电动汽车及其动力电池的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车及其动力电池。

背景技术：

随着新能源汽车的不断发展，用于为电动汽车供能的动力电池也得到广泛的应用。目前，大部分的动力电池都是利用单个电池组装成电池包。在低温环境下，大部分电池，特别是常用的锂离子电池的性能都会急剧下降，使得动力电池的放电容量和工作电压都会降低，进而使用受限。因此，动力电池在低温环境中使用时需要先进行加热。

目前，常见的电池加热方式是，在在电池包的外侧包覆硅橡胶加热片，硅橡胶加热片主要由加热电阻丝和硅橡胶组成，加热电阻丝包裹在硅橡胶里层。对加热电阻丝供电，电阻丝产生热量，通过硅橡胶传递给电池进行加热。然而，上述方式加热不均匀，导致电池个体之间存在较大的温度差异，影响电池的一致性。另外，电阻丝供电后温度会不断的上升。一旦电池管理系统的温控模块发生故障，温度不断上升的电阻丝会给电池带来热失控的风险，从而导致现有动力电池的安全性也较低。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种可对内部电池实现均匀加热且安全性较高的动力电池。

一种动力电池，包括：

外壳；

包含多个电芯的电池包，收容并固定于所述外壳内；

长条形的第一石墨烯加热片，围绕成环状，所述第一石墨烯加热片包覆于所述电池包的外侧并沿所述电池包的周向延伸；及

长条形的第二石墨烯加热片，设置于所述电池包内部并夹持于相邻的所述电芯之间。

在其中一个实施例中，所述第二石墨烯加热片在所述电池包的内部均匀分布。

在其中一个实施例中，所述第一石墨烯加热片与所述第二石墨烯加热片并联。

在其中一个实施例中，所述第一石墨烯加热片的电阻值小于所述第二石墨烯加热片的电阻值。

在其中一个实施例中，所述多个电芯呈多列排布，且每两列相邻的所述电芯之间夹持有所述第二石墨烯加热片。

在其中一个实施例中，在所述第二石墨烯加热片的延伸方向上，所述第二石墨烯加热片的电阻值由中间向两端递减。

在其中一个实施例中，所述第一石墨烯加热片包括两层第一绝缘层及夹持于所述两层第一绝缘层之间的第一石墨烯涂层，所述第一石墨烯涂层的表面沿所述第一石墨烯加热片的纵长方向形成有第一银浆带，且所述第一石墨烯加热片的一端设置有与所述第一银浆带电连接的第一供电线；

所述第二石墨烯加热片包括两层第二绝缘层及夹持于所述两层第二绝缘层之间的第二石墨烯涂层，所述第二石墨烯涂层的表面沿所述第二石墨烯加热片的纵长方向形成有第二银浆带，且所述第二石墨烯加热片的一端设置有与所述第二银浆带电连接的第二供电线。

在其中一个实施例中，还包括收容于所述外壳内的电池管理系统，所述电池管理系统与所述电池包、所述第一石墨烯加热片及所述第二石墨烯加热片电连接。

在其中一个实施例中，还包括嵌设于所述外壳的侧壁并与所述电池包电连接的正极柱及负极柱，所述外壳的外壁设置有极柱板，所述极柱板围绕成中部具有隔板的容置槽，所述正极柱及所述负极柱位于所述容置槽并分布于所述隔板的两侧。

上述动力电池，第一石墨烯加热片通电后，可由外向内对电池包进行加热。而且，第一石墨烯加热片围绕成环状并包覆在电池包的外侧，故热量可从电池包的四周向内部扩散。第二石墨烯加热片夹持于相邻的电芯之间，通电后可从由内向外对电池包加热。因此，动力电池启动加热时，可实现热量同时在由内到外在及由外到内的方向上传递。而且，第一石墨烯加热片及第二石墨烯加热片整面发热，发热面积大且表面温度分布均衡。因此，上述动力电池可对内部电芯实现均匀加热。

此外，石墨烯具有特殊的发热特性，当给第一石墨烯加热片及第二石墨烯加热片供电后，其可以快速升温。而且，达到设定温度值后可保持在该温度不变，不会出现持续升温的情况。因此，即使电池管理系统发生故障，电池包内温度也不会热失控，有利于提升上述动力电池的安全性。

本实用新型还提供一种电动汽车，该电动汽车包括如上述优选实施例中任一项所述的动力电池。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中动力电池的结构示意图；

图2为图1所示动力电池中电池包的结构示意图；

图3为图2所示电池包去除第一石墨烯加热片的结构示意图；

图4为图1所示动力电池中第一石墨烯加热片的结构示意图；

图5为图1所示动力电池中第二石墨烯加热片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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例的目的，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。

请参阅图1，本实用新型提供了一种电动汽车及动力电池100。其中，电动汽车包括动力电池100，动力电池100用于为电动汽车供能。

请一并参阅图2及图3，本实用新型较佳实施例中的动力电池100包括外壳110、电池包120、第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140。

外壳110起封装及保护作用，可由金属、塑料等材料成型。外壳110的形状可根据动力电池100所适配的电池仓进行设计，如长方体型、圆柱形或非标异形。一般的外壳110包括壳体及盖板，壳体与盖板可通过螺钉连接，以方便对动力电池100的内部进行维护。

电池包120包含多个电芯121。具体的，多个电芯121可通过支架组装成一个整体。支架上预先形成有多个电池安装孔位。组装时，将多个电芯121依次装入该电池安装孔位即可。多个电芯121之间通过相互并联及串联，构成具有较高电压及较大容量的电池群组结构。

具体在本实施例中，先由m个电芯121并联成一列电芯单元。然后，n个电芯单元并列排列并串联，构成电池包120。其中，m及n均为大于1的整数。以图2为例，m为7，n为10。

而且，多个电芯121可以为多层分布，也可为单层分布。即，电池包120可以是单层或多层。图2所示的电池包120为单层结构。

需要指出的是，在其他实施例中，根据动力电池100对容量及电压的不同需求的不同，上述m及n的数值、电芯121之间的串并联关系以及电池包120的层数均可合理调整。

电池包120收容并固定于外壳110内。具体的，可通过螺钉将集成电芯121的支架紧固于外壳110的内壁，实现电池包120的固定。为了便于电池包120充放电，具体在本实施例中，动力电池100还包括嵌设于外壳110的侧壁并与电池包120电连接的正极柱151及负极柱153。

进一步的，在本实施例中，外壳110的外壁设置有极柱板111，极柱板111围绕成中部具有隔板1112的容置槽(图未标)。正极柱151及负极柱153位于容置槽并分布于隔板1112的两侧。

极柱板111可以与外壳110一体成型，也可分开成型后通过焊接、粘接、螺纹紧固等方式固定于外壳110的外壁。极柱板111形成的容置槽可对正极柱151及负极柱153提供保护，以防止其受外力挤压而变形。另外，隔板1112可有效地将正极柱151与负极柱153隔离，从而避免了使用过程中发生短路危险。

在本实施例中，动力电池100还包括收容于外壳110内的电池管理系统(图未示)，电池管理系统与电池包120、第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140电连接。

电池管理系统(bms)通过采集线束采集电芯121的电压、总电流、温度等信息。与传统动力电池中bms系统功能相同，上述电池管理系统可对电池包120提供电压、电流监控以及电池热管理等功能。

将电池管理系统集成于外壳110内有利于使动力电池100结构紧凑。而且，具备电池管理系统的动力电池100可实现即插即用，无需要求在其适配的电动汽车上额外设置bms系统，有效地提升了动力电池100的适用场景。

请一并参阅图4，第一石墨烯加热片130呈长条形。而且，第一石墨烯加热片130首尾连接，围绕成环状。第一石墨烯加热片130包覆于电池包120的外侧并沿电池包120的周向延伸。

图2所示为单层电池包120，一个第一石墨烯加热片130即可围绕在电池包120的周向。显然，针对多层电池包120，可对应增加第一石墨烯加热片130的数量，或者增加一石墨烯加热片130的宽度。

第一石墨烯加热片130通电后，可由外向内对电池包120进行加热。而且，热量可从电池包120的四周向内部扩散。进一步的，第一石墨烯加热片130通过石墨烯材料发热实现升温，其表面发热面积大。通电后，第一石墨烯加热片130表面温度分布均衡，故电池包120的周围受热更均匀。

在本实施例中，第一石墨烯加热片130包括两层第一绝缘层(图未标)及夹持于两层第一绝缘层之间的第一石墨烯涂层131，第一石墨烯涂层131的表面沿第一石墨烯加热片130的纵长方向形成有第一银浆带133，且第一石墨烯加热片130的一端设置有与第一银浆带133电连接的第一供电线135。

第一绝缘层一般为透明膜层，视觉上不易区分，故图示未对第一绝缘层进行标注。将第一石墨烯涂层131夹持于两层第一绝缘层之间，可避免第一石墨烯涂层131导电而导致电芯121短路，提升安全性能。

其中，第一供电线135用于连接电源。具体的，第一供电线135一般与电池管理系统电连接。而且，通过长条形的第一银浆带133对第一石墨烯涂层131供电，能保证第一石墨烯涂层131各处的电压一致，从而使第一石墨烯加热片130表面温度分布更均匀。

此外，第一石墨烯加热片130的两端开设有固定孔137。扎带139穿设于两端的固定孔137内，以将第一石墨烯加热片130的首尾两端连接在一起，形成环状结构。显然，第一石墨烯加热片130的两端也可通过粘接等方式实现连接。

请一并参阅图5，第二石墨烯加热片140呈长条形。第二石墨烯加热片140设置在电池包120内部并夹持于相邻的电芯121之间。第二石墨烯加热片140与第一石墨烯加热片130具有相同的发热特性，故第二石墨烯加热片140表面温度分布均衡。

第二石墨烯加热片140的结构与第一石墨烯加热片130也基本相同。具体在本实施例中，第二石墨烯加热片140包括两层第二绝缘层(图未示)及夹持于两层第二绝缘层之间的第二石墨烯涂层141，第二石墨烯涂层141的表面沿第二石墨烯加热片140的纵长方向形成有第二银浆带143，且第二石墨烯加热片140的一端设置有与所述第二银浆带143电连接的第二供电线145。

其中，第二绝缘层、第二石墨烯涂层141、第二银浆带143及第二供电线145的结构、功能及材质与第一绝缘层、第一石墨烯涂层131、第一银浆带133及第一供电线135相同，故不再赘述。

第二石墨烯加热片140通电后，可从由内向外对电池包120加热。与第一石墨烯加热片130配合，可实现热量同时在由内到外在及由外到内的方向上传递。而且，第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140的整面均可以发热。相较于传统硅橡胶加热片，其发热面积大且表面温度分布均衡。因此，电池包120内的电芯121受热更均匀。

为了使电池包120的内部受热更均匀，具体在本实施例中，第二石墨烯加热片140在电池包120的内部均匀分布。其中，第二石墨烯加热片140可以是单个，也可是多个。

第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140的工作过程受电池管理系统的控制。具体的，先通过电池管理系统测量电池包120内部的温度，温度值是否低于开启加热的阈值；当低于阈值时，电池管理系统打开开关，给第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140供电，开始加热；电池包120通过加热温度逐渐上升，当温度上升关断加热的阈值时，电池管理系统断开开关，第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140停止加热，从而实现电池包120加热的智能控制。

当给第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140供电后，其可以快速升温(一般20秒之内可以达到温度平衡点)。而且，达到设定温度值后可保持在该温度不变，不会出现持续升温的情况。因此，即使电池管理系统发生故障，电池包120内温度也不会热失控，有利于提升动力电池100的安全性。

在本实施例中，第一石墨烯加热片130与第二石墨烯加热片140并联。因此，通电后第一石墨烯加热片130与第二石墨烯加热片140两端的电压相同，从而便于对加热过程进行控制。

进一步的，在本实施例中，第一石墨烯加热片130的电阻值小于第二石墨烯加热片140的电阻值。由于第一石墨烯加热片130与第二石墨烯加热片140并联，故两者的电压相同。因此，电阻值小的第一石墨烯加热片130发热量更大。

第一石墨烯加热片130在电池包120外侧，相较于内部的第二石墨烯加热片140热量散失更快。而且，电池包120内部的热量流失较慢，故电池包120内部的温度一般高于外侧的温度。因此，第一石墨烯加热片130发热量大于第二石墨烯加热片140，有利于维持电池包120内部与外侧温度的一致。

在本实施例，多个电芯121呈多列排布，且每两列相邻的电芯121之间夹持有第二石墨烯加热片140。

具体的，在电池包120内部，电芯单元与第二石墨烯加热片140为交替排列的结构，每个第二石墨烯加热片140可对其两侧的电芯121进行加热，故第二石墨烯加热片140在电池包120内实现均匀分布。

当电芯单元的列数大于2列时，第二石墨烯加热片140为多个，多个第二石墨烯加热片140并列设置且可相互并联。以图2所示为例，多个电芯121分为10列电芯单元。因此，第二石墨烯加热片140的数量为9个。

在本实施例中，电池包120的侧面还设置有汇流线101，汇流线101贴设于电池包120的侧面。而且，汇流线101依次将多个第二石墨烯加热片140的第二供电线145及第一供电线135并联，并汇连接至电池管理系统上。

进一步的，在本实施例中，在第二石墨烯加热片140的延伸方向上，第二石墨烯加热片140的电阻值由中部向两端递增。

具体的，第二石墨烯加热片140的中部位于电池包120的中部，其两端则向电池包120的边缘延伸。第二石墨烯加热片140被设计成非匀质结构。可通过控制厚度、掺杂等方式使其中部的电阻值小于两端的电阻值。通电后，由于第二石墨烯加热片140内电流大小相同，故其表面的的温度将由中部向两端呈现出递减趋势。也就是说，越靠近电池包120内部，第二石墨烯加热片140表面的温度越低。

根据前面分析可知，由于电芯121工作发热以及热量流失速度的差异，导致电池包120内的温度也是由中部向边缘递减的。因此，第二石墨烯加热片140通电后，向电池包120中部(温度较高区域)传递热量少，而向电池包120边缘(温度较低区域)传递热量多，从而进一步保证电池包120内部的温度一致。

上述动力电池100，第一石墨烯加热片130通电后，可由外向内对电池包120进行加热。而且，第一石墨烯加热片130围绕成环状并包覆在电池包120的外侧，故热量可从电池包120的四周向内部扩散。第二石墨烯加热片140夹持于相邻的电芯121之间，通电后可从由内向外对电池包120加热。因此，动力电池100启动加热时，可实现热量同时在由内到外在及由外到内的方向上传递。而且，第一石墨烯加热片130及第二石墨烯加热片140整面发热，发热面积大且其表面温度分布均衡。因此，上述动力电池100可对内部电芯121实现均匀加热。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。