[發(fā)明專利]一種適用于動力電池的石墨烯發(fā)熱膜組件及其制備工藝

在審

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• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113411921A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李冰;秦顯營;羅丹;李寶華
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳石墨烯創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H05B3/34
• 分類號: H05B3/34;H05B3/02;H05B3/03
• 代理公司: 北京知呱呱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明涉及動力電池的石墨烯電加熱膜領(lǐng)域，具體涉及一種適用于動力電池的石墨烯發(fā)熱膜組件及其制備工藝；通過聚酰亞胺覆蓋膜、電極材料、石墨烯材料復(fù)合層、背膠依次層疊通過壓合成型；其中，石墨烯發(fā)熱內(nèi)膜通過聚氨酯樹脂與石墨烯復(fù)合制備；在石墨烯發(fā)熱內(nèi)膜制備過程中添加阻燃劑，使石墨烯發(fā)熱膜具備阻燃性，適用于動力電池。本發(fā)明制備的石墨烯發(fā)熱膜組件具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，導(dǎo)電性良好，阻燃性能好等優(yōu)點(diǎn)；制備方法簡單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低可大規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力電池的石墨烯電加熱膜領(lǐng)域，具體涉及一種適用于動力電池的石墨烯發(fā)熱膜組件及其制備工藝。

背景技術(shù)

對于新能源汽車這一快速增長的行業(yè)，動力電池，低溫情況下動力電池組的性能大幅度下降，直接影響電動汽車的行駛里程。在低溫環(huán)境下(-10℃以下)，鋰離子動力電池存在兩個方面的問題，一個是低溫下，電池放電能力極差；另一個，低溫充電，已經(jīng)被認(rèn)為是動力電池折損壽命最快途徑。因此需要發(fā)動之前，給動力電池先加熱。

而市場上針對動力電池的預(yù)加熱模組根據(jù)起發(fā)熱作用材質(zhì)的不同，一般采用的是兩種：1)金屬電熱膜；2)無機(jī)電熱膜。其中無機(jī)電熱膜包括碳纖維發(fā)熱膜、石墨烯發(fā)熱膜、碳納米管加熱薄膜、碳晶發(fā)熱膜等。而金屬發(fā)熱膜雖然具備生產(chǎn)加工工藝較為成熟、膜片發(fā)熱溫度均勻性較好的優(yōu)勢，但是生產(chǎn)成本較高，面對目前補(bǔ)貼退坡、急需降成本的新能源汽車行業(yè)，石墨烯發(fā)熱膜和碳納米管薄膜加熱、碳纖維電熱膜的出現(xiàn)雖然在成本及電熱轉(zhuǎn)換效率上具有一定的優(yōu)勢，但是其表面溫度均勻性大多不具備商業(yè)化應(yīng)用的成熟度(無機(jī)電熱膜的溫度均勻性約在±5℃)，而國內(nèi)新能源汽車行業(yè)對動力電池用的電熱膜溫度一致性要求≤±3℃，而《入選重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2019年版)的石墨烯材料》中對石墨烯發(fā)熱膜的溫度不均勻度要求≤5℃。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明提供一種適用于動力電池的石墨烯發(fā)熱膜組件及其制備工藝，通過改善石墨烯發(fā)熱膜在使用過程中溫度的均勻度，以解決現(xiàn)有技術(shù)中動力電池在發(fā)動之前的預(yù)加熱問題的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一個方面的目的在于，提供一種適用于動力電池的石墨烯發(fā)熱膜組件，該發(fā)熱膜包括聚酰亞胺覆蓋膜、電極材料、石墨烯材料復(fù)合層、背膠；所述聚酰亞胺覆蓋膜、電極材料、石墨烯材料復(fù)合層、背膠依次層疊通過壓合成型。

進(jìn)一步地，所述的聚酰亞胺覆蓋膜和電極材料由聚酰亞胺基覆銅膜經(jīng)蝕刻工藝加工一次成型。

進(jìn)一步地，所述聚酰亞胺覆蓋膜厚度為13μm。

進(jìn)一步地，所述電極材料的導(dǎo)電介質(zhì)中電流輸入端和電流導(dǎo)出端采用金屬銅材料；所述電極材料的厚度為12μm。

進(jìn)一步地，所述背膠為熱敏型3M背膠，所述背膠的厚度為0.5-2mm。

本發(fā)明另一方面的目的在于，提供一種適用于動力電池的石墨烯發(fā)熱膜組件的制備工藝，包括如下步驟：

S1、將柔性電路板、背膠層和石墨烯內(nèi)膜依次疊合，通過熱壓機(jī)壓合制得石墨烯材料復(fù)合層；

S2、將聚酰亞胺覆蓋膜、電極材料、石墨烯材料復(fù)合層、背膠依次層疊，通過熱壓機(jī)壓合制得初級石墨烯發(fā)熱膜；

S3、根據(jù)設(shè)計尺寸規(guī)格將步驟S2制備的初級石墨烯發(fā)熱膜分切，制得石墨烯發(fā)熱膜。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述熱壓機(jī)壓合溫度為60-160℃，熱壓時間為1-5s，熱壓壓力為20-35Mpa；步驟S2中所述熱壓機(jī)壓合的溫度為100-270℃，熱壓時間為1-10s，熱壓壓力為30-55Mpa。

進(jìn)一步地，所述柔性電路板制備方法為：