一种具有加热结构的锂离子电池的制作方法

本发明涉及一种电池，更具体地说，它涉及一种具有加热结构的锂离子电池。

背景技术：

目前，随着新能源汽车产业的快速发展，其安全性越来越受到人们的重视。由于电池是电动自行车的主要零部件，因此提高其电性能是提高电动自行车安全性的重要措施。由于锂离子电池的电解液是有机溶质，所以在低温下的放电能力很差。当前电动自行车有部分销售市场位于温度较低地区，如果温度过低，小于锂电池工作温度范围，会导致车辆行驶里程变短，那时就需要一个电池加热装置给电池升温。但是现在使用的很多加热装置结构复杂，加热不均，加热效率低。公开号为cn206134736u的实用新型专利于2017年4月26日公开了一种一体式锂电池加热膜，包括：聚酰亚胺基板、金属箔电热丝、内层温度传感器、外层温度传感器、导热涂层、胶膜、驱动线缆；根据加热箔阻抗特点使得每个加热单元内阻相等，输入的直流驱动电流经加热膜对角后各加热单元加热功率一致，通过位于加热单元中心区域的内层加热温度传感器可以获得加热速率信息，通过外层温度传感器可获得加热深度信息。该实用新型通过一体式电池加热膜，可使被加热锂电池均匀的获得热量，通过一体式的结构形式，便于电池组装配安装，对不同厚度的电芯具有一定的适应性，并且能够满足电池组加固及大批量一致性的要求。但该实用新型并未具体披露如何围绕电池进行加热结构布局。

技术实现要素：

现有的锂离子电池加热装置结构复杂，加热装置对电池的供热结构布局不合理，导致加热不均，加热效率低，为克服这些不足，本发明提供了一种结构简单紧凑，加热均匀，加热效率高的具有加热结构的锂离子电池。

本发明的技术方案是：一种具有加热结构的锂离子电池，包括电池盒和汇流排，电池盒内安装有若干个电池单体组，每个电池单体组内设有多个电池单体，相邻电池单体组之间设有加热膜，加热膜包括上覆层、下覆层及热压在上覆层和下覆层之间的电热丝，电热丝的两端均连有引出导线，上覆层和下覆层之间设有若干与汇流排对应设置的电压采集焊接片电压采集焊接片与汇流排焊接。当锂离子电池的电池温度低于正常工作范围时，通过干电池或者备用蓄电池给电热丝提供电量，使电热丝发热，电热丝发出的热量通过加热膜、汇流排、电池单体极耳将热量传递到电解液，从而提高电池的温度，汇流排和电池单体极耳是热的良导体，十分钟左右即可将电池加热到正常的工作温度范围，从而使电动自行车行驶里程正常。电池加热膜覆盖在电池模块汇流排上加热，利用电池单体极耳材质和内部极片集流体良好的导热性，保证电池单体加热均匀，加热快速，使用安全，绝缘和加热的效率较高。而且电压采集装置的采集导线内置在加热膜内，结构紧凑，避免导线裸露在外而出现导线杂乱的现象。

作为优选，电池盒的端面板和底板均设有内置气流槽，且端面板上的内置气流槽与底板上的内置气流槽连通，底板上的内置气流槽与电池盒的容腔隔绝，端面板上的内置气流槽通过气孔与电池盒的容腔连通，一个端面板的气孔上设有轴流风机，且该端面板上设有连通电池盒外部与内置气流槽的进气阀，另一个端面板上设有连通电池盒外部与内置气流槽的出气阀，电池盒的容腔内设有温度传感器，进气阀、出气阀、轴流风机、温度传感器和加热膜均与一控制器电连接。锂离子电池的加热装置使用频率相对较低，多数情况下锂离子需要防止长时间工作导致的过热，以免引发燃烧、爆炸等严重后果。此种结构设置，可以实现电池热管理功能的切换，以便电池在需要加热时能更快使电池盒内均匀升温，而电池在长时间工作后则能降温，防止电池燃烧爆炸。在加热膜启动加热时，所述控制器也同步控制轴流风机启动，并控制进气阀、出气阀关闭，使得内置气流槽与电池盒外部隔绝，此时形成电池的内循环工作模式，轴流风机吹送加热膜加热的空气，使之在内置气流槽与容腔构成的内循环通道内循环，热气能更快地流经容腔内的每个角落，加速热量在容腔内均匀传递，达到各电池单体快速、均匀受热的目的。而当所述温度传感器检测到容腔内温度达到预定值时，所述控制器则控制并控制加热膜停止加热，轴流风机停止运转，进气阀、出气阀仍关闭，此时各电池单体可以正常效能工作。当锂离子电池运行一定时间后，电池自身发出的热量较多导致容腔内温度进一步升高，并达到降温控制阈值时，控制器发出新的调控信号，控制轴流风机重新启动，进气阀、出气阀开启，此时电池进入外循环工作模式，使得电池盒内外可进行气体交换，即外部气体经进气阀进入电池盒内，电池盒内部气体经出气阀排出电池盒外，从而实现电池内外的热交换，防止电池过热，避免出现燃烧甚至爆炸的情况。

作为优选，加热膜厚度为0.45～0.55mm，上覆层和下覆层厚度均为0.1～0.2mm。加热膜厚度较薄，便于安装连接，防止占用电池模块较大的空间。

作为优选，每电池单体组中的电池单体为2～15个，且电池单体呈一字形排列。电池单体一字排列，使得电池单体、电池单体组间能够紧致排列，不仅提高空间利用率，还利于保证电池结构稳定性。

作为优选，各电池单体组中电池单体的数量相等且位置对应。这样可最大程度减少空间浪费，提高电池结构稳定性。

作为优选，各电池单体组的顶面和底面分别焊接有用于电路连接的镍带。镍带具有良好的耐腐蚀性，可有效保护电路，减少损耗。

作为优选，电压采集焊接片设于加热膜的侧边缘处。这样的设置可有效防止电压采集焊接片与电热丝发生干涉。

本发明的有益效果是：

结构简单，加热均匀，加热效率高，而且将电压采集装置与加热膜设置成一体，结构紧凑，可避免导线裸露在外而出现导线杂乱的现象。

具有内循环、外循环两种工作模式，能更好地进行电池热管理。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中电池单体组的一种结构示意图；

图3为本发明中加热膜的一种结构示意图；

图4为本发明中加热膜的展开结构示意图；

图5为本发明中加热膜在电池盒内的布设方式示意图。

图中，1-加热膜，2-上覆层，3-下覆层，4-电热丝，5-引出导线，6-电压采集焊接片，7-采集导线，8-引出端子，9-电池单体，10-内置气流槽，11-容腔，12-轴流风机，13-进气阀，14-出气阀，15-电池盒，16-气孔。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图5所示，一种具有加热结构的锂离子电池，包括电池盒15和汇流排，电池盒15的容腔11内安装有五个电池单体组，每个电池单体组内设有13个电池单体9，相邻电池单体组之间设有加热膜1，加热膜1包括上覆层2、下覆层3及热压在上覆层2和下覆层3之间的电热丝4，电热丝4的两端均连有引出导线5，引出导线5一部分热压在热压在上覆层和下覆层之间，另一部分延伸出加热膜1，上覆层2和下覆层3之间设有若干与汇流排对应设置的电压采集焊接片6，电压采集焊接片6上电连接采集导线7，采集导线热压在上覆层2和下覆层3之间，采集导线7端部延伸出加热膜1并且均连接到引出端子8，电压采集焊接片6露出上覆层外表面并与汇流排焊接。加热膜为一张且迂回绕置在各电池单体组之间。加热膜1厚度为0.45mm，上覆层2和下覆层3厚度均为0.1mm。每个电池单体组中的电池单体9为5个，且电池单体9呈一字形排列。各电池单体组中电池单体9的数量相等且位置对应。容腔11内还设有温度传感器。各电池单体组的顶面和底面分别焊接有用于电路连接的镍带。同一电池单体组内的各电池单体9相互并联，各电池单体组依次串联。电压采集焊接片6设于加热膜1的侧边缘处。电池盒的前、后端面板和底板均设有内置气流槽10，且端面板上的内置气流槽10与底板上的内置气流槽10连通，底板上的内置气流槽10与电池盒的容腔隔绝，端面板上的内置气流槽10通过气孔16与电池盒15的容腔11连通，前端面板的气孔16仅为两个且尺寸大于后端面板的气孔16，前端面板的气孔16上设有轴流风机12，且前端面板上还设有连通电池盒外部与内置气流槽10的进气阀13，后端面板上设有连通电池盒外部与内置气流槽10的出气阀14，进气阀13、出气阀14、轴流风机、所述温度传感器和加热膜1均与一控制器电连接。

当锂离子电池的电池温度低于正常工作范围时，即在车辆无法正常启动的情况下，通过干电池或者备用蓄电池给电热丝提供电量，使电热丝4发热，电热丝4发出的热量通过加热膜1、汇流排、电池单体极耳将热量传递到电解液，从而提高电池的温度，汇流排和电池单体极耳是热的良导体，十分钟左右即可将电池加热到正常的工作温度范围，从而使车辆能够正常启动行驶。电池加热膜覆盖在电池模块汇流排上加热，利用电池单体极耳材质和内部极片集流体良好的导热性，保证电池单体加热均匀，加热快速，使用安全，绝缘和加热的效率较高。而且电压采集装置的采集导线内置在加热膜内，结构紧凑，避免导线裸露在外而出现导线杂乱的现象。在加热膜1启动加热时，所述控制器也同步控制轴流风机12启动，并控制进气阀13、出气阀14关闭，使得内置气流槽10与电池盒15外部隔绝，此时形成电池的内循环工作模式，轴流风机12吹送加热膜1加热的空气，使之在内置气流槽10与容腔11构成的内循环通道内循环，热气能更快地流经容腔11内的每个角落，加速热量在容腔11内均匀传递，达到各电池单体9快速、均匀受热的目的。而当所述温度传感器检测到容腔11内温度达到预定值时，所述控制器则控制并控制加热膜1停止加热，轴流风机12停止运转，进气阀13、出气阀14仍关闭，此时各电池单体9可以正常效能工作。当锂离子电池运行一定时间后，电池自身发出的热量较多导致容腔11内温度进一步升高，并达到降温控制阈值时，控制器发出新的调控信号，控制轴流风机12重新启动，进气阀13、出气阀14开启，此时电池进入外循环工作模式，使得电池盒15内外可进行气体交换，即外部气体经进气阀13进入电池盒15内，电池盒15内部气体经出气阀14排出电池盒15外，从而实现电池内外的热交换，防止电池过热，避免出现燃烧、爆炸的情况。

一种电动车，包括所述的具有加热结构的锂离子电池。

实施例2：

加热膜1厚度为0.50mm，上覆层2和下覆层3厚度均为0.15mm。电池单体组为6个，每个电池单体组中的电池单体9为12个。其余同实施例1。

实施例3：

加热膜1厚度为0.55mm，上覆层2和下覆层3厚度均为0.2mm。电池单体组为8个，每个电池单体组中的电池单体9为10个。其余同实施例1。