[發明專利]一種具有低溫自加熱功能的鋰電池及其工作方法

在審

• 申請號: 202010919218.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111883879A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 尚德華;楊澤乾
• 申請（專利權）人: 傲普（上海）新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/615
• 分類號: H01M10/615;H01M10/625;H01M10/633;H01M10/637;H01M10/647;H01M10/6554;H01M10/6555;H01M10/6571;H01M10/44;H01M4/131;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 北京壹川鳴知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11765
• 代理人: 徐軍科

本發明涉及一種具有低溫自加熱功能的鋰電池及其工作方法。本發明包括一個或兩個電芯，所述電芯包括交替卷繞或疊加的若干個正極片、若干個負極片和若干個隔膜，所述鋰電池包括一個電芯時，所述電芯的外側設有加熱極片；所述鋰電池包括兩個電芯時，所述電芯之間設有加熱極片；所述電芯內部設有溫度傳感器，所述加熱極片設有極耳，且所述加熱極片的大小大于所述正極片的大小并小于所述負極片的大小，所述正極片和所述加熱極片之間通過可控制開斷的電路連接，所述加熱極片和所述負極片之間通過可控制開斷的電路連接，所述可控制開斷的電路連接電池管理系統。本發明在滿足低溫放電的同時，卻不必過多犧牲其他性能或增加太多的額外成本。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體的說是一種具有低溫自加熱功能的鋰電池及其工作方法。

背景技術

鋰離子電池因為高電壓平臺、高比能量密度、自放電低、長循環壽命、綠色環保等優點成為最重要的化學儲能裝置，廣泛應用于各種儲能和新能源電動。目前在鋰離子電池領域，由于鋰電池工作溫度窗口的限制，很多以鋰電池為動力的設備在寒冷的氣候條件下無法正常使用，極大影響了寒冷地區綠色能源的推廣。

而現有的技術方案，一般分為兩種，外部加熱和內部加熱。外部加熱的方式，在pack中增加加熱裝置(加熱片或流體加熱)對電池模組進行加熱，如含PTC加熱的加熱膜，在低溫時，先給鋰電池預加熱，待鋰電池溫度上升到符合使用條件時，再正常使用，這些加熱裝置增加了模組的附加結構，增加了技術復雜性和成本，且電池本身傳熱困難，導致加熱效率不高，并造成額外的能源浪費。而另一種技術是電池內部加熱方式，一般是在電芯內部內置一片加熱片或加熱極，例如放入鋁、銅、鎳或復合的金屬片作為加熱極，并通過極耳引出，與正常的正負極極耳在同側或對側，工作時通過外部電路將其與正極相連，形成短路，以此來給電池內部加熱。由于產生熱量在電芯內部，因此加熱效率較高，但其加熱極一般為金屬薄片或絲狀金屬需要緊貼電芯極片所以對表面要求極高，即要緊緊貼合又要不刺破隔膜造成短路，而且加熱極的表面積有限，不能長時間短路加熱，以免對電解液造成危害，因此效果有限。

綜上，在鋰離子電池領域，工作溫度范圍一直制約著鋰離子電池的使用和新能源車的推廣，并且高溫和低溫不可兼得。溫度過高或過低都會對鋰電池的使用壽命產生極大的影響，尤其低溫時，容易產生鋰枝晶，鋰枝晶會造成電池短路從而引發熱失控，導致安全問題。所以在低溫時需要對電池進行預加熱，待溫度升到符合條件時再正常使用。而有些鋰離子電池的活性材料，往往低溫性能很優秀，高溫性能卻很差，因此也無法正常使用，或者滿足低溫條件下使用的電池往往設計要求高、價格昂貴、并且需要犧牲其他方面的性能，尤其是高溫性能。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種具有低溫自加熱功能的鋰電池及其工作方法。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種具有低溫自加熱功能的鋰電池，包括一個或兩個電芯，所述電芯包括交替卷繞或疊加的若干個正極片、若干個負極片和若干個隔膜，所述鋰電池包括一個電芯時，所述電芯的外側設有加熱極片；所述鋰電池包括兩個電芯時，所述電芯之間設有加熱極片；所述電芯內部設有溫度傳感器，所述加熱極片設有極耳，且所述加熱極片的大小大于所述正極片的大小并小于所述負極片的大小，所述正極片和所述加熱極片之間通過可控制開斷的電路連接，所述加熱極片和所述負極片之間通過可控制開斷的電路連接，所述可控制開斷的電路連接電池管理系統。

所述正極片的活性材料為三元NCM，所述負極片的活性材料為石墨，所述隔膜為PE膜。

所述加熱極片的活性材料為鈦酸鋰，導電劑為碳納米管。

所述加熱極片的極耳與所述正極片的極耳和所述負極片的極耳位于同側或對側。

一種具有低溫自加熱功能的鋰電池的工作方法，包括以下步驟：

S1，通過電池管理系統獲取所述鋰電池的電壓、放電量與額定容量的百分比和電芯內部溫度；