CN219718503U - 新型单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池及其内加热电芯技术领域，尤其是涉及一种新型单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池，包括石墨烯发热层涂覆于基材表面；第一导电带和第二导电带相对分设于基材表面两侧并与石墨烯发热层接触；封装层覆盖在基材上，与基材形成一个封闭夹层，封闭夹层完全包裹第一导电带、第二导电带以及石墨烯发热层；填充腔设置于封装层表面，其内填充气凝胶形成气凝胶层。本实用新型通过在石墨烯发热层任一侧填充气凝胶形成气凝胶层，使其具有单向集中传热功能，提高了新型单向传热发热装置的整体发热效率，基于该发热装置的电芯，不仅提升了发热效率，而且还具备隔热及缓冲作用，有利于延长电芯的使用寿命和提高电池安全性能。

Description

新型单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池及其内加热电芯技术领域，尤其是涉及一种新型单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池。

背景技术

现今主流动力电池由于受温度影响都将可能出现热失控现象，而一旦出现热失控情况，其电池包温度迅速升高产生连锁反应，会导致采用该动力电池的设备过热，引发火灾或爆炸，引发安全事故。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种新型单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池。

根据本实用新型第一方面实施例的新型单向传热发热装置，其中，包括：

基材；

石墨烯发热层，所述石墨烯发热层涂覆于基材表面；

第一导电带和第二导电带，所述第一导电带和所述第二导电带相对分设于基材表面两侧并与所述石墨烯发热层接触；

封装层，所述封装层覆盖在所述基材上，与所述基材形成一个封闭夹层，所述封闭夹层完全包裹所述第一导电带、所述第二导电带以及所述石墨烯发热层；

填充腔，所述填充腔设置于所述封装层一侧表面，所述填充腔内填充气凝胶形成气凝胶层，得到所述新型单向传热发热装置的绝热面。

根据本实用新型实施例的新型单向传热发热装置，通过在石墨烯发热层任一侧填充气凝胶形成气凝胶层，使得该发热装置具有单向集中传热功能，提高了新型单向传热发热装置的整体发热效率。

根据本实用新型的一些实施例，所述填充腔设置于所述基材的一侧表面，用于在基材侧形成新型单向传热发热装置的绝热面，有利于电芯之间隔热。

根据本实用新型的一些实施例，所述气凝胶层厚度为1mm～5mm，起到隔热作用的同时可在负极膨胀时起缓冲作用，延长电池使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，所述石墨烯发热层呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部以及平行分布在若干根条纹部两侧的边缘部，若干根所述条纹部之间间隔范围为0～5mm，所述石墨烯发热层厚度为5～500nm。以满足自热电池集流体整体达到发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度的效果。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一导电带和所述第二导电带分别引出两根导线穿出所述新型单向传热发热装置，用于制备单向传热发热电池。

根据本实用新型第二方面实施例的单向传热发热电芯，包括外壳、电芯内芯和封盖，外壳和封盖配合内部形成一个用于放置电芯内芯的封腔，其中还包括：

新型单向传热发热装置，所述新型单向传热发热装置设置于外壳与电芯内芯之间，所述新型单向传热发热装置包括发热面和绝热面，其中发热面包裹所述电芯内芯外周侧，用于所述新型单向传热发热装置通电后发热给所述电芯内芯加热，绝热面朝向所述外壳内壁。

根据本实用新型实施例的单向传热发热电芯，一方面通过新型单向传热发热装置的发热面大大提升了对电芯内芯的发热效率，使得发热电芯在低温下升温更快，另一方面新型单向传热发热装置绝热面可有效隔离电芯内部温度，使得外壳体温度不会随着发热内芯升温而大幅上升。现有的热失控引发火灾及爆炸大多数都是由于电池包内部电芯一旦热失控，其余电芯会发生连锁反应，扩大火灾险情，而本申请的单向传热发热电芯可有效将单个电芯热失控现象抑制在单个电池内部，而不会向其他电芯扩散，使得发热电芯与发热电芯存在热的阶度差，不影响其他电芯；与此同时，通过新型单向传热发热装置可在电芯内部起缓冲作用，在充放电过程中负极膨胀时起缓冲作用，延长电芯的使用寿命；若发生碰撞时，缓冲外部挤压力降低由于碰撞原因导致电池热失控的情况发生。

根据本实用新型第三方面实施例的电池，其中包括采用上述的单向传热发热电芯对电池内部进行单侧加热。

根据本实用新型实施例的电池，其内部装载的单向传热发热电芯使得该电池不仅具备保温效果，而且能够在电池内部隔热，在发生火灾时能起到阻火的作用，使得外部火焰只能到达外壳体，而不能对电池内部的电芯进行升温，大大提高了电池的安全性。

本实用新型的附加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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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例，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是根据本实用新型实施例的新型单向传热发热装置的底部剖开结构示意图；

图2是根据图1的局部放大示意图；

图3是根据本实用新型实施例的新型单向传热发热装置的石墨烯发热层结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的新型单向传热发热装置的另一结构的底部剖开结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的电池结构示意图。

附图标记：

基材100、石墨烯发热层200、第一导电带300、第二导电带400、封装层500、气凝胶层600、填充腔700；

边缘部210、条纹部220。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

根据本实用新型第一方面实施例的新型单向传热发热装置，其中，包括：

基材100；

石墨烯发热层200，所述石墨烯发热层200涂覆于基材100表面；

第一导电带300和第二导电带400，所述第一导电带300和所述第二导电带400相对分设于基材100表面两侧并与所述石墨烯发热层200接触；

封装层500，所述封装层500覆盖在所述基材100上，与所述基材100形成一个封闭夹层，所述封闭夹层完全包裹所述第一导电带300、所述第二导电带400以及所述石墨烯发热层200；

填充腔700，所述填充腔700设置于所述封装层500一侧表面，所述填充腔700内填充气凝胶形成气凝胶层600，得到所述新型单向传热发热装置的绝热面。

根据本实用新型实施例的新型单向传热发热装置，通过在石墨烯发热层任一侧填充气凝胶形成气凝胶层，使得该发热装置具有单向集中传热功能，提高了新型单向传热发热装置的整体发热效率。

具体地，所述填充腔700设置于所述基材100的一侧表面，用于在基材侧形成新型单向传热发热装置的绝热面，有利于电芯之间隔热。

具体地，所述气凝胶层600厚度为1mm～5mm，起到隔热作用的同时可在负极膨胀时起缓冲作用，延长电池使用寿命。

具体地，所述石墨烯发热层200呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部220以及平行分布在若干根条纹部220两侧的边缘部210，若干根所述条纹部220之间间隔范围为0～5mm，所述石墨烯发热层200厚度为5～500nm。以满足自热电池集流体整体达到发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度的效果。

具体地，所述第一导电带300和所述第二导电带400分别引出两根导线穿出所述新型单向传热发热装置，用于制备单向传热发热电池。

实施例2

根据本实用新型第二方面实施例的单向传热发热电芯，包括外壳2、电芯内芯3和封盖4，外壳和封盖配合内部形成一个用于放置电芯内芯的封腔，其中还包括：

新型单向传热发热装置1，所述新型单向传热发热装置1设置于外壳2与电芯内芯3之间，所述新型单向传热发热装置1包括发热面和绝热面，其中发热面包裹所述电芯内芯外周侧，用于所述新型单向传热发热装置通电后发热给所述电芯内芯加热，绝热面朝向所述外壳内壁。

根据本实用新型实施例的单向传热发热电芯，一方面通过新型单向传热发热装置的发热面大大提升了对电芯内芯的发热效率，使得发热电芯在低温下升温更快，另一方面新型单向传热发热装置绝热面可有效隔离电芯内部温度，使得外壳体温度不会随着发热内芯升温而大幅上升。现有的热失控引发火灾及爆炸大多数都是由于电池包内部电芯一旦热失控，其余电芯会发生连锁反应，扩大火灾险情，而本申请的单向传热发热电芯可有效将单个电芯热失控现象抑制在单个电池内部，而不会向其他电芯扩散，使得发热电芯与发热电芯存在热的阶度差，不影响其他电芯；与此同时，通过新型单向传热发热装置可在电芯内部起缓冲作用，在充放电过程中负极膨胀时起缓冲作用，延长电芯的使用寿命；若发生碰撞时，缓冲外部挤压力降低由于碰撞原因导致电池热失控的情况发生。

实施例3

本实施例提供一种电池，所述电池为筒状电池或叠片电池的任一种，并不局限于此，其中包括采用上述的单向传热发热电芯对电池内部进行单侧加热。

将本实施例的电池与现有技术放置于加热试验箱内进行耐温试验，其中现有技术在电池壳体内部未设置新型单向传热发热装置，采用在电池内外部相同位置各设置有若干热电偶的方式进行测温，测得如下温度数据，见表一：

表一：耐温试验对比数据

其中热失控的判别依据为：

1.传感器无法测量试验样品电池内部温度；

2.试验样品电池电流电压为零；

3.透过加热试验箱的观测孔观察到试验样品电池燃烧或爆燃。

根据本实用新型实施例的电池，其内部装载的单向传热发热电芯使得该电池不仅具备保温效果，而且能够在电池内部隔热，在发生火灾时能起到阻火的作用，使得外部火焰只能到达外壳体，而不能对电池内部的电芯进行升温，大大提高了电池的安全性。

在本实用新型的描述中，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”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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一定指的是相同的实施例或示例。

显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种新型单向传热发热装置，其特征在于，包括：

基材(100)；

石墨烯发热层(200)，所述石墨烯发热层(200)涂覆于基材(100)表面；

第一导电带(300)和第二导电带(400)，所述第一导电带(300)和所述第二导电带(400)相对分设于基材(100)表面两侧并与所述石墨烯发热层(200)接触；

封装层(500)，所述封装层(500)覆盖在所述基材(100)上，与所述基材(100)形成一个封闭夹层，所述封闭夹层完全包裹所述第一导电带(300)、所述第二导电带(400)以及所述石墨烯发热层(200)；

填充腔(700)，所述填充腔(700)设置于所述封装层(500)一侧表面，所述填充腔(700)内填充气凝胶形成气凝胶层(600)。

2.根据权利要求1所述的新型单向传热发热装置，其特征在于，所述填充腔(700)设置于所述基材(100)的一侧表面。

3.根据权利要求1所述的新型单向传热发热装置，其特征在于，所述气凝胶层(600)厚度为1mm～5mm。

4.根据权利要求1所述的新型单向传热发热装置，其特征在于，所述石墨烯发热层(200)呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部(220)以及平行分布在若干根条纹部(220)两侧的边缘部(210)。

5.根据权利要求4所述的新型单向传热发热装置，其特征在于，若干根所述条纹部(220)之间间隔范围为0～5mm。

6.根据权利要求4所述的新型单向传热发热装置，其特征在于，所述石墨烯发热层(200)厚度为5～500nm。

7.根据权利要求1所述的新型单向传热发热装置，其特征在于，所述第一导电带(300)和所述第二导电带(400)分别引出两根导线穿出所述新型单向传热发热装置。

8.一种单向传热发热电芯，包括外壳、电芯内芯和封盖，外壳和封盖配合内部形成一个用于放置电芯内芯的封腔，其特征在于，还包括：

权利要求1-7任一项所述的新型单向传热发热装置，所述新型单向传热发热装置设置于外壳与电芯内芯之间，所述新型单向传热发热装置包括发热面和绝热面，其中发热面包裹所述电芯内芯外周侧，用于所述新型单向传热发热装置通电后发热给所述电芯内芯加热，绝热面朝向所述外壳内壁。

9.一种电池，其特征在于，包括采用如权利要求8所述的单向传热发热电芯对电池内部进行单侧加热。