一种快速加热电池的制作方法

本发明属于化学电源领域，涉及一种电池的加热技术，特别是使用金属箔体加热片在电芯内部进行加热的电池技术。

背景技术：

能源匮乏和环境污染的双重压力助推了化学能源技术的快速发展，目前，电池已成为电动汽车、手机、电动工具等用电产品的心脏，其性能好坏直接影响着用电产品的使用效果。锂离子电池以其能量密度高、循环寿命厂、环境友好等优点，已经成为用电产品的首选电池。

然而，低温环境下锂离子电池由于材料电导率、化学反应速率下降，导致放电功率和放电效率严重下降，进一步导致了用电电子产品性能的大幅度下降，甚至是无法使用。例如，冬天，电动汽车续航里程和放电功率明显下降，又例如手机在低温地区外面使用时，待机时间明显减少。更加糟糕的是，在低温环境下，对锂离子电池进行充电非常困难，低温环境下充电产生的副反应导致金属锂在负极表面沉积，加速电池寿命衰减，甚至有可能刺破隔膜，引起锂离子电池内部短路，最终导致热失控的安全事故。

所以，需要通过设计尽量避免锂离子电池在低温条件下的使用，对锂离子电池进行加热，提高锂离子电池的实际工作温度，是当前解决问题的主要方法。根据热量的产生位置，可以将加热技术分成两种，一种是外部加热，即在电芯外部使用加热源进行加热。例如，在电池模组/系统层级设计PTC加热片、吹热风、使用有机加热硅油等。另外一种是内部加热，即在电芯内部进行加热。例如，给电芯施加交流电流或者直流电流等。以上两种加热方式，现有的加热方法都存在弊端，外部加热效率低，给电芯施加交流电流或直流电流的方法尚无法预估对电池性能和寿命带来的影响。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种快速加热电池，能够实现使用外部电源在电芯内部进行快速加热。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：在不改变电芯原有部件设计的前提下，在电芯内部设计一组金属箔体加热装置，主要由金属箔体加热片、加热极耳组成。在电芯进行组装时，电池芯与正负极构建成为电池的工作电路；金属箔体加热片、加热电极构建成为电池的加热电路。使用电池壳将以上两个电路同时封装在电芯内部。

在上述的电池芯制作上，不限定电池芯的材料类型，可以是铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、全固态锂离子电池等。也不限定电池芯的材料体系，对于锂离子电池而言，可以是钴酸锂电池、三元材料电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等任何体系。

在上述的金属箔体加热装置中，金属箔体加热片属于一种具有一定内阻的金属箔，为了让金属箔具备一定的内阻，在结构设计上可以将金属箔设计成为板栅状、曲折状等结构，其原理是通过增加电子传输距离，减小电子传输口径，达到增加内阻的作用。在金属箔体加热片中设计两个供电终端作为加热电极，加热电极的大小根据加热功率的需求进行设计，当加热功率较小时，加热电极可以设计较小的截面积，当加热功率较大时，加热电极设计成较大的截面积。在加热电极的外部，可以设计加热电路断路器控制加热电路的接通的切断，从而达到保护电池安全的目的。

上述的电池芯和金属箔体加热片的相对位置可以根据需要进行调整，金属箔体加热片可以放在电池芯的一侧、两侧(2个以上金属箔体加热片)、中间(卷绕工艺卷芯中间) 。

本发明的有益效果在于：

本发明使用金属箔体加热片作为电池加热材料，将加热电路封装在电芯内部，加热电路直接给工作电路进行加热，加热效果优良。本发明将加热电路和工作电路设计成相互独立，能够实现工作和加热两不耽误。

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是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中金属箔体加热片的典型结构示意图；

图3是本发明实施例中金属箔体布置方式的典型结构示意图。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述根据本发明实施例的一种快速加热电池。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。本实施例属于全固态Na离子电池，正极活性物质是Ni，负极活性物质是NaCl，使用Al₂O₃隔离开正极和负极，在Al₂O₃隔离层中加入熔融盐NaAlCl₄，作为正负极物质离子导通的介质。本实例展示的全固态Na离子电池的工作温度是300℃。其中1是电池芯、2是工作电极、3是金属壳体、4是加热电极、5是金属箔体加热片、6是整个电芯。

电池芯1和工作电极2构建成工作电路，电池充放电时，由该工作电路作为负载或者电源对外进行工作。金属箔体加热片5和加热电极4构建成加热电路，低温环境下需要加热时，外部供电电源与加热电极4相连，通过在金属箔体加热片5上产生电流发热。工作电极2和加热电极4都使用金属壳体3封装在电芯内部，保证电芯的密封性。