电池单体、电池包及具有其的车辆的制作方法

本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种电池单体、电池包及具有其的车辆。

背景技术：

常用的电池通常是一种化学电源，通过化学反应来实现充电和放电。而化学反应速率受温度影响明显，一般当温度降低时，电池内部的化学反应速率将降低，进而导致电池内阻增大，放电功率降低，放电电量减少。

相关技术中，部分电池采用外置式ptc加热片紧贴电池模组或电池单体外表面进行加热的方法提高电池内部温度，然而这种方式存在以下问题：一，只能在电池模组或电池单体外部进行加热，导致加热时间长、效果差；二，由于ptc加热片需要设有连接线束，进而增加了电池应用集成的难度。而部分电池单体采用在电池单体内部设计电流通道的方式以控制电池温度，但是这种方式增大了电池内部的电子通道设计工艺复杂性、不利于产业化生产且成本高。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种电池单体，该电池单体的结构简单、紧凑，可以通过电加热装置实现内部加热，可靠性高。

本发明还提出了一种包括上述实施例的电池单体的电池包。

本发明还提出了一种包括上述实施例的电池包的车辆。

根据本发明第一方面实施例的电池单体，包括壳体；电极，所述电极包括设置在所述壳体上的正极和负极；电芯，所述电芯设置在所述壳体内；以及电加热装置，所述电加热装置设置在所述壳体的内部，所述电加热装置用于对所述电芯进行加热。

根据本发明实施例的电池单体，通过在壳体内部设置电加热装置，利用电加热装置直接对电芯进行加热，结构简单、可靠性高，相比于外部加热的方式，电池单体内部温升快。

根据本发明的一个实施例，为便于对所述电加热装置进行通电，所述电池单体还包括加热电极，加热电极的至少一部分伸出壳体，所述加热电极与所述电加热装置电连接。

根据本发明的可选示例，所述电加热装置为ptc加热片。

根据本发明的可选示例，为简化线路布置，所述加热电极伸出所述壳体的部分位于所述壳体上与所述正极和所述负极相对的一侧。

根据本发明的可选示例，所述电芯为卷芯；所述电加热装置被构造成曲折弯道状结构；或者所述电加热装置设置在所述卷芯的中心空腔内；或者所述电加热装置设置在所述壳体的内壁面与所述卷芯之间；或者所述电加热装置设置在相邻的两个所述卷芯之间。

可选地，所述加热电极包括1个，所述电加热装置的一端与所述加热电极电连接，所述电加热装置的另一端与所述正极和所述负极中的一个电连接。

可选地，所述加热电极包括2个，所述电加热装置的两端分别与两个所述加热电极电连接。

根据本发明第二方面实施例的电池包，包括根据本发明上述实施例的电池单体。

根据本发明实施例的电池包，通过采用根据本发明实施例的电池单体，具有结构简单、制造方便，可靠性高、加热效果好等特点。

根据本发明的一个实施例，所述加热电极包括1个，所述电加热装置的一端与所述加热电极电连接，所述电加热装置的另一端与所述正极和所述负极中的一个电连接，所述正极和所述负极中的所述一个与所述加热电极之间设置有加热电路。

根据本发明的另一个实施例，所述加热电极包括2个，所述电加热装置的两端分别与两个所述加热电极电连接，两个所述加热电极之间设置有加热电路。

根据本发明的一个实施例，所述电池单体具有充放电电路，所述充放电电路与所述加热电路为彼此独立的两个电路。

可选地，所述加热电路上设置有电源和开关，所述开关由电池管理系统控制开闭。

根据本发明进一步的示例，所述电池管理系统被构造成根据所述电池单体的温度控制所述开关打开和关闭。

根据本发明第三方面实施例的车辆，包括根据本发明上述实施例的电池包。

根据本发明实施例的车辆，通过采用根据本发明实施例的电池包，具有结构简单、制造方便，可靠性高、加热效果好等特点。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电池单体的示意图；

图2是根据本发明又一实施例的电池单体的示意图；

图3是根据本发明实施例的电池包的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电池单体的卷芯和电加热装置的装配示意图；

图5是根据本发明又一实施例的电池单体的卷芯和电加热装置的装配示意图；

图6是根据本发明又一实施例的电池单体的卷芯和电加热装置的装配示意图；

图7是根据本发明又一实施例的电池单体的卷芯和电加热装置的装配示意图；

图8是根据本发明又一实施例的电池单体的卷芯和电加热装置的装配示意图；

图9是根据本发明又一实施例的电池单体的卷芯和电加热装置的装配示意图；

图10是根据本发明实施例的电池包的示意图。

附图标记：

100：电池单体；

10：壳体；11：腔室；12：正极；13：负极；

20：加热电极；21：电加热装置

30：卷芯；31：正极极片；32：负极极片；33：隔膜；

200:电池包；210：电池管理系统；220：电源；230：开关；201：密封壳体；202：电池模组。

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第一方面实施例的电池单体100，电池单体100可以是软包装电池单体、方型硬壳电池单体、圆柱型电池单体，也可以是各类异形电池单体等。

如图1-图10所示，根据本发明实施例的电池单体100包括壳体10、电极、电芯和电加热装置21。

电极包括正极12和负极13，正极12和负极13均设在壳体10上，通过将电极的正极12和负极13与外接负载相连，可以实现电池单体100的供电作用。

壳体10内限定出用于容纳电芯的腔室11，电芯设在壳体10的腔室11内，同时，电加热装置21设在壳体10的内部，这样通过对电加热装置21进行通电即可以实现电加热装置21升温，进而实现对壳体10内电芯等部件的直接加热作用，这种直接加热方式提高了加热效率，使电加热装置21的热量迅速传导至电芯，电芯温升快且均匀，达到提高电池单体100化学反应效率、增大放电电量的目的。

由此，根据本发明实施例的电池单体100，通过在壳体10内部设置电加热装置21，利用电加热装置21直接电芯进行加热，结构简单、可靠性高，相比于外部加热的方式，对电池单体100内部的加热效率高且升温快。

如图1-图3所示，根据本发明的一个实施例，为便于对壳体10内部的电加热装置21进行通电以实现加热作用，电池单体100还包括加热电极20，加热电极20与电加热装置21电连接，并且加热电极20的至少一部分伸出壳体10，由此，用户可以通过加热电极20的伸出部分与外部电源220电连接以实现对电加热装置21的供电，进而实现电加热装置21发热、放热，达到加热电芯的目的。

在本发明的一个可选示例中，电加热装置21为ptc加热片，这样利用ptc加热片通电后发热的特性，可以实现对电池单体100内部的电芯的加热作用，而且可以降低制造成本、更换方便。

如图1-图2，在本发明的一个示例中，加热电极20设在壳体10的下端且沿竖直方向向下伸出壳体10，正极12和负极13设在壳体10上端，从而使得加热电极20与正极12和负极13相对设置，进而避免接线时线路缠绕、便于简化线路。当然，加热电极20也可以设置为与正极12和负极13同侧或其他位置，这对本领域技术人员来说是可以理解的。

根据本发明的可选示例，电芯为卷芯30，卷芯30可以由正极极片31、负极极片32和隔膜33组成，并且通过卷绕、叠片或者其他工艺方式形成，电加热装置21被构造成曲折弯道状结构，例如，在图1所示示例中，电加热装置21大致形成为s状结构，在图2所示示例中，电加热装置21大致形成为m状结构，从而通过曲折弯道状结构增大电加热装置21的电阻以及加热面积，提高电加热装置21的加热效率。

进一步地，如图4所示，电加热装置21可以设在卷芯30的中心空腔内，或者如图6和图9所示，电加热装置21可以设在相邻的两个卷芯30之间，或者如图8所示，电加热装置21可以设在邻近壳体10的卷芯30与壳体10之间，再者如图5所示，电加热装置21还可以构造为包围卷芯30的框体结构，再者如图7所示，电加热装置21大致被构造成包围相邻两个卷芯30的s形结构。

这样可以使得电加热装置21与卷芯30本身相互独立，从而使得用户可以通过对加热电极20通电，进而间接实现电加热装置21的通电，实现对电芯内部的加热目的。

根据本发明的一个可选示例，如图1所示，加热电极20为1个，加热电极20可以与负极13相对设置，电加热装置21的一端与加热电极20电连接，电加热装置21的另一端与正极12电连接，从而使得用户通过将电源220与加热电极20和正极12电连接以实现对电加热装置21进行通电，使得电加热装置21通电后产生热量，进而实现对电芯的加热，而且，通过利用电池单体100的工作电极，也可以有效地简化电池的整体结构，降低制造成本，方便用户使用。

根据本发明的另一个可选示例，如图2所示，加热电极20为2个，两个加热电极20可以分别与正极12和负极13相对设置，电加热装置21的两端分别与两个加热电极20电连接，从而使得用户通过将电源220与加热电极20电连接，进而对电加热装置21进行通电，使得电加热装置21通电后产生热量，进而实现对电芯的加热，此时，加热电极20与电池单体100的工作电极分别独立设置，电池单体100的工作电路与加热电路相互独立，二者之间互不影响，增大电池单体100使用的可靠性。

图10示出了根据本发明第二方面实施的电池包200。电池包200可以包括密封壳体201，密封壳体201可以包括电池上盖和电池下盖，电池上盖与电池下盖密封连接，多个电池单体100并置组装成电池模组202，多个电池模组202可以根据电量需求、空间布置等要求而灵活的布置在密封壳体201内，电池模组202之间可以通过铜排串联连接。

根据本发明实施例的电池包200，通过采用根据本发明上述实施例的电池单体100，具有结构简单、制造方便，可靠性高、加热效果好等特点。

如图1，根据本发明的一个实施例，正极12和负极13中的一个与加热电极20之间设置加热电路，例如，在图1所示示例中，加热电极20与正极12之间可以设置加热电路以实现对电加热装置21的通断电。

如图2-图3所示，通过在两个加热电极20之间设置加热电路即可以实现对电加热装置21的通断电。

根据本发明进一步的示例，电池单体100具有充放电电路，充放电电路与加热电路彼此之间相互独立，这样，电池包200的充放电电路与加热电路之间互不影响，可以有效地提高电池包200的整体安全性及可靠性。

根据本发明的可选示例，加热电路上设有电源220和开关230，开关230通过电池管理系统210控制。

当电池单体100内部温度较低时，用户可以通过电池管理系统210控制开关230闭合，从而接通加热电路，使得电加热装置21产生热量，实现对电池单体100的加热。

当电池单体100内部温度达到电池单体100适宜的工作温度时，用户可以通过电池管理系统210控制开关230打开，从而断开加热电路。

根据本发明进一步的示例，为增强电池包200的自动控制性能以及安全性，将电池管理系统210构造为根据电池单体100温度控制开关230打开或关闭，并且将电池管理系统210的预设温度设置为电池单体100适宜的工作温度，从而使得电池单体100内部温度低于电池单体100适宜的工作温度时，电池管理系统210控制开关230接通，加热电路实现对电池单体100的电芯内部的加热；当电池单体100内部温度达到适宜的工作温度时，电池管理系统210控制开关230自动断开，从而停止加热，保证电池单体100的安全性。

下面参考附图描述根据本发明第三方面实施的车辆。

根据本发明实施例的车辆，通过采用根据本发明实施例的电池包200，具有结构简单、制造方便，可以实现内部电池包200自加热且可靠性高等特点。

根据本发明实施例的电池单体100、电池包200以及车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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。