一种新能源电动汽车专用石墨加热片及其制备方法技术

一种新能源电动汽车专用石墨加热片及其制备方法，包括基础加工石墨膜，基础加工石墨膜为加工成连续U型的柔性石墨片，柔性石墨片的两个端部分别连接有铜箔，铜箔作为电极连接电源，铜箔与柔性石墨片的两个端部通过连接件进行硬连接；基础加工石墨膜的上下表面分别覆盖有绝缘材料层，还包括敷设在至少一侧绝缘材料层之外的附加层，自内而外依次包括绝缘双面胶、附加整片石墨膜和附加绝缘层，附加整片石墨膜为整张的柔性石墨片，该加热片利用高导热石墨片轻薄、柔软和高导热性的特点，可紧紧的贴覆于动力电池表面，利用石墨片优异的传热特性对电池进行加热，成本低，制程无环境污染，升温速度快，温度均匀性好，利于动力电池的电加热应用。

Graphite heating plate special for new energy electric vehicle and preparation method thereof

A new energy electric vehicle special graphite heating and its preparing method, including the basic processing of the graphite film based processing graphite film processing into flexible graphite sheet continuous U type, the two end of the flexible graphite sheet are respectively connected with a copper foil, copper foil as the electrode is connected with the power supply, the two ends of the copper foil and flexible graphite plate by a connecting piece hard connection; based on the machining of the graphite film surface were covered with a layer of insulating material, including laying insulation material layer outside the additional layer on at least one side, from the inside out sequentially comprises an insulating adhesive, ink film and the rubble added additional insulation, the whole piece of flexible graphite film is added the whole piece of graphite, the heating plate with high thermal conductivity of graphite thin, soft and high thermal conductivity, can be tightly attached on the surface of the battery, the heat transfer characteristics of graphite sheet excellent The utility model has the advantages of low cost, no environmental pollution in the process, fast heating speed and good temperature uniformity, and is favorable for the electric heating application of the power battery.

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电动汽车专用石墨加热片及其制备方法
本专利技术动力电池加热
，具体涉及一种新能源电动汽车专用石墨加热片及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，新能源逐渐采用动力锂电池作为动力来源，而动力锂电池工作温度一般在5～45℃，当电池处于低温环境中时，充放电性能明显衰减，甚至无法正常工作。因此在严寒季节，往往需要先将动力锂电池加热到一定温度才可以正常使用，目前动力锂电池普遍采用的加热方式是采用电加热片直接安装于电池表面进行加热。传统的电加热片一般采用合金材料作为核心板，在其表面刻蚀出线路，并封装绝缘材料制得。一方面，刻蚀线路工艺操作复杂繁琐，生产用水量大，废水污染物种类多，成分复杂，环境危害大；另一方面，由于合金材料的性能限制，这种加热方式加热效率低，不能保证各个电池间温度的一致性，而加热效果与安全性能的一个重要指标就是加热表面温度分布的均匀程度。高导热石墨片材料是由规则的二维碳原子层在Z轴方向按一定层间距堆积而成，无论是人工石墨片还是天然石墨片，二者均具有平整度高、轻薄、易加工（可在制作时直接将图形画出）、耐老化的特点，应用于导热传热领域，较高的热扩散系数使得石墨片状材料能沿平面方向将热量快速的传递开，迅速实现加热的效果，均热效果佳。出色的柔韧特性和力学性能使其能够适应任何表面形状，紧密的贴覆于加热受体表面，实现高效率传热。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新能源电动汽车专用石墨加热片及其制备方法，可用于新能源电动汽车中，该加热片利用高导热的柔性石墨片轻薄、柔软和高导热性的特点，可紧紧的贴覆于动力电池表面，利用石墨片优异的传热特性对电池进行加热。与现有镍合金加热片相比，具有制作成本低，制程无环境污染，升温速度快，温度均匀性好的优势；与块体石墨材料相比，具有轻薄、柔软的优势，可与动力电池良好的接触，利于动力电池的电加热应用。为实现上述技术目的，本专利技术具体采用如下技术方案：一种新能源电动汽车专用石墨加热片，包括基础加工石墨膜，其特征在于：所述基础加工石墨膜为加工成连续U型的柔性石墨片，所述柔性石墨片的两个端部分别连接有铜箔，所述铜箔作为电极连接电源，共两片，分别敷设在基础加工石墨膜端部柔性石墨片的上下表面；所述铜箔与柔性石墨片的两个端部通过连接件进行硬连接；所述基础加工石墨膜的上下表面分别覆盖有绝缘材料层。作为本专利技术的优选技术方案，还包括敷设在至少一侧绝缘材料层之外的附加层，所述附加层自内而外依次包括绝缘双面胶、附加整片石墨膜和附加绝缘层，所述附加整片石墨膜为整张的柔性石墨片。其中，所述连接件可以由螺栓和螺母组成，所述螺栓贯穿上下两层铜箔和中间的基础加工石墨膜，两端分设螺母实现固定连接，所述铜箔和基础加工石墨膜上对应位置开螺栓预留孔。所述连接件也可以只用连接金属片，所述连接金属片为条带状，上下来回穿透两层铜箔和中间的基础加工石墨膜，两个端部与铜箔焊接固定，所述铜箔和基础加工石墨膜上对应位置设用于连接金属片上下穿连的预留孔。进一步优选的，所述基础加工石墨膜的厚度范围为0.025mm～0.3mm，优选0.05mm～0.25mm；加工线宽为5～20mm，空余部分线宽不大于5mm。进一步优选的，所述基础加工石墨膜上下表面绝缘材料层的材料种类相同或不同，为聚酰亚胺单面胶、FR-4板或硅胶中的一种或两种；所述附加绝缘层为聚酰亚胺单面胶、FR-4板或硅胶中的一种；所述绝缘双面胶为耐80℃以上温度的双面胶。进一步优选的，所述绝缘材料层的厚度范围为0.05mm～0.125mm；所述附加绝缘层的厚度范围为0.05mm～0.125mm；所述绝缘双面胶的厚度不超过0.050mm。进一步优选的，所述铜箔的厚度范围为20～50μm，宽度大于所述基础加工石墨膜的加工线宽，小于所述基础加工石墨膜的加工线宽与两倍空余部分线宽之和。更优选的，所述基础加工石墨膜所处平面内，在空余部分填充与基础加工石墨膜厚度相适应的绝缘材料，形成分散或连续的嵌填绝缘区。本专利技术还提供上述的新能源电动汽车专用石墨加热片的制备方法，其特征在于：步骤一、加工制作基础加工石墨膜；步骤二、在基础加工石墨膜的柔性石墨片的两个端部分别设置铜箔，不接触柔性石墨片的其他部分；步骤三、用连接件将铜箔柔性石墨片进行固定；步骤四、在基础加工石墨膜的一侧表面设置一层绝缘材料层；步骤五、根据需要在基础加工石墨膜的空余部分填充与基础加工石墨膜厚度相适应的绝缘材料，形成分散或连续的嵌填绝缘区；步骤六、在基础加工石墨膜设置铜箔的一侧敷设另一层绝缘材料层；步骤七、在至少一侧绝缘材料层之外敷设附加层，自内而外依次敷设绝缘双面胶、附加整片石墨膜和附加绝缘层；步骤八、进行整体质检，至此，能源电动汽车专用石墨加热片制备完成。与现有技术相比，本专利技术的关键点和创新点在于：1、导电传热快：石墨片本身是一种3C领域常用的均热散热材料，本专利技术利用其可优异的导电和传热性能，通过简单切割的方法将基础加工石墨膜加工出图形，内部形成弯折连续的传热线路，采用绝缘材料封装后直接使用，升温速度快；2、加热均匀性好：石墨片材料本身均热散热性能突出，利用其制作的加热片，温度均匀性好，同时进一步采用未加工的附加整片石墨膜作为均热材料贴覆在已加工好的基础加工石墨膜的后方，进一步提高了其温度均匀性；3、发热线路加工操作简单：本专利技术加热片的发热线路可通过直接切割形成，方便快捷，对环境无污染，克服现有加热片的发热丝采用合金或金属材料，需刻蚀才能得到线路，不仅操作复杂繁琐，生产用水量大，废水污染物种类多，成分复杂，环境危害大的问题；4、嵌填绝缘区的应用：嵌填绝缘区填充在基础加工石墨膜的空余部分，与基础加工石墨膜厚度相适应，使整体结构厚度均匀，保证整体连接强度的同时，避免上下层绝缘材料的开裂，加强了基础加工石墨膜的密封性，防止基础加工石墨膜的氧化，延长了使用寿命；5、连接件的应用：由于石墨膜脆性较大，如何实现石墨膜与铜箔的固定连接是一个难题，本专利技术提供两种可选的连接件，将铜箔与柔性石墨片的两个端部进行牢固固定，在保证整个加热片传热导电不受影响的前提下，保证了石墨膜完整性和产品的整体性。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术，其中：图1为本专利技术涉及的新能源电动汽车专用石墨加热片的实施例1的结构示意图；图2为本专利技术涉及的新能源电动汽车专用石墨加热片的实施例2的结构示意图；图3为图1和图2的俯视结构示意图；图4为加工后的基础加工石墨膜的结构示意图；图5为铜箔临时固定在基础加工石墨膜两个端部的结构示意图；图6为本专利技术涉及的一种连接件的结构示意图；图7为图6的侧视图；图8为本专利技术涉及的另一种连接件的结构示意图；图9为图8的侧视图。图10为连接电源后新能源电动汽车专用石墨加热片的升温速度示意图；图11为连接电源后新能源电动汽车专用石墨加热片的红外热成像测试图。附图标记：1-基础加工石墨膜、2-铜箔、3-绝缘材料层、4-绝缘双面胶、5-附加整片石墨膜、6-附加绝缘层、7-嵌填绝缘区、8-连接件、81-连接金属片、82-焊点、83-螺栓、84-螺母。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的新能源电动汽车专用石墨加热片及其制备方法的实施例。在此记载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源电动汽车专用石墨加热片，包括基础加工石墨膜（1），其特征在于：所述基础加工石墨膜（1）为加工成连续U型的柔性石墨片，所述柔性石墨片的两个端部分别连接有铜箔（2），所述铜箔（2）作为电极连接电源，共两片，分别敷设在基础加工石墨膜（1）端部柔性石墨片的上下表面；所述铜箔（2）与柔性石墨片的两个端部通过连接件进行硬连接；所述基础加工石墨膜（1）的上下表面分别覆盖有绝缘材料层（3）。

【技术特征摘要】
1.一种新能源电动汽车专用石墨加热片，包括基础加工石墨膜（1），其特征在于：所述基础加工石墨膜（1）为加工成连续U型的柔性石墨片，所述柔性石墨片的两个端部分别连接有铜箔（2），所述铜箔（2）作为电极连接电源，共两片，分别敷设在基础加工石墨膜（1）端部柔性石墨片的上下表面；所述铜箔（2）与柔性石墨片的两个端部通过连接件进行硬连接；所述基础加工石墨膜（1）的上下表面分别覆盖有绝缘材料层（3）。2.根据权利要求1所述的一种新能源电动汽车专用石墨加热片，其特征在于：还包括敷设在至少一侧绝缘材料层（3）之外的附加层，所述附加层自内而外依次包括绝缘双面胶（4）、附加整片石墨膜（5）和附加绝缘层（6），所述附加整片石墨膜（5）为整张的柔性石墨片。3.根据权利要求1或2所述的一种新能源电动汽车专用石墨加热片，其特征在于：所述连接件由螺栓（83）和螺母（84）组成，所述螺栓（83）贯穿上下两层铜箔（2）和中间的基础加工石墨膜（1），两端分设螺母（84）实现固定连接，所述铜箔（2）和基础加工石墨膜（1）上对应位置开螺栓预留孔。4.根据权利要求1或2所述的一种新能源电动汽车专用石墨加热片，其特征在于：所述连接件为连接金属片（81），所述连接金属片（81）为条带状，上下来回穿透两层铜箔（2）和中间的基础加工石墨膜（1），两个端部与铜箔（2）焊接固定，所述铜箔（2）和基础加工石墨膜（1）上对应位置设用于连接金属片（81）上下穿连的预留孔。5.根据权利要求3所述的一种新能源电动汽车专用石墨加热片，其特征在于：所述基础加工石墨膜（1）的厚度范围为0.025mm～0.3mm，优选0.05mm～0.25mm；加工线宽为5～20mm，空余部分线宽不大于5mm。6.根据权利要求3所述的一种新能源电动汽车专用石墨加热片，其特征在于：所述基础加工石墨膜（1）上下表面绝缘材料层（3）的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晏君，杨晓战，郝建伟，杜富贵，
申请(专利权)人：重庆云天化瀚恩新材料开发有限公司，云南云天化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50