自控温电芯、自控温电池模组、自控温电池包和电动汽车制造技术

本实用新型专利技术涉及自控温电芯、自控温电池模组、自控温电池包和电动汽车。该自控温电芯包括：多个集流体，所述多个集流体包括自控温集流体和非自控温集流体，并且在每n个所述集流体内设有一个所述自控温集流体；和隔膜，所述隔膜布置在每个所述集流体与相邻的所述集流体之间，其中，所述n为2

【技术实现步骤摘要】
自控温电芯、自控温电池模组、自控温电池包和电动汽车


[0001]本技术涉及电池
，具体地涉及自控温电芯、自控温电池模组、自控温电池包和电动汽车。

技术介绍

[0002]随着现代科技的发展，电动汽车逐渐进入人们的生活。电动汽车，是指以车载电源为动力、用电机驱动车轮行驶、并符合道路交通和安全法规等相关要求的车辆。按照动力源的不同，电动汽车可以分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等多种类型。相较于传统的燃油汽车，电动汽车具有零排放、低能耗、低噪音等诸多优点，因此受到越来越多用户的青睐。
[0003]蓄电池是将化学能转换成电能的装置，它是电动汽车的核心部件。目前，蓄电池主要包括锂电池、铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池等多种类型。其中，锂电池是最常用的车载电源，它具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应等诸多优点。
[0004]温度对蓄电池的性能起着至关重要的作用。以锂电池为例，其正常工作的温度范围一般为0℃
‑
40℃。如果温度过低，会降低锂离子的活性，增大内阻，使得锂电池的放电能力变弱，缩短使用时间。假如锂电池长期在低温环境下工作和充放电，锂电池的正极表面会析出金属锂而对锂电池造成永久性损害。如果温度过高(例如超过45℃)，会破坏锂电池内的化学平衡，产生副反应而降低活性材料的性能，电池循环寿命也会大大缩短。此外，温度过高还会使电池外包装鼓包破裂，存在自燃、爆炸等安全隐患。
[0005]为了解决上述问题，现有技术作了大量的研究和尝试。例如，中国专利技术专利申请CN110931675A公开了一种具有主动控温功能的锂电池包。该锂电池包括若干组装单元，每个组装单元包括用于存储电能的若干电芯单元、用于固定电芯单元的两个固定支架、设置在单元支架外侧并用于与电芯单元的端部接触的汇流片、和设置在两个单元支架之间且至少形成在两个电芯单元之间的加热元件。该加热元件至少包括硅胶，在通电时可产生热量，从而对电芯单元进行加热。然而，这种加热方式存在加热不均匀、结构复杂等问题。为此，现有技术中发展出一种具有自我控制温度能力的锂电子电池集流体。例如，中国专利技术专利CN112599785B公布了一种锂离子电池自控温集流体及其制备方法、应用。该锂离子电池自控温集流体包括第一导电涂层、第二导电涂层、第一聚合物薄膜层、第二聚合物薄膜层、电加热层电极和自控温电加热层。在该锂离子电池处于低温状态下时，通过外部电源对自控温电加热层施加直流或交流电驱动自控温电加热层工作，使得锂离子电池升温至工作温度。然而，这种自控温集流体的厚度较厚，制造成本也较高。在实践中，为了获得较大的工作电压，通常需要将几十个到几百个电芯通过串联或并联的方式连接起来使用，这就导致整个电池包的整体尺寸过大、制造成本过高。
[0006]相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中自控温集流体的体积过大、成本过高的技术问题，本技术提供一种自控温电芯。该自控温电芯包括：多个集流体，所述多个集流体包括自控温集流体和非自控温集流体，在每n个所述集流体内设有一个所述自控温集流体；和隔膜，所述隔膜布置在每个所述集流体与相邻的所述集流体之间，其中，所述n为2
‑
100的正整数。
[0008]在本技术自控温电芯中包括集流体和隔膜。集流体包括自控温集流体和非自控温集流体。自控温集流体可以从电芯内部方便地调节工作温度，显著提升控制温度的均匀性和效率。通过采用自控温集流体的方式来对电池的工作温度进行控制，还可以减少或去除因热管理而布置在电池外部的部件(例如加热板、冷却板、导热管路等)，从而精简结构，缩小体积。相较于自控温集流体，非自控温集流体具有厚度小和制造成本低的特点。如果自控温电芯中的集流体全部采用自控温集流体，会使产品的整体体积变大，并显著增加制造成本。因此，本技术自控温电芯通过自控温集流体和非自控温集流体的组合，可以在满足热管理的基础上，有效控制自控温电芯的整体体积和制造成本。另外，隔膜布置在每个集流体与相邻的集流体之间，一方面可以有效防止正负电极接触而造成内部短路，另一方面还可以为电解液中活性离子(例如锂离子等)顺利地在正负极集流体之间移动提供必要的孔隙。
[0009]在上述自控温电芯的优选技术方案中，当所述集流体的数量大于2时，所述自控温集流体间隔地分布在所述非自控温集流体之间。自控温集流体间隔地布置在非自控集流体之间，可以利用自控温集流体对其它非自控温集流体进行加热和/或制冷，从而调节整个自控温电芯的工作温度。
[0010]在上述自控温电芯的优选技术方案中，当所述集流体的数量大于2时，所述自控温集流体均匀间隔地分布在所述非自控温集流体之间。进一步地，自控温集流体均匀间隔地分布在非自控温集流体之间，可以使每个自控温集流体与数量大致相同的非自控温集流体相配，从而进一步提高温控的效率和电芯内部温度的均匀性。
[0011]在上述自控温电芯的优选技术方案中，所述n的范围为6
‑
21。n的范围设置为6
‑
21，可以使自控温集流体和非自控温集流体的组合具有适中的比例，防止自控温集流体过少而不能起到良好的温度控制效果，也可以防止自控温集流体过多而增加产品的整体体积和制造成本。
[0012]在上述自控温电芯的优选技术方案中，所述自控温集流体包括自控温加热集流体和/或自控温冷却集流体。当自控温集流体包括自控温加热集流体时，可以有效地从电芯内部对电池的工作温度进行加热，从而提高活性材料的活性，降低内阻，确保电池的充放电性能；当自控温集流体包括自控温冷却集流体时，可以有效地从电芯内部对电池的工作温度进行冷却，防止工作温度过高而破坏电池内部的化学平衡，也可避免因温度过高而产生的自燃、爆炸等安全隐患；当自控温集流体包括自控温加热集流体和自控温冷却集流体时，既可以对电池的工作温度进行加热，也可以对其进行冷却，从而使工作温度维持在正常的温度区间。
[0013]在上述自控温电芯的优选技术方案中，所述自控温加热集流体包括：第一导电层、第二导电层和形成在所述第一导电层和所述第二导电层之间的加热材料层，所述加热材料
层具有正温度系数性质并配置成可与外部电源形成电连接。通过上述的设置，可以方便地从电芯内部对电池的工作温度进行加热。另外，由于加热材料层具有正温度系数性质，当外部电源对加热材料层进行加热并达到预定温度时，加热材料层的电阻会显著增加，因此可避免电池的工作温度持续升高而将其维持在正常的温度区间。进一步地，通过采用具有正温度系数性质的加热材料层来进行加热，还可以节省温度传感器等温控部件，进一步精简结构、缩小体积、降低制造成本。
[0014]在上述自控温电芯的优选技术方案中，所述自控温冷却集流体包括：第一导电层、第二导电层和形成在所述第一导电层和所述第二导电层之间的冷却材料层，所述冷却材料层包括多个具有塞贝克效应的PN单元并配置成可与预定装置形成电连接以将热能转换为电能。通过上述的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自控温电芯，其特征在于，所述自控温电芯包括：多个集流体，所述多个集流体包括自控温集流体和非自控温集流体，并且在每n个所述集流体内设有一个所述自控温集流体；和隔膜，所述隔膜布置在每个所述集流体与相邻的所述集流体之间，其中，所述n为2
‑
100的正整数。2.根据权利要求1所述的自控温电芯，其特征在于，当所述集流体的数量大于2时，所述自控温集流体间隔地分布在所述非自控温集流体之间。3.根据权利要求2所述的自控温电芯，其特征在于，当所述集流体的数量大于2时，所述自控温集流体均匀间隔地分布在所述非自控温集流体之间。4.根据权利要求1所述的自控温电芯，其特征在于，所述n的范围为6
‑
21。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的自控温电芯，其特征在于，所述自控温集流体包括自控温加热集流体和/或自控温冷却集流体。6.根据权利要求5所述的自控温电芯，其特征在于，所述自控温加热集流体包括：第一导电层、第二导电层和形成在所述第一导电层和所述第二导电层之间的加热材料层，所述加热材料层具有正温度系数性质并配置成可与外部电源形成电连接。7.根据权利要求5所述的自控温电芯，其特征在于，所述自控温冷却集流体包括：第一导电层、第二导电层和形成在所述第一导电层和所述第二导电层之间的冷却材料层，所述冷却材料层包括多个具有塞...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜洁，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：新型
国别省市：