用电设备及电化学装置的加热方法与流程

1.本技术涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种用电设备及电化学装置的加热方法。


背景技术：

2.随着电池在电子产品、电动车及无人机等领域的深入应用，消费者对电池快速充电和放电容量的要求越来越高。然而，出于安全考虑，目前对于电池的充电电流有着较为严格的限制，因而充电速度也难以得到有效的提升。尤其是在低温环境下，电池的动力学变得更差，充电速度也更慢，甚至无法进行充电，且放电容量也会减少。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种用电设备及电化学装置，可提高电化学装置在低温环境下的充放电速度和容量。
4.本技术第一方面提供一种用电设备，包括电化学装置、储能单元及控制单元。其中，电化学装置包括：第一极片、第二极片、第一极耳、第二极耳及第三极耳。第一极片与第二极片的极性相反。第一极耳及第二极耳分别电连接至第一极片，第三极耳电连接至第二极片。储能单元包括第一导电端子及第二导电端子。当电化学装置的温度低于第一温度阈值时，用电设备执行步骤s1：控制单元控制第一导电端子电连接至第一极耳以及第二导电端子电连接至第二极耳，以形成加热电回路。
5.上述设计中，通过在第一极片上连接第一极耳及第二极耳，且第一极耳及第二极耳电连接至储能单元的第一导电端子及第二导电端子，以形成加热电回路。如此，可利用储能单元使第一极片产生焦耳热，从而加热电化学装置，提升电化学装置内的活性物质的动力学性能，进而整体提升电化学装置的充放电速度和容量。
6.在一种可能的设计中，在用电设备执行步骤s1之前，用电设备还检测储能单元的电压是否小于第一电压阈值。若所述电压小于第一电压阈值，用电设备先执行步骤s0：控制单元控制第一导电端子电连接至第一极耳以及第二导电端子电连接至第三极耳，以形成充放电回路；待储能单元的电压大于或等于第二电压阈值时，断开第二导电端子与第三极耳之间的电连接。
7.上述设计中，通过电化学装置先给低于第一电压阈值的储能单元充电，一方面可使储能单元具有足够的能量加热电化学装置，另一方面无需再通过外接电源给储能单元充电，提高用户使用的便捷性。
8.在一种可能的设计中，用电设备还执行步骤s2：当储能单元的电压小于第一电压阈值时，断开第二导电端子与第二极耳之间的电连接；控制单元控制第二导电端子电连接至第三极耳，以形成充放电回路；待储能单元的电压大于或等于第二电压阈值时，断开第二导电端子与第三极耳之间的电连接，控制单元控制第二导电端子电连接至第二极耳，以形成加热电回路；重复上述步骤s2，直至电化学装置的温度大于或等于第二温度阈值，断开第
二导电端子与第二极耳之间的电连接。
9.上述设计中，通过控制储能单元的电压，并根据对应的关系控制极耳与导电端子之间的连接关系，实现电化学装置在加热与供能至储能单元之间的循环，确保电化学装置以较快的速度完成加热。
10.在一种可能的设计中，第二温度阈值高于第一温度阈值。
11.在一种可能的设计中，储能单元包括电容或电池中的至少一种。
12.在一种可能的设计中，流经加热电回路的电流包括直流电、正负交替直流电或交流电中的至少一种。
13.上述设计中，可在加热电回路中施加多种类型的电流，以增大电化学装置的应用场景。
14.在一种可能的设计中，流经加热电回路的电流包括正负交替直流电或交流电中的至少一种，在一个周期内，流经加热电回路的电量包括正电量q
正
及负电量q
负
，且0.5≤q
正
/q
负
≤2。
15.在一种可能的设计中，在一个周期内，流经加热电回路的电流包括正向电流i
正
及反向电流i
反
，且0.1≤i
正
/i
反
≤10。
16.在一种可能的设计中，在一个周期内，正向电流i
正
持续的时间为t
正
，反向电流i
反
持续的时间为t
反
，且10≤t
正
/t
反
≤50。
17.上述设计中，通过对加热电回路施加正负交替直流电或交流电，在提高电化学装置的充放电速度的同时，还提高电化学装置中的锂含量分布的均匀性，降低电化学装置的安全风险。
18.在一种可能的设计中，第一极片包括集流体，且该集流体上开设有通孔。
19.上述设计中，通过在集流体的表面开设通孔，减小集流体的横截面积，从而增大集流体电阻，有效提高集流体的温升速率；同时，通孔中可容纳更多的活性物质，从而进一步提高电化学装置的容量。
20.在一种可能的设计中，用电设备还包括测量单元。测量单元通过测量第一极耳与第二极耳之间的电压及流经第一极耳和第二极耳的电流，可测算得到第一极耳与第二极耳之间的电阻r1。其中，当(r1
‑
r2)/r2>5％时，可判断第一极片出现裂纹。可以理解，r2为第一极耳与第二极耳之间的参考电阻值。
21.上述设计中，通过测算第一极耳与第二极耳之间的电阻r1，并将实际电阻r1与第一极耳与第二极耳之间的参考电阻r2比较，以判断第一极耳与第二极耳共同连接的第一极片是否出现裂纹。可以理解，当第一极片出现裂纹，第一极片的横截面积减小。根据电阻的计算公式，第一极片的电阻值亦将增大。当(r1
‑
r2)/r2>5％，可判断第一极片出现裂纹。如此，可提前预警电化学装置因第一极片产生裂纹的使用风险。
22.本技术另一方面还提供一种电化学装置的加热方法，其中，电化学装置包括：第一极片、第二极片、第一极耳、第二极耳及第三极耳。其中，第一极片与第二极片的极性相反。第一极耳及第二极耳电连接至第一极片，第三极耳电连接至第二极片。第一极耳与第二极耳与外部电源连接形成加热电回路，流经加热电回路的电流包括正负交替直流电或交流电中的至少一种。在一个周期内，流经加热电回路的电量包括正电量q
正
及负电量q
负
，且0.5≤q
正
/q
负
≤2。
23.本技术提供的用电设备及电化学装置的加热方法，通过在第一极片上连接第一极耳及第二极耳，以形成加热电回路。通过加热电回路与储能单元/或外部电源的连接，加热电化学装置，从而提高电化学装置的充放电速度和容量。进一步地，本技术提供的用电设备及电化学装置的加热方法，还通过对加热电回路施加正负交替的直流电或交流电，提高电化学装置内的锂含量分布的均匀性，从而降低电化学装置的安全风险，并延缓电化学装置的性能衰退。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
25.图1为本技术一实施例提供的用电设备的结构框图；
26.图2为图1所示的电化学装置的结构示意图；
27.图3为图2所示电化学装置中的集流体与极耳的连接示意图；
28.图4为图1所示电化学装置与储能单元的电路示意图；
29.图5为图1所示电化学装置中的电化学装置与储能单元的工作流程图；
30.图6为图2所示电化学装置中的极片与极耳施加不同方向的电流时，极片头部和尾部的阴极活性材料中锂含量的变化情况；
31.图7为施加相同的电流时，两电化学装置的表面的中心点的温度随时间变化的曲线；
32.图8为同一化学装置施加电流时的同一表面上的不同位置随着时间变化的温度曲线；
33.图9为本技术一实施例中，集流体上连接有第一极耳与第二极耳时的位置关系示意图；
34.图10为本技术另一实施例中，集流体上连接有第一极耳与第二极耳时的位置关系示意图；
35.图11为本技术一实施例提供的集流体与极耳的连接示意图；
36.图12为本技术另一实施例提供的集流体与极耳的连接示意图。
37.主要元件符号说明
38.用电设备
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300
39.电化学装置
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100
40.壳体
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10
41.电极组件
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20
42.第一极片
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21
43.第二极片
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22
44.集流体
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23
45.活性物质
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24
46.导件
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30
47.第一极耳
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31
48.第二极耳
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32
49.第三极耳
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33
50.第四极耳
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34
51.控制单元
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40
52.温度检测模块
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50
53.储能单元
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200
54.第一导电端子
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210
55.第二导电端子
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220
56.加热电回路
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p1
57.第一充放电回路
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p2
58.第二充放电回路
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p3
59.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
60.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
61.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
62.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
63.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
64.需要注意的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
65.请一并参阅图1至图3，本技术一实施例提供一种用电设备300，包括电化学装置100、储能单元200及控制单元40。
66.请参阅图2，其中，电化学装置100包括壳体10和位于壳体10内的电极组件20。电极组件20包括第一极片21及第二极片22。第一极片21与第二极片22的极性相反。可以理解，第一极片21与第二极片22之间还设置有隔离膜。在一些实施例中，第一极片21、第二极片22和隔离膜以卷绕或叠片方式组成电极组件20。可以理解，第一极片21可以是阴极极片或阳极极片两者中的其中一种，第二极片22可以是阴极极片或阳极极片两者中的另一种。
67.请参阅图3，在一些实施例中，第一极片21及第二极片22均包括集流体23及覆盖在集流体23表面的活性物质24。
68.可以理解，第一极片21及第二极片22中的集流体23可为相同或不同的材料，第一极片21及第二极片22中的活性物质24为不同的材料。例如，当第一极片21是阴极极片时，第
一极片21上的集流体23为阴极集流体，第一极片21上的活性物质24为阴极活性物质。当第一极片21是阳极极片时，第一极片21上的集流体23为阳极集流体，第一极片21上的活性物质24为阳极活性物质。对于第二极片22亦是如此，在此不再赘述。
69.可以理解，在一些实施例中，阴极集流体可以包括al箔，同样，也可以采用本领域常用的其他阴极集流体。对应地，阴极活性物质可以包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或磷酸锰铁锂中的至少一种。
70.在一些实施例中，阳极集流体可以包括铜箔、铝箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种，同样，也可以采用本领域常用的其他阳极集流体。阳极活性物质可以包括碳基材料、硅基材料或锂金属及其合金中的至少一种。
71.可以理解，壳体10用于保护电极组件。针对不同的电化学装置100，壳体10可以是采用封装膜(如铝塑膜)封装得到的包装袋，还可以是采用塑料或复合材料注塑形成的收容件。
72.请一并参阅图2及图3，电化学装置100还包括若干导件30。每一导件30电连接至对应的电极组件20，用以导出电极组件20产生的电能。在一些实施例中，导件30至少包括第一极耳31、第二极耳32及第三极耳33。其中，第一极耳31及第三极耳33分别电连接至电极组件20中的第一极片21及第二极片22。第二极耳32电连接至第一极片21及第二极片22两者中的任意一个。
73.在一些实施例中，第二极耳32电连接至第一极片21。如此，第一极耳31与第三极耳33可共同导出电极组件20产生的电能，第二极耳32与第三极耳33可共同导出电极组件20产生的电能。
74.可以理解，第一极耳31及第二极耳32可电连接至第一极片21上的空白的集流体23上。第三极耳33可电连接至第二极片22上的空白的集流体23上。可以理解，空白的集流体23指的是集流体23上未被活性物质覆盖的区域。
75.可以理解，控制单元40用于智能化管理及维护电化学装置100。例如，在一些实施例中，控制单元40可用于监测电化学装置100及储能单元200的电压及电流。在一些实施例中，控制单元40可以是电池管理系统(battery management system，bms)。如此，控制单元40与电化学装置100可一体化设计，形成一独立的电子器件。
76.可以理解，储能单元200用于储存能量。请一并参阅图4，储能单元200还包括第一导电端子210及第二导电端子220。第一导电端子210及第二导电端子220用于实现储能单元200与其他电子元件的电连接。
77.可以理解，本技术提供的用电设备300中，控制单元40电连接至每一导件30及储能单元200，用于控制导件30与储能单元200的导通与断开。
78.即控制单元40电连接至每一第一极耳31、第二极耳32、第三极耳33、第一导电端子210及第二导电端子220，进而控制第一极耳31、第二极耳32及第三极耳33，与第一导电端子210及第二导电端子220之间的导通或连接。
79.可以理解，当第一极耳31及第三极耳33分别电连接至储能单元200的第一导电端子210及第二导电端子220时，及/或第二极耳32及第三极耳33分别电连接至储能单元200的第一导电端子210及第二导电端子220时，可实现电化学装置100与储能单元200之间的能量转换。例如，储能单元200可为电化学装置100充电，或者电化学装置100为储能单元200充
电。
80.当第一极耳31与第二极耳32分别电连接至储能单元200的第一导电端子210及第二导电端子220时，储能单元200可将电能通过第一极耳31及第二极耳32上传递至第一极片21的集流体23上。
81.请一并参阅图4及图5，在一些实施例中，当电化学装置100的温度低于第一温度阈值时，用电设备300通过控制单元40执行步骤s1：控制第一导电端子210电连接至第一极耳31，及控制第二导电端子220电连接至第二极耳32，以形成加热电回路p1。
82.如此，第一导电端子210、第一极耳31、集流体23、第二极耳32及第二导电端子220形成一个导电回路。
83.由于集流体23的焦耳热效应，储能单元200的电能将转化为集流体23上的热能。进一步地，集流体23还将热能快速传导至整个电化学装置100，即实现了通过储能单元200快速均匀加热整个电化学装置100的效果。
84.可以理解，电化学装置100充放电的速度，与其所处环境的温度息息相关。例如，以电化学装置100为锂离子电池为例，当电化学装置100处于低温(例如，0摄氏度)状态下，电化学装置100的充电能力将会变差，至少需要5个小时才能充满；当电化学装置100处于更低温状态(例如，零下20摄氏度)下，电化学装置100甚至无法进行充电。同时，电化学装置100在低温状态下的放电能力也将极大地受到影响。当电化学装置100自身的温度提高时，其内阻降低，电化学装置100内的化学反应的动力学性能更好，充放电速度更快，放电容量更多，温升更小，能量利用率更高。
85.请一并参阅图1，在一些实施例中，用电设备300还包括温度检测模块50。当温度检测模块50检测到电化学装置100的温度低于第一温度阈值时，温度检测模块50发送第一控制信号至控制单元40。控制单元40接收到第一控制信号后，继而控制第一导电端子210电连接至第一极耳31，第二导电端子220电连接至第二极耳32，以形成加热电回路p1。
86.可以理解，在用电设备300执行步骤s1之前，控制单元40还检测储能单元200的电压是否小于第一电压阈值。若小于该第一电压阈值，用电设备300通过控制单元40先执行步骤s0：控制第一导电端子210电连接至第一极耳31，以及第二导电端子220电连接至第三极耳33，以形成第一充放电回路p2；待储能单元200的电压大于或等于第二电压阈值时，断开第二导电端子220与第三极耳33之间的电连接。
87.可以理解，在其他实施例中，若控制单元40检测到储能单元200的电压小于第一电压阈值，在执行步骤s1之前，步骤s0还可为：控制第一导电端子210电连接至第一极耳31及第二极耳32，第二导电端子220电连接至第三极耳33，以形成两充放电回路(即第一充放电回路p2和第二充放电回路p3)；待储能单元200的电压大于或等于第二电压阈值时，断开第二导电端子220与第三极耳33之间的电连接。如此，通过同时形成两充放电回路，快速对储能单元200充电。
88.在执行步骤s1之后，用电设备300还通过控制单元40执行步骤s2：当储能单元200的电压小于第一电压阈值时，断开第二导电端子220与第二极耳32之间的电连接；控制第二导电端子220电连接至第三极耳33，以形成第一充放电回路p2；待储能单元200的电压大于或等于第二电压阈值时，断开第二导电端子220与第三极耳33之间的电连接，控制第二导电端子220电连接至第二极耳32，以形成加热电回路p1；重复上述步骤s2，直至电化学装置100
的温度大于或等于第二温度阈值，断开第二导电端子220与第二极耳32之间的电连接。如此，电化学装置100的加热过程与储能单元200的充电过程交替进行，大幅提升电化学装置100的升温速率。
89.可以理解，在一些实施例中，所述第二温度阈值高于所述第一温度阈值。第二电压阈值大于第一电压阈值。
90.可以理解，在一些实施例中，所述储能单元200包括电容或电池中的至少一种。其中，当储能单元200为电池时，第一极片21与第一导电端子210的极性相同，第二极片22与第二导电端子220的极性相同。
91.可以理解，在一些实施例中，流经加热电回路p1的电流包括但不限于直流电、正负交替直流电或交流电中的至少一种。即储能单元200可为直流电源，用于输出直流电或正负交替的直流电；或储能单元200可为交流电源，用于输出交流电。
92.可以理解，在电化学装置100的第一极耳31与第二极耳32之间施加直流电，相较正负交替直流电及交流电，更容易控制。然而，在电化学装置100的第一极耳31与第二极耳32之间施加直流电，容易在第一极耳31与第二极耳32之间形成电势差，进而使集流体23上的活性物质偏离平衡电压，从而在第一极耳31上发生嵌锂反应或脱锂反应两者中的一种，在第二极耳32上发生嵌锂反应或脱锂反应两者中的另外一种。经过长时间的积累，锂富集的一侧在电化学装置100的充电过程中很有可能在阳极析出锂枝晶，从而带来安全隐患。
93.可以理解，当在电化学装置100的第一极耳31与第二极耳32之间施加具有周期性的正负交替直流电或正弦/余弦交流电时，根据焦耳定律p＝i2r，集流体23的产热效率跟电流的大小及集流体23的电阻有关，跟电流方向无关。因此，将直流电替换为正负交替的直流电或交流电，并不会影响集流体23的产热效率。进一步地，由于正负交替直流电及交流电的电流方向在一个周期内有规律地变化，故当电流方向为正时，发生嵌锂反应的极耳处活性物质，会在电流方向转为负时，发生脱锂反应，反之亦然。如此，两个相反的反应过程交替发生，极大地降低了电势差对极耳处活性物质产生的影响，有利于电化学装置100保持性能稳定。
94.例如，请参阅图6，图6示出了对阴极极片(例如图10所示的阴极极片)头尾两个极耳(例如第一极耳31与第二极耳32)施加不同方向的电流时的头部和尾部处活性物质中锂含量的变化情况。由图中可以看出，先施加60秒的正向电流，可以看到阴极头部在脱锂，故其锂含量减小。反之，阴极尾部在嵌锂，故其锂含量在增加。在60s时，阴极头部与尾部的锂含量相差最大，达到5％。然后施加一个大小相同的方向相反的电流，可以看到施加反向电流2s左右，头尾部的锂含量就恢复到了初始值。如此，当流经加热电回路p1的电流为周期性的正负交替直流电或正弦/余弦交流电时，可有效改善第一极片21上锂离子分布的均匀性和电化学装置100的材料性能的稳定性。
95.可以理解，在一些实施例中，当流经加热电回路p1的电流包括正负交替直流电或交流电中的至少一种时，在一个周期内，流经加热电回路p1的电量包括正电量q
正
及负电量q
负
，且0.5≤q
正
/q
负
≤2。即在一个周期内，流经加热电回路p1的电流包括正向电流i
正
及反向电流i
反
，且0.1≤i
正
/i
反
≤10。其中，正向电流i
正
持续的时间为t
正，
反向电流i
反
持续的时间为t
反
，且10≤t
正
/t
反
≤50。如此，可更加降低第一极耳31与第二极耳32之间的电势差对电化学装置100的影响，进而提高电化学装置100中的锂含量分布的均匀性，从而降低电化学装置
100的安全风险及延缓电化学装置的性能衰退。
96.为了验证0.5≤q
正
/q
负
≤2的效果，进行电流对比试验。实验过程中，每组实验的电化学装置100及环境温度均相同，区别仅在于流经加热电回路p1的电流不同。实验结果如下表：
97.表1电化学装置的内阻及循环寿命的影响因素表
[0098][0099][0100]
其中，从该表可以看出，相比于直流电，采用正负交替直流电，并控制在一个周期内，流经加热电回路p1的正电量q
正
与负电量q
负
之间的比值满足：0.5≤q
正
/q
负
≤2的实施例，能够显著降低对电池内阻和循环寿命的影响。
[0101]
可以理解，在本技术中，正向电流与反向电流并非指特定的电流方向。正向电流与反向电流仅用于代指流经加热电回路p1的两个相反方向的电流。
[0102]
可以理解，当对电化学装置100的集流体23进行加热时，还需要考虑集流体23的温升速率。本技术中，通过计算集流体23加热1分钟所升高的温度值来衡量温升速率。可以理解，集流体23加热1分钟所升高的温度值越高，则表示温升速率越高，反之，则越低。其中，当集流体23的温升速率较低，则表示电化学装置100需要较长的预热时间，这无疑将降低电化学装置100的使用便捷性。
[0103]
一般情况下，电化学装置100的集流体23加热的温升速率至少要大于或等于3℃/min才具有较明显的优势。由于集流体23的温升速率跟发热功率p是直接成正比的，且根据焦耳定律p＝i2r，故可通过增大流经集流体23的电流，以增大集流体23的温升速率。
[0104]
为了验证本技术方案的温升速率，进行电流对比实验。实验过程中，每组实验的电化学装置100及环境温度均相同，区别仅在于流经第一极耳31及第二极耳32的电流的大小不同。且下表中每组实验，均测量电化学装置100垂直于厚度方向上的一表面的中心点的温度。实验结果如下表：
[0105]
表2电化学装置表面中心点的温升速率的影响因素表
[0106]
电流(a)起始温度(℃)结束温度(℃)加热时间(min)温升速率(℃/min)1026.4636.6252.031525.7140.7635.022026.444.6529.13
[0107]
从该表可以看出，对集流体23施加10a的电流，温升速率可达到2.03℃/min；对集流体23施加15a的电流，温升速率可达到5.02℃/min；对集流体23施加20a的电流，温升速率
可达到9.13℃/min。如此，可以预测，集流体23的温升速率将随着电流的增大而增大。
[0108]
进一步地，请一并参阅图7及图8。其中，图7表示对两电化学装置100分别施加同一电流(例如，20a)，两电化学装置100垂直于厚度方向的表面的中心点随着时间变化的温度曲线。其中，曲线q1表示对一电化学装置100的加热电回路施加20a电流时，电化学装置100的垂直于厚度方向的表面的中心点随着时间变化的温度曲线；曲线q2表示对另一电化学装置100的加热电回路施加20a电流时，另一电化学装置100的垂直于厚度方向的表面的中心点随着时间变化的温度曲线。由图7可以看出，应用本技术提供的加热方法，施加相同的电流时，不同电化学装置100的垂直于厚度方向的表面的中心点的温度差在1℃以内。如此，说明本技术提供的加热方法对不同的电化学装置100具有良好的一致性，可同时、大批量对电池包中的多个电化学装置100应用上述加热方法。
[0109]
图8表示对同一电化学装置100施加电流，电化学装置100同一表面上的不同位置随着时间变化的温度曲线。其中，曲线q3表示对电化学装置100施加电流时，电化学装置100一表面上的左侧随着时间变化的温度曲线；曲线q4表示对电化学装置100施加电流时，电化学装置100的右侧随着时间变化的温度曲线；曲线q5表示对电化学装置100施加电流时，电化学装置100的中心点随着时间变化的温度曲线；由图8可以看出，应用本技术提供的加热方法，同一电化学装置100的同一表面上，左侧、右侧与中心点两两之间的温度差在2℃以内。如此，说明应用本技术提供的加热方法，同一电化学装置100的温度分布较均匀，如此，可降低电化学装置100充放电过程中因温度不均产生的安全风险。
[0110]
可以理解，由于集流体23的温升速率跟发热功率p是直接成正比的，且根据焦耳定律p＝i2r，故还可通过增大集流体23的电阻，以增大集流体23的温升速率。又根据电阻的计算公式其中，ρ值表示电阻率，由集流体23本身性质决定；l表示集流体23的长度；s表示集流体23的横截面积。
[0111]
如此，一方面可增大第一极耳31与第二极耳32在集流体23上的间距，从而增大集流体23上的有效长度，进而增大集流体23的等效电阻。例如，请参阅图9，在一实施例中，集流体23上连接有第一极耳31及第二极耳32。且集流体23的宽度w1为69.4毫米，且集流体23上第一极耳31与第二极耳32间的距离l1为415毫米时，测得第一极耳31与第二极耳32之间的电阻为23.8毫欧。请参阅图10，在另一实施例中，集流体23的宽度w1不变，第一极耳31与第二极耳32之间的距离l2为1555毫米时，测得第一极耳31与第二极耳32之间的电阻为86毫欧。
[0112]
另一方面，可通过在集流体23上开设通孔231(请参阅图11)，以减小集流体23的横截面积。可以理解，通孔231开设于集流体23上的的第一极耳31与第二极耳32之间的区域。本技术不对通孔231的数量及形状做出限制。
[0113]
可以理解，当环境温度不变时，集流体23的电阻亦保持不变。而当集流体23出现裂纹时，集流体23的电阻将发生变化。因此，可通过第一极耳31及第二极耳32以预测与之对应连接的集流体23是否出现裂纹，从而降低电化学装置100的安全风险。
[0114]
在一些实施例中，用电设备300还包括测量单元(图未示)。测量单元通过测量第一极耳31与第二极耳32之间的电压及流经第一极耳31和第二极耳32的电流，得到第一极耳31与第二极耳32之间的电阻r1，当(r1
‑
r2)/r2>5％时，判断第一极片21出现裂纹。其中，r2为第一极耳31与第二极耳32之间的参考电阻值。即r2为第一极片21上未出现裂纹，且第一极
耳31与第二极耳32连接至第一极片21上时，测得的第一极耳31与第二极耳32之间的电阻值。
[0115]
可以理解，在一些实施例中，测量单元电连接至控制单元40，用于将测量数据发送至控制单元40。控制单元40中储存有第一极耳31与第二极耳32之间的参考电阻值r2。如此，控制单元40可根据测量单元测得的电压数据及电流数据，计算得到第一极耳31与第二极耳32之间的电阻r1。可以理解，测量单元通过向第一极耳31及第二极耳32施加一微小电流，以获取待测集流体23的电压及电流数据。例如，微小电流可为1ma至500ma，如此，微小电流可降低待测的集流体23因电流产生的焦耳热，从而减少测算集流体23的电阻时的影响。
[0116]
可以理解，在一些实施例中，当控制单元40判断集流体23的(r1
‑
r2)/r2>5％，可进一步提示相应风险。
[0117]
请参阅图12，在一些实施例中，集流体23上不局限于设置两极耳，在其他实施例中，同一集流体23上还可设置三个及三个以上的极耳(例如第一极耳31、第二极耳32及第四极耳34)，且本技术亦不对极耳设置在集流体23上的位置进行限制，如此，可在电化学装置100及储能单元200之间形成若干加热电回路及若干充放电回路。
[0118]
本技术一些实施例还提供一种电化学装置的加热方法。其中，电化学装置包括：第一极片及第二极片，且第一极片与第二极片的极性相反；第一极耳、第二极耳及第三极耳，第一极耳及第二极耳电连接至第一极片，第三极耳电连接至第二极片；第一极耳与第二极耳与外部电源连接形成加热电回路，流经加热电回路的电流包括正负交替直流电或交流电中的至少一种，在一个周期内，流经加热电回路的电量包括正电量q正及负电量q负，且0.5≤q正/q负≤2。
[0119]
可以理解，正负交替直流电或交流电均包括正向电流i
正
及反向电流i
反
。其中，在一个周期内，0.1≤i
正
/i
反
≤10。即以正向电流i
正
持续的时间为t
正，
反向电流i
反
持续的时间为t
反
，则10≤t
正
/t
反
≤50。
[0120]
可以理解，本技术的电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。特别地，该电化学装置是锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
[0121]
可以理解，本技术实施例中的电化学装置可以用于多种领域，只要能够采用电化学装置供电的设备，均可采用本技术实施例中的电化学装置。例如，该电化学装置可以用于电动车的电化学装置包和电子设备等部件，电子设备可以为手机、平板电脑、桌面型计算机、膝上型计算机、手持计算机、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra
‑
mobile personal computer，umpc)、上网本，以及蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、增强现实(augmented reality，ar)设备、虚拟现实(virtual reality，vr)设备、人工智能(artificial intelligence,ai)设备、可穿戴式设备、车载设备、智能家居设备和/或智慧城市设备，本技术实施例对该电子设备的具体类型不作特殊限制。
[0122]
具体地，该电子设备可以包括外壳、屏幕、电路板和电化学装置等部件，其中，屏幕、电路板和电化学装置均安装于外壳，该电化学装置为以上任一实施例中所述的电化学装置。
[0123]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技
术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。