自热电池集流体、自热电芯及自热电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体公开了一种自热电池集流体，包括石墨烯发热层涂覆于基材上；第一导电带和第二导电带相对分设于基材表面两侧并与石墨烯发热层接触；封装层覆盖在基材上，与基材形成一个封闭夹层，封闭夹层完全包裹第一导电带、第二导电带以及石墨烯发热层；集流导体层涂覆于远离石墨烯发热层的基材外表面。通过将集流导体层涂覆于石墨烯发热层的基材外表面，与石墨烯发热层配合加热，使其在加热空间小的条件下能达到发热片面积大的技术效果，使其发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度,同时保证电池集电流效果。流效果。流效果。

【技术实现步骤摘要】
自热电池集流体、自热电芯及自热电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其是涉及自热电池集流体、自热电芯及自热电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，新能源汽车和储能产业快速发展，动力电池和储能电池产业随之进入快车道。电池引起的安全事故时有发生，动力电池的安全性能成为用户购买电动汽车的重要考量；可以说，能否持续保持均衡的电池电化学反应温度，已成为固态电池商业化应用的拦路虎。
[0003]目前，所采用的电池加热方法多数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，部分内加热方法是用石墨烯发热膜在电池外壳内部包裹电芯通电后发热，在液态电池采用效果明显，因为液态电池只需要在充电时维持温度在40℃以下。如果长期维持80℃左右温度，发热膜面积过小而需要发热膜比功率特别高，维持加热的电压也需要更高。如果现有比功率发热膜以3.7伏电压供电加热需要耗时54小时，也就是说低压供电无法将电池从
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20℃低温环境加热到40℃，更加无法维持固态电池80℃；如果调高小面积发热膜比功率则容易导致局部过热，工程实现难度大；而专用发热膜面积过大则会降低电池的体积能量密度和质量能量密度，影响电池性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了自热电池集流体、自热电芯及自热电池及其制备方法。
[0005]根据本专利技术第一方面实施例的自热电池集流体，包括：
[0006]基材；
[0007]石墨烯发热层，其涂覆于所述基材上；
[0008]第一导电带和第二导电带，所述第一导电带和所述第二导电带相对分设于基材表面两侧并与所述石墨烯发热层接触；
[0009]封装层，其覆盖在所述基材上，与所述基材形成一个封闭夹层，所述封闭夹层完全包裹所述第一导电带、所述第二导电带以及所述石墨烯发热层；
[0010]集流导体层，其涂覆于远离所述石墨烯发热层的基材外表面。
[0011]根据本专利技术实施例的自热电池集流体，通过将集流导体层涂覆于石墨烯发热层的基材外表面，与石墨烯发热层配合加热，使其在加热空间小的条件下能达到发热片面积大的技术效果，使其发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度，有利于固态电池从实验室走向商业化量产。
[0012]根据本专利技术第二方面实施例的自热电池集流体，包括上述实施例的部分自热电池集流体，具体为将集流导体层涂覆于远离所述石墨烯发热层的封装层外表面，使其与石墨烯发热层配合加热，使其在加热空间小的条件下能达到发热片面积大的技术效果，使其发
热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度。
[0013]根据本专利技术第三方面实施例的自热电池集流体，包括远离所述石墨烯发热层的基材外表面和远离所述石墨烯发热层的封装层外表面均涂覆有集流导体层，使其与石墨烯发热层配合加热，使其在加热空间小的条件下能达到发热片面积大的技术效果，使其发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度；可以在双面集流导体层上同时涂覆正极活性材料或负极活性材料，以便减少电池集流体、隔膜和固态电解质用量，提高电池能量密度，降低电池成本。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述集流导体层厚度为50～800nm，在保证整体体积小的情况下搭配石墨烯发热层协同加热维持一个较好的发热效果和集电流效果。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述石墨烯发热层呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部以及平行分布在若干根条纹部两侧的边缘部，若干根所述条纹部之间间隔范围为0～5mm，所述石墨烯发热层厚度为5～500nm，以满足自热电池集流体整体达到发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度的效果。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述第一导电带上连接有第一供电线，所述第二导电带上连接有第二供电线，便于连接外部供电进行加热。
[0017]根据本专利技术第四方面实施例的自热电芯，其中包括采用上述的自热电池集流体对电芯进行加热。
[0018]根据本专利技术第五方面实施例的自热电池，其中包括采用上述的自热电芯对电池内部进行加热。
[0019]根据本专利技术第六方面实施例一种自热电池集流体制备方法，其中，包括：
[0020]切割自热电池集流体的第一基材；
[0021]将石墨烯电热材料进行称重计量；
[0022]将称量计量好的石墨烯电热材料倒入搅拌罐中，开动搅拌机，搅拌转速3000～5000转/小时，搅拌2小时；
[0023]降低搅拌机速度至400～800转/小时，加入消泡剂，搅拌0.5小时得到均匀石墨烯电热浆料；
[0024]将均匀石墨烯电热浆料装桶出料；
[0025]利用预置丝网印制板将石墨烯电热浆料丝网印刷至第一基材上得石墨烯发热层，并使其在第一基材上呈等宽爬梯状；
[0026]在石墨烯发热层两侧的边缘部上印制导电带，得到自热集流体石墨烯加热膜半成品；
[0027]对自热集流体石墨烯加热膜半成品覆盖封装材料，进行绝缘防腐蚀封装，得到自热集流体石墨烯加热膜；
[0028]将自热集流体石墨烯加热膜做如下处理可得不同类型自热集流体：
[0029](a)将自热集流体石墨烯加热膜作为第二基材，纯铝作为靶材，在磁控溅射设备中镀铝膜，得到单面导体层正极自热集流体；
[0030](b)将单面导体层正极自热集流体未镀膜的面作为第三基材，纯铝作为靶材，在磁
控溅射设备中镀铝膜，得双面导体层正极自热集流体；
[0031](c)将自热集流体石墨烯加热膜作为第二基材，纯铜作为靶材，在磁控溅射设备中镀铜膜，得到单面导体层负极自热集流体；
[0032](d)将单面导体层负极自热集流体未镀膜的面作为第三基材，纯铜作为靶材，在磁控溅射设备中镀铜膜，得双面导体层负极自热集流体。
[0033]根据本专利技术实施例的自热电池集流体制备方法，通过在均匀制得的自热集流体石墨烯加热膜半成品外表面上选择性的镀好集流导体层，使其与石墨烯发热层配合加热，在加热空间小的条件下具备发热片面积大的优势，从而实现发热膜发热比功率小，可以在低电压小电流状态下长时间发热的效果，有利于长期维持固态电池所需最佳均衡温度。
[0034]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是根据本专利技术实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自热电池集流体，其特征在于，包括：基材(100)；石墨烯发热层(200)，其涂覆于所述基材(100)上；第一导电带(300)和第二导电带(400)，所述第一导电带(300)和所述第二导电带(400)相对分设于基材(100)表面两侧并与所述石墨烯发热层(200)接触；封装层(700)，其覆盖在所述基材(100)上，与所述基材(100)形成一个封闭夹层，所述封闭夹层完全包裹所述第一导电带(300)、所述第二导电带(400)以及所述石墨烯发热层(200)；集流导体层(800)，其涂覆于远离所述石墨烯发热层(200)的基材(100)外表面。2.根据权利要求1所述的一种自热电池集流体，其特征在于，集流导体层(800)涂覆于远离所述石墨烯发热层(200)的封装层(700)外表面。3.根据权利要求1所述的一种自热电池集流体，其特征在于，远离所述石墨烯发热层(200)的基材(100)外表面和远离所述石墨烯发热层(200)的封装层(700)外表面均涂覆有集流导体层(800)。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种自热电池集流体，其特征在于，所述集流导体层(800)厚度为50～800nm。5.根据权利要求1至3任一项所述的一种自热电池集流体，其特征在于，所述石墨烯发热层(200)呈等宽爬梯状，包括若干根条纹部(220)以及平行分布在若干根条纹部(220)两侧的边缘部(210)。6.根据权利要求5所述的一种自热电池集流体，其特征在于，若干根所述条纹部(220)之间间隔范围为0～5mm。7.根据权利要求5所述的一种自热电池集流体，其特征在于，所述石墨烯发热层(200...

【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：