支连接部S5和第六分支连接部S6，第五分支连接部S5的一端与正极连接部131连接，另一端与负极连接部132绝缘，第六分支连接部S6的一端与负极连接部132连接，另一端与正极连接部131绝缘。多个导热层14还包括第四导热层T4，第四导热层T4与第五分支连接部S5连接，且第四导热层T4的一端与正极连接部131绝缘，另一端与负极连接部132连接。正极连接部131和第五分支连接部S5可构成“L”形，负极连接部132和第六分支连接部S6也可构成“L”形。

如图4所示，E示出了一条电流路径，示出了电流在第五分支连接部S5和第四导热层T4的大致走向。正极连接部131、第五分支连接部S5、第四导热层T4和负极连接部132为串联的关系。如此设置，可以较为灵活的布置加热和均温区域。

A、B、C、D、E五条电流路径之间为并联的关系，第六分支连接部S6可将A、B、C、D、E五条电流路径引导至一个共同的连接端口。可选的，如图2至图4，正极连接部131设有正极端口134，第六分支连接部S6设有负极端口135，正极端口134和负极端口135分别与电源电连接，此处的电源可为电池包，即电芯20作为电源，加热电压为电池包输出电压。可选的，正极端口134和负极端口135可相互靠近，便于电性连接。其他可选的，也可不设置第六分支连接部S6，而是将负极端口135设在负极连接部132上。

其他实施例中，加热层13的具体结构可为其他任意可行的结构，正极端口131和负极端口132也可设置在任意可行的位置，不做过多限定。

一种实施例中，请参考图2和图5，与图2所示实施例基本相同，区别在于，不设置加热层13，而只设置导热层14。具体的，发热结构为不低于预设热导率的导热层14，其中，预设热导率大于等于1000w/m.k。设置此种发热结构，只需一个导热层14即可实现加热和温度均匀的功能。

请参考图1至图5，本实用新型实施例还提供一种电池包，包括电芯20和前述实施例中的加热组件10，发热结构设于基板11。本实施例的电池包，由于采用了本实用新型实施例的加热组件10，加热组件10通过设置层叠在基板11上的发热件，发热件包括层叠的粘贴层12、发热结构和绝缘层15，发热件与基板11粘贴固定，无需增设其他的连接结构件，在基板11上集成了发热功能，降低了电池包整体的热管理成本，减小了空间占用率，同时由于集成的加热组件包含了发热结构，不需要多次的装配，还减小了电池包的装配复杂性。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种加热组件，其特征在于，包括层叠设置的基板和发热件，所述发热件包括层叠设置的粘贴层、发热结构和绝缘层，所述发热结构通过所述粘贴层粘接在所述基板上，所述绝缘层用于使得所述发热结构与外部绝缘。

2.如权利要求1所述的加热组件，其特征在于，所述发热结构包括同层设置的加热层和导热层，所述加热层和所述导热层连接。

3.如权利要求2所述的加热组件，其特征在于，所述导热层的材质为石墨烯、石墨烯复合材料、碳纳米管的任意一种，所述加热层的热导率小于所述导热层的热导率。

4.如权利要求2所述的加热组件，其特征在于，所述加热层包括围合形成镂空空间的正极连接部、负极连接部和分支连接部，所述导热层容置于所述镂空空间。

5.如权利要求4所述的加热组件，其特征在于，所述分支连接部的数量为多个，多个所述分支连接部设置在所述正极连接部和所述负极连接部之间，所述正极连接部、所述负极连接部及多个所述分支连接部围合形成多个所述镂空空间，所述导热层的数量为多个，所述导热层对应设于所述镂空空间，多个所述导热层的覆盖面积大于多个所述分支连接部的覆盖面积。

6.如权利要求5所述的加热组件，其特征在于，多个所述分支连接部间隔地设置，且多个所述分支连接部互相平行，以使多个所述镂空空间在第一方向上依次间隔排列，在所述第一方向上，所述导热层的尺寸大于与之相邻的所述分支连接部的尺寸。

7.如权利要求6所述的加热组件，其特征在于，多个所述分支连接部包括第一分支连接部和第二分支连接部，多个所述导热层包括第一导热层和第二导热层，所述第一分支连接部的一端与所述正极连接部连接，另一端与所述负极连接部绝缘，所述第二分支连接部的两端均与所述正极连接部和所述负极连接部绝缘，所述第一导热层连接所述第一分支连接部和所述第二分支连接部，且所述第一导热层与所述正极连接部和所述负极连接部均绝缘，所述第二导热层连接在所述第二分支连接部远离所述第一分支连接部的一侧，且所述第二导热层的一端与所述正极连接部绝缘，另一端与所述负极连接部连接。

8.如权利要求6或7所述的加热组件，其特征在于，多个所述分支连接部包括第三分支连接部和第四分支连接部，多个所述导热层包括第三导热层，所述第三分支连接部的一端与所述正极连接部连接，另一端与所述负极连接部绝缘，所述第四分支连接部的一端与所述正极连接部绝缘，另一端与所述负极连接部连接，所述第三导热层连接所述第三分支连接部和所述第四分支连接部，且所述第三导热层的两端分别与所述正极连接部和所述负极连接部绝缘。

9.如权利要求2所述的加热组件，其特征在于，所述加热层和所述导热层通过蚀刻或模切工艺制作形成在所述粘贴层上。

10.如权利要求1所述的加热组件，其特征在于，所述发热结构为不低于预设热导率的导热层，其中，所述预设热导率大于等于1000w/m.k。

11.如权利要求1所述的加热组件，其特征在于，所述加热组件用于对电池包的电芯进行加热，所述基板用作所述电池包的上盖或托盘的底板。

12.一种电池包，其特征在于，包括电芯和如权利要求1至11任一项所述的加热组件，所述加热组件对所述电芯加热。

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