一种自热电芯电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及动力电池及其内加热电芯，具体是一种自热电芯电池。具体包括外壳、电芯内芯和封盖，所述外壳和封盖配合内部形成一个用于放置电芯内芯的封腔，其中还包括石墨烯加热膜，包裹所述电芯内芯，所述石墨烯加热膜通电后发热用于给所述电芯内芯加热，所述石墨烯加热膜包括基材、第一供电线、第二供电线、导电带和石墨烯发热材料，所述基材上涂布有石墨烯发热材料，所述基材印制导电带，第一供电线和第二供电线均与所述导电带连接。通过电芯外壳内部进行加热，缩短发热体与受热体之间距离，使得导热方式完全充分，因此电芯活性材料升温快，预热时间短，有利于快速提高动力电池容量和放电倍率，从而根本改善动力电池的低温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自热电芯电池及其制备方法
本专利技术涉及动力电池及其内加热电芯，尤其是一种自热电芯电池及其制备方法。
技术介绍
根据国家政策和节能减排的要求，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。随着动力电池的广泛应用，其低温性能缺陷逐步显现出来。在低温环境下，大部分电池，特别是常用的锂离子电池，均出现电池容量衰减、放电倍率下降、行车里程缩水。有的甚至因为环境温度过低，出现锂离子析出为锂金属结晶，形成锂枝晶刺破隔膜，导致动力电池内部短路，酿成自燃或爆炸事故。因此，在低温环境下，动力电池使用或充电之前需要预先加热，即使是在使用过程中也需要加热控温，以保持动力电池的各项性能。目前，对电池所采用的加热方法全部是电芯外加热，即在电芯外壳外面对电芯加热，或者，在电池包外面对电池包加热，或者是上述两种加热方法的组合。上述电芯称之为外加热电芯。外加热电芯及其外加热方法的缺陷是，加热空间范围大，热辐射和热对流导热途径被电芯外壳和电池包外壳阻挡，热量有效利用效率低，能耗高；真正需要加热的电芯活性材料物质升温慢，电芯内部和电芯之间受热不均匀，动力电池的低温性能改善受影响。并且，因为加热路径长，不可控因素多，电池管理难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，本专利技术提供一种采用内加热方式的自热电芯电池解决上述问题。本专利技术的技术方案：一种自热电芯电池，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：石墨烯加热膜，包裹所述电芯内芯，所述石墨烯加热膜通电后发热用于给所述电芯内芯加热。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述石墨烯加热膜包括基材、第一供电线、第二供电线、导电带和石墨烯发热材料，所述基材上涂布有石墨烯发热材料，所述基材印制导电带，第一供电线和第二供电线均与所述导电带连接。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述电芯内芯是电芯卷和片状电芯中的一种。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述自热电芯电池包括含电芯卷的卷筒圆柱自热电芯电池和含片状电芯的叠片方形自热电芯电池。一种卷筒圆柱自热电芯电池，包括第一电芯外壳、所述电芯卷和第一封盖，其中还包括包裹所述电芯卷的石墨烯加热膜；所述电芯卷包括正极材料、隔膜和负极材料，所述正极材料、隔膜、负极材料和隔膜依次叠加，卷绕成涡状，所述电芯卷置于第一电芯外壳内，所述第一电芯外壳与第一封盖连接，所述第一电芯外壳、正极材料、隔膜及负极材料之间的间隙形成第一电解液槽，用于注入电解液；所述第一封盖包括第一线孔、第二线孔和正极，所述第一封盖上开设有第一线孔和第二线孔，用于第一供电线和第二供电线穿出所述第一封盖并延伸至外部，所述第一封盖中部设置有安全阀，用于电芯非正常高温所产生气体的泄压，避免发生爆炸，所述第一封盖上表面设有凸起的正极；所述正极材料与正极耳连接，所述正极耳与连接正极的金属件焊接；所述负极材料与负极耳连接，所述负极耳与负极焊接。作为本专利技术技术方案的进一步改进，靠近第一电芯外壳开口处端部设置有外壳颈槽,外壳颈槽向内形成颈圈，用于托住第一封盖。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述负极材料比正极材料宽0.5～1.5mm；所述负极材料比正极材料长5～10mm，防止析锂产出。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述隔膜必须将正负极片完全隔开，隔膜宽度通常比负极材料要宽0.5～1.0mm，隔膜长度通常比负极材料要宽1～2.0mm，防止正负极片接触短路。作为本专利技术技术方案的进一步改进，石墨烯加热膜的长度尺寸比电芯卷的周长尺寸小3～10mm，防止导电带重叠漏电短路；石墨烯加热膜的宽度尺寸比电芯卷的高度尺寸小0.5～2.0mm，便于固定石墨烯加热膜。一种叠片方形自热电芯电池，包括第二电芯外壳、所述片状电芯和第二封盖，其中还包括包裹所述片状电芯的石墨烯加热膜；所述片状电芯包括叠片正极材料、叠片隔膜、叠片负极材料和第二电解液槽，所述叠片隔膜、叠片正极材料、叠片隔膜和叠片负极材料依次叠加，所述片状电芯上部设置有电极盖，用于将叠片正极材料的首端连接至叠片正极将叠片负极材料的末端连接至叠片负极，所述叠片正极材料与叠片负极材料依次串联，所述片状电芯置于第二电芯外壳内，所述第二电芯外壳与第二封盖连接；所述第二封盖包括第三线孔、第四线孔和注液孔，所述第三线孔和第四线孔设置于第二封盖上，用于第一供电线和第二供电线穿出所述第二封盖并延伸至外部，所述第二封盖设置有注液孔。本专利技术还提供一种制备卷筒圆柱自热电芯电池的方法，其中包括：将正极材料、隔膜、负极材料和隔膜依次叠加，进行卷绕，封边，制得电芯卷；将石墨烯加热膜包裹所述电芯卷,固定所述石墨烯加热膜，制得石墨烯电芯卷；将所述石墨烯电芯卷置入第一电芯外壳内，点焊负极后进行短路检查；将装有石墨烯电芯卷的第一电芯外壳进行烘烤，然后往第一电芯外壳内注入电解液；引第一供电线和第二供电线穿过第一封盖上的第一线孔和第二线孔，然后点焊正极；对第一线孔和第二线孔进行绝缘密封，压盖封口处理，制得自热电芯半成品；将自热电芯半成品进行清洗、干燥、储存，检测自热电芯半成品的对齐度；对合格的自热电芯半成品进行壳体喷码、化成、OCV(OpenCircuitVoltage，开路电压)测试以及分容，制得自热电芯成品；对自热电芯成品进行外观全检，喷等级码、等级扫描、包装、入库。进一步地，正极材料制备步骤具体如下：S111，将正极活性材料进行配料匀浆，然后将匀浆混合好的涂覆料涂布在基材上；S112，将所述基材进行碾压后分切成极带；S113，将所述极带进行烘烤，对烘烤后的极带焊接极耳；S114，对极耳与极带连接部进行保护胶处理，得到正极材料；进一步地，负极材料制备步骤具体如下：S121，将负极活性材料进行配料匀浆，然后将匀浆混合好的涂覆料涂布在基材上；S122，将所述基材进行碾压后分切成极带；S123，将所述极带进行烘烤，对烘烤后的极带焊接极耳；S124，对极耳与极带连接部进行保护胶处理，得到负极材料；石墨烯加热膜制备步骤具体如下：S131，将石墨烯电热材料进行配料匀浆，然后将匀浆混合好的涂覆料涂布在基材上；S132，在所述基材上印制银浆导电带，得到半成品加热膜；S133，将所述半成品加热膜进行切片；S134，对切片好的半成品加热膜焊接供电线，绝缘封装后，得到石墨烯加热膜。本专利技术还提供一种制备叠片方形自热电芯电池的方法，其中包括：将叠片隔膜、叠片正极材料、叠片隔膜和叠片负极材料依次叠加，进行平压，得到预处理品；对预处理品焊接极耳，封边、贴胶处理得到片状电芯；将石墨烯加热膜包裹所述片状电芯，固定所述石墨烯加热膜，制得石墨烯片状电芯；将所述石墨烯片状电芯置入第二电芯外壳内；引第一供电线和第二供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自热电芯电池，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：/n石墨烯加热膜(110)，包裹所述电芯内芯，所述石墨烯加热膜(110)通电后发热用于给所述电芯内芯加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种自热电芯电池，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：
石墨烯加热膜(110)，包裹所述电芯内芯，所述石墨烯加热膜(110)通电后发热用于给所述电芯内芯加热。


2.根据权利要求1所述的一种自热电芯电池，其特征在于：所述石墨烯加热膜(110)包括基材、第一供电线(111)、第二供电线(112)、导电带(113)和石墨烯发热材料(114)，所述基材上涂布有石墨烯发热材料(114)，所述基材印制导电带(113)，第一供电线(111)和第二供电线(112)均与所述导电带(113)连接。


3.根据权利要求1所述的一种自热电芯电池，其特征在于：所述电芯内芯是电芯卷(120)和片状电芯(220)中的一种。


4.根据权利要求3所述的一种自热电芯电池，其特征在于：所述电芯卷(120)包括正极材料(121)、隔膜(122)和负极材料(123)，所述正极材料(121)、隔膜(122)、负极材料(123)和隔膜(122)依次叠加，卷绕成涡状，所述电芯卷(120)置于第一电芯外壳(100)内，所述第一电芯外壳(100)与第一封盖(130)连接，所述第一电芯外壳(100)、正极材料(121)、隔膜(122)及负极材料(123)之间的间隙形成第一电解液槽(124)；
所述第一封盖(130)包括第一线孔(131)、第二线孔(134)和正极(133)，所述第一封盖(130)上开设有第一线孔(131)和第二线孔(134)，用于第一供电线(111)和第二供电线(112)穿出所述第一封盖(130)并延伸至外部，所述第一封盖(130)中部设置有安全阀(132)，所述第一封盖(130)上表面设有凸起的正极(133)；
所述正极材料(121)与正极耳连接，所述正极耳与连接正极(133)的金属件焊接；所述负极材料(123)与负极耳连接，所述负极耳与负极(102)焊接。


5.根据权利要求4所述的一种自热电芯电池，其特征在于：靠近第一电芯外壳(100)开口处端部设置有外壳颈槽(101),外壳颈槽(101)向内形成颈圈，用于托住第一封盖(130)。


6.根据权利要求4所述的一种自热电芯电池，其特征在于：所述负极材料(123)比正极材料(121)宽0.5～1.5mm；所述负极材料(123)比正极材料(121)长5～10mm；
隔膜(122)比负极材料(123)要宽0.5～1.0mm，隔膜(122)比负极材料(123)长1～2.0mm。


7.根据权利要求4所述的一种自热电芯电池，其特征在于：石墨烯加热膜(110)的长度尺寸比电芯卷(120)的周长尺寸小3～10mm；石墨烯加热膜(110)的宽度尺寸比电芯卷(120)的高度尺寸小0.5～2.0mm。


8.根据权利要求3所述的一种自热电芯电池，其特征在于：所述片状电芯(220)包括叠片正极材料(221)、叠片隔膜(222)、叠片负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，徐卓然，徐卓尔，徐卓超，
申请(专利权)人：江西省新华仁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36