一种具有低温预热功能的锂电池模组的制作方法

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池的低温预热技术。

背景技术：

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点，与铅酸电池、镍氢电池相比，更宜作为纯电动汽车、插电式电动汽车以及混合动力汽车的主要驱动电源，也是手机、笔记本电脑等主要的储能元件。石墨因具有电位低、容量密度大、不可逆容量小、成本低等优点，是目前锂离子电池最常用的负极材料。然而，在低温下，石墨负极锂离子电池内部各类阻抗大幅增加，锂离子电池的使用存在困难。另外，由于存在析锂隐患，电池充电接受能力更加恶化。若以不合理方式进行低温充电，容易导致石墨负极上析出金属锂，不仅造成电池的容量衰减与寿命折损，还可能持续生长，形成枝晶，进而刺破隔膜，造成短路，引发热失控等具有严重危害性的安全事故。此外，温度降低，锂离子电池的放电性能也显著恶化，放电容量存在较大程度的降低。

目前针对电池的低温使用问题，相关技术的一种做法是在提高动力电池系统保温性的前提下，利用外部加热的方法对电池进行预热，使电池温度上升到常温或10℃以上，之后对电池进行使用或直流充电。但是这种方法虽然可以有效解决低温下电池充电和使用的问题，但仍存在用时较长、加热不均匀，容易打火烧损、耗能大，成本高的缺点。

技术实现要素：

本发明一种具有低温预热功能的锂电池模组，采用二极管单向无触点导通，巧妙利用二极管工作时产生的热量去预热电池组，弥补锂电池低温特性的缺陷，提高控制部分的可靠性，降到成本、减小电池组的体积、降低线路损耗和省去主动预热的能量消耗。

为达到以上目的一种具有低温预热功能的锂电池模组，包括有电池模组和低温预热电路，所述的电池模组的中间为锂电池串1，锂电池串1的上方设有超级电容2，锂电池串1的侧面设有控制盒3，锂电池串1的下方设有导热金属板4，控制盒3内设有保护电路5，保护电路5上设有多个特殊ni/4h-sic二极管6，所述的特殊ni/4h-sic二极管6与导热金属板4连接。

所述的锂电池串1的负极连接保护电路5，保护电路连接特殊ni/4h-sic二极管d1的正极和特殊ni/4h-sic二极管d2、d3、d4的负极，所述的特殊ni/4h-sic二极管d1的负极和特殊ni/4h-sic二极管d2、d3、d4的正极连接超级电容2的负极然后再连接输出负极，锂电池串1的正极连接超级电容2的正极然后连接输出正极。

所述的特殊ni/4h-sic二极管的制作方法有如下步骤：

⑴材料准备n型4h-sic,nd=2.3×1017cm-3;h18fen3o18、na2so4、hcl、hf清洗液、ni。

⑵前清洗用h18fen3o18:na2so4:h2o2:h2o为1:2:2:5的混合液清洗sic片10min,再用加热到70℃的hno3:hclh2o2:为1:3:5的混合液清洗;再用去离子水冲洗。

⑶淀积ni，电子束热蒸发ni,厚度d≥2×10-7m;退火条件为真空度9.8×10-2pa,t=1200℃,退火时间4min以便形成欧姆接触;然后,在另一面淀积ni,形成肖特基接触.在形成肖特基接触时,不必进行退火处理。

⑷后清洗hf去表面金属，用有机溶剂,加热的k2co3、王水、hf逐次清洗，最后用去离子水冲洗表面杂质，再在正面淀积ni制作特殊ni/4h-sic二极管管芯，特殊ni/4h-sic二极管管芯满足在充电回路能瞬间承受500a电流，持续200a电流，在放电回路能瞬间承受1500a电流，持续承受700a电流。

设计电路采用二极管单向无触点导通，和巧妙利用二极管工作时产生的热量去预热电池组，弥补锂电池低温特性的缺陷。

实际上述目的发明的技术方案为，采用最简单充放电回路，选用特殊ni/4h-sic二极管及导热金属板，特殊ni/4h-sic二极管满足在充电回路能瞬间承受500a电流，持续200a电流，在放电回路能瞬间承受1500a电流，持续承受700a电流，电路中的开关用特殊ni/4h-sic二极管完成，实现了无触点导通，同时将特殊ni/4h-sic二极管的散热部分固定在导热好的金属板上，特殊ni/4h-sic二极管工作时产生的热量经金属板传导并扩散到电池上，实现给锂电池组在低温时的预热功能。

采用本发明的技术方案制作电池组控制电路，电路简单化，降低成本，提高控制部分的可靠性，无触点代替有触点，电池组体积有所减小，降低线路损耗和省去主动预热的能量消耗，改善锂电池在低温环境下特性缺陷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明电路原理图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种具有低温预热功能的锂电池模组，包括有电池模组和低温预热电路，所述的电池模组的中间为锂电池串1，锂电池串1的上方设有超级电容2，锂电池串1的侧面设有控制盒3，锂电池串1的下方设有导热金属板4，控制盒3内设有保护电路5，保护电路5上设有多个特殊ni/4h-sic二极管6，所述的特殊ni/4h-sic二极管6与导热金属板4连接。

所述的锂电池串1的负极连接保护电路5，保护电路连接特殊ni/4h-sic二极管d1的正极和特殊ni/4h-sic二极管d2、d3、d4的负极，所述的特殊ni/4h-sic二极管d1的负极和特殊ni/4h-sic二极管d2、d3、d4的正极连接超级电容2的负极然后再连接输出负极，锂电池串1的正极连接超级电容2的正极然后连接输出正极。

所述的特殊ni/4h-sic二极管的制作方法有如下步骤：

⑴材料准备n型4h-sic,nd=2.3×1017cm-3;h18fen3o18、na2so4、hcl、hf清洗液、ni。

⑵前清洗用h18fen3o18:na2so4:h2o2:h2o为1:2:2:5的混合液清洗sic片10min,再用加热到70℃的hno3:hclh2o2:为1:3:5的混合液清洗;再用去离子水冲洗。

⑶淀积ni，电子束热蒸发ni,厚度d≥2×10-7m;退火条件为真空度9.8×10-2pa,t=1200℃,退火时间4min以便形成欧姆接触;然后,在另一面淀积ni,形成肖特基接触.在形成肖特基接触时,不必进行退火处理。

⑷后清洗hf去表面金属，用有机溶剂,加热的k2co3、王水、hf逐次清洗，最后用去离子水冲洗表面杂质，再在正面淀积ni制作特殊ni/4h-sic二极管管芯，特殊ni/4h-sic二极管管芯满足在充电回路能瞬间承受500a电流，持续200a电流，在放电回路能瞬间承受1500a电流，持续承受700a电流。

设计电路采用二极管单向无触点导通，和巧妙利用二极管工作时产生的热量去预热电池组，弥补锂电池低温特性的缺陷。

实际上述目的发明的技术方案为，采用最简单充放电回路，选用特殊ni/4h-sic二极管及导热金属板，特殊ni/4h-sic二极管满足在充电回路能瞬间承受500a电流，持续200a电流，在放电回路能瞬间承受1500a电流，持续承受700a电流，电路中的开关用特殊ni/4h-sic二极管完成，实现了无触点导通，同时将特殊ni/4h-sic二极管的散热部分固定在导热好的金属板上，特殊ni/4h-sic二极管工作时产生的热量经金属板传导并扩散到电池上，实现给锂电池组在低温时的预热功能。

采用本发明的技术方案制作电池组控制电路，电路简单化，降低成本、提高控制部分的可靠性，无触点代替有触点，电池组体积有所减小、降低线路损耗和省去主动预热的能量消耗，改善锂电池在低温环境下特性缺陷。