[發(fā)明專利]一種自加熱電池及其自加熱方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711172466.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108075210B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂健;胡海波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南立方新能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M10/615
• 分類號(hào): H01M10/615;H01M10/637
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 潘俊達(dá)

本發(fā)明提供一種自加熱電池，包括正極片、負(fù)極片、間隔設(shè)置于正極片和負(fù)極片之間的隔離膜、焊接于正極片的正極極耳以及焊接于負(fù)極片的負(fù)極極耳，正極片包括鋁箔和正極膜片，鋁箔設(shè)置有正極涂覆區(qū)和正極加熱區(qū)，正極膜片涂覆于正極涂覆區(qū)；負(fù)極片包括銅箔和負(fù)極膜片，銅箔設(shè)置有負(fù)極涂覆區(qū)和負(fù)極加熱區(qū)，負(fù)極膜片涂覆于負(fù)極涂覆區(qū)，正極加熱區(qū)和負(fù)極加熱區(qū)相對(duì)設(shè)置，且正極加熱區(qū)和負(fù)極加熱區(qū)均設(shè)置有橡膠絕緣墊層。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有物理開(kāi)合式的內(nèi)部加熱開(kāi)關(guān)，避免電池通過(guò)外部部件加熱時(shí)受制于BMS和/或短路保護(hù)裝置，提升電池的可用能量密度，低溫下具有更快的充電速度。另外，本發(fā)明還提供一種電池的自加熱方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自加熱電池及其自加熱方法。

背景技術(shù)

隨著智能手機(jī)等便攜式移動(dòng)設(shè)備功能集成度的不斷增加以及設(shè)備小型化輕薄外型個(gè)性化的發(fā)展，智能便攜式移動(dòng)設(shè)備的電能消耗不斷增加的同時(shí)，留給電池的空間卻不斷地縮小，因而智能移動(dòng)設(shè)備電池的能量密度壓力越來(lái)越大。與此同時(shí)，隨著鋰離子電池能量密度的提升，其充電溫度窗口和充電速度并沒(méi)有相應(yīng)增加甚至有所下降。

眾所周知，鋰離子電池的充電速度與其所處的環(huán)境溫度條件息息相關(guān)。常用的鋰離子電池其充電溫度范圍為0~45℃，放電溫度范圍為-20~60℃。在冬季或高海拔地區(qū)室外活動(dòng)時(shí)常常因智能手機(jī)或使用鋰離子電池的用電設(shè)備長(zhǎng)期處于低溫環(huán)境下（如低于0℃），特別是當(dāng)智能移動(dòng)設(shè)備長(zhǎng)期處于戶外低于-20℃的溫度條件下時(shí)，幾乎不能對(duì)外工作，即智能移動(dòng)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境范圍受到極大的限制。

目前，提高電池低溫下充電速度的方案通常有兩種，一是在電池單體或模組或整箱中設(shè)置電加熱部件（中小型電池）或熱管理系統(tǒng)（大中型電池），在給電池充電前，通過(guò)電加熱部件或熱管理系統(tǒng)先將電池單體的溫度加熱到能夠耐受大電流充電的溫度窗口后，再用相應(yīng)的電流給電池進(jìn)行充電；二是在電池對(duì)外輸出截止時(shí)，預(yù)留10%~15%的能量在電池中，在電池充電前，通過(guò)脈沖大電流放電的方式，將此部分預(yù)留電量輸出給外部負(fù)載，利用電池單體內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的極化熱，將電池本體的溫度升高到可以承受大電流充電的溫度窗口后，再用相應(yīng)的電流給電池進(jìn)行充電。雖然上述兩種方案在某種程度上可以實(shí)現(xiàn)電池在低溫環(huán)境下補(bǔ)電之目的，但仍然存在不足。方案一的不足之處在于：a）因使用外部加熱器件或熱管理系統(tǒng)，明顯降低了電池的體積和重量能量密度；b) 電池加熱之熱傳導(dǎo)方式是由電池外向電池內(nèi)傳遞，熱傳導(dǎo)效率低，同時(shí)電池單體內(nèi)外部的熱量或溫度很難實(shí)現(xiàn)均衡；c）因外部加熱部件或熱管理系統(tǒng)之熱交換部件無(wú)法面面俱到，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)電池單體之間的熱量或溫度均衡。方案二的不足之處在于：a)為了預(yù)留部分能量給電池加熱，電池在對(duì)外輸出時(shí)的有效能量減少，同樣減少了電池的可用能量密度；b）在使用預(yù)留容量脈沖放電時(shí)，因受到外電路負(fù)載大小以及BMS的限制，很難實(shí)現(xiàn)有計(jì)劃的脈沖大電流輸出；c) 因?yàn)橥怆娐坟?fù)載的存在，對(duì)負(fù)載放電時(shí)，當(dāng)負(fù)載阻抗相對(duì)電池內(nèi)阻越大，外部發(fā)熱量相對(duì)電池本身發(fā)熱量就越大，因而用于給電池本身升溫的能量就越小；相反，盡管在理論上當(dāng)負(fù)載阻抗相對(duì)于電池內(nèi)阻越少，外部發(fā)熱量相對(duì)電池本身發(fā)熱量就越小，即用于給電池本身升溫的能量就越多，然而因?yàn)锽MS系統(tǒng)和/或熔斷器的短路保護(hù)功能之存在，使得“頻繁”的大電流脈沖對(duì)外放電幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

有鑒于此，確有必要提供一種自加熱電池及其自加熱方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種自加熱電池，該電池具有物理開(kāi)合式的內(nèi)部加熱開(kāi)關(guān)，避免電池通過(guò)外部部件加熱時(shí)受制于BMS和/或短路保護(hù)裝置，提升電池的可用能量密度，低溫下具有更快的充電速度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：