单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池的制作方法

本发明涉及动力电池及其内加热电芯，尤其是涉及一种单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池。

背景技术：

1、新能源汽车发展迅速，电动汽车作为新能源汽车的主力得到了较快发展，动力电池及其电芯产业也有较快发展。现今主流动力电池由于受温度影响都将可能出现热失控现象，而一旦出现热失控情况，其电池包温度迅速升高产生连锁反应，会导致采用该动力电池的设备过热，引发火灾或爆炸，引发安全事故。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池。

2、根据本发明第一方面实施例的单向传热发热装置，其中，包括：

3、基材；

4、石墨烯发热层，所述石墨烯发热层涂覆于基材表面；

5、第一导电带和第二导电带，所述第一导电带和所述第二导电带相对分设于基材表面两侧并与所述石墨烯发热层接触；

6、封装层，所述封装层覆盖在所述基材上，与所述基材形成一个封闭夹层，所述封闭夹层完全包裹所述第一导电带、所述第二导电带以及所述石墨烯发热层；

7、填充腔，所述填充腔设置于所述封装层一侧表面，所述填充腔内填充气凝胶形成气凝胶层，得到所述单向传热发热装置的绝热面。

8、根据本发明实施例的单向传热发热装置，通过在石墨烯发热层任一侧填充气凝胶形成气凝胶层，使得该发热装置具有单向集中传热功能，提高了单向传热发热装置的整体发热效率。

9、根据本发明的一些实施例，所述填充腔设置于所述基材的一侧表面，用于在基材侧形成单向传热发热装置的绝热面，有利于电芯之间隔热。

10、根据本发明的一些实施例，所述气凝胶层厚度为1mm～5mm，起到隔热作用的同时可在负极膨胀时起缓冲作用，延长电池使用寿命。

11、根据本发明的一些实施例，所述石墨烯发热层呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部以及平行分布在若干根条纹部两侧的边缘部，若干根所述条纹部之间间隔范围为0～5mm，所述石墨烯发热层厚度为5～500nm。以满足自热电池集流体整体达到发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度的效果。

12、根据本发明的一些实施例，所述第一导电带和所述第二导电带分别引出两根导线穿出所述单向传热发热装置，用于制备单向传热发热电池。

13、根据本发明第二方面实施例的单向传热发热电芯，包括外壳、电芯内芯和封盖，外壳和封盖配合内部形成一个用于放置电芯内芯的封腔，其中还包括：

14、单向传热发热装置，所述单向传热发热装置设置于外壳与电芯内芯之间，所述单向传热发热装置包括发热面和绝热面，其中发热面包裹所述电芯内芯外周侧，用于所述单向传热发热装置通电后发热给所述电芯内芯加热，绝热面朝向所述外壳内壁。

15、根据本发明实施例的单向传热发热电芯，一方面通过单向传热发热装置的发热面大大提升了对电芯内芯的发热效率，使得发热电芯在低温下升温更快，另一方面单向传热发热装置绝热面可有效隔离电芯内部温度，使得外壳体温度不会随着发热内芯升温而大幅上升。现有的热失控引发火灾及爆炸大多数都是由于电池包内部电芯一旦热失控，其余电芯会发生连锁反应，扩大火灾险情，而本申请的单向传热发热电芯可有效将单个电芯热失控现象抑制在单个电池内部，而不会向其他电芯扩散，使得发热电芯与发热电芯存在热的阶度差，不影响其他电芯；与此同时，通过单向传热发热装置可在电芯内部起缓冲作用，在充放电过程中负极膨胀时起缓冲作用，延长电芯的使用寿命；若发生碰撞时，缓冲外部挤压力降低由于碰撞原因导致电池热失控的情况发生。

16、根据本发明第三方面实施例的电池，其中包括采用上述的单向传热发热电芯对电池内部进行单侧加热。

17、根据本发明实施例的电池，其内部装载的单向传热发热电芯使得该电池不仅具备保温效果，而且能够在电池内部隔热，在发生火灾时能起到阻火的作用，使得外部火焰只能到达外壳体，而不能对电池内部的电芯进行升温，大大提高了电池的安全性。

18、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种单向传热发热装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的单向传热发热装置，其特征在于，所述填充腔(700)设置于所述基材(100)的一侧表面。

3.根据权利要求1所述的单向传热发热装置，其特征在于，所述气凝胶层(600)厚度为1mm～5mm。

4.根据权利要求1所述的单向传热发热装置，其特征在于，所述石墨烯发热层(200)呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部(220)以及平行分布在若干根条纹部(220)两侧的边缘部(210)。

5.根据权利要求4所述的单向传热发热装置，其特征在于，若干根所述条纹部(220)之间间隔范围为0～5mm。

6.根据权利要求4所述的单向传热发热装置，其特征在于，所述石墨烯发热层(200)厚度为5～500nm。

7.根据权利要求1所述的单向传热发热装置，其特征在于，所述第一导电带(300)和所述第二导电带(400)分别引出两根导线穿出所述单向传热发热装置。

8.一种单向传热发热电芯，包括外壳、电芯内芯和封盖，外壳和封盖配合内部形成一个用于放置电芯内芯的封腔，其特征在于，还包括：

9.一种电池，其特征在于，包括采用如权利要求8所述的单向传热发热电芯对电池内部进行单侧加热。

10.一种电池，其特征在于，包括采用如权利要求8所述的单向传热发热电芯在通电或断电状态下，隔断电芯外壳和/或封盖外的温度对电芯的传热。

技术总结
本发明涉及动力电池及其内加热电芯技术领域，尤其是涉及一种单向传热发热装置、单向传热发热电芯及电池，包括石墨烯发热层涂覆于基材表面；第一导电带和第二导电带相对分设于基材表面两侧并与石墨烯发热层接触；封装层覆盖在基材上，与基材形成一个封闭夹层，封闭夹层完全包裹第一导电带、第二导电带以及石墨烯发热层；填充腔设置于封装层一侧表面，填充腔内填充气凝胶形成气凝胶层。本发明通过在石墨烯发热层任一侧填充气凝胶形成气凝胶层，使得该发热装置具有单向集中传热功能，提高了单向传热发热装置的整体发热效率，基于该发热装置的电芯，不仅提升了发热效率，而且还具备隔热及缓冲作用，有利于延长电芯的使用寿命和提高电池安全性能。

技术研发人员：徐杰,徐卓然,徐卓尔,徐卓超
受保护的技术使用者：江西省新华仁科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14