CN210040468U - 一种锂离子电池低温加热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锂离子电池低温加热装置，包括由裸电芯、外壳、盖帽构成的锂离子电池、电源，还包括设置在所述裸电芯表面的耐高温绝缘膜、设置在所述耐高温绝缘膜上的加热电阻元器件和感温探头、与所述加热电阻元器件和感温探头分别连接的控制器；所述盖帽上设置线孔，所述加热电阻元器件与所述裸电芯正极极耳和负极极耳分别连接，所述控制器与所述电源连接。本实用新型通过加热电阻元器件直接与锂离子电池裸电芯接触，传热快，可有效检测裸电芯温度，低温循环寿命长，且不会占用电池空间。
Description
技术领域
本实用新型属于锂离子电池低温性能改进领域，具体涉及一种锂离子电池低温加热装置。
背景技术
锂离子电池又名“摇椅电池”，是21世纪开发成功的新型绿色能源电池。锂离子电池发展之初主要用于手机、数码相机、笔记本电脑、移动电源等电子设备，随着清洁能源的呼吁与发展，锂离子电池被用于电动汽车领域。
随着对代步工具增长的需求和生活节奏的加快，锂离子电池作为新型环保能源的需求与日俱增，要求锂离子电池的循环性能与充电速度性能进一步提高。目前制约锂离子电池发展的主要短板之一是低温循环寿命低，充放电效率差。
针对锂离子电池低温性能改进，目前主要加热方式有：一、依靠外部电源加热，但外部电源会占用电池包的空间，影响***能量密度，且使用效果比较差；二、自加热，即通过自身脉冲充放电，使固有内阻发热，达到提升电池***温度的目的，但由于电池自身内阻较小，并且此法影响电池寿命，故使用效果不佳。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型期望提供一种锂离子电池低温加热装置，通过加热电阻元器件直接与锂离子电池裸电芯接触，传热快，可有效检测裸电芯温度，低温循环寿命长，且不会占用电池空间。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型提供了一种锂离子电池低温加热装置，包括由裸电芯、外壳、盖帽构成的锂离子电池、电源，还包括设置在所述裸电芯表面的耐高温绝缘膜、设置在所述耐高温绝缘膜上的加热电阻元器件和感温探头、与所述加热电阻元器件和感温探头分别连接的控制器；所述盖帽上设置线孔，所述加热电阻元器件与所述裸电芯正极极耳和负极极耳分别连接，所述控制器与所述电源连接。
进一步地，所述加热电阻元器件螺旋型贴于所述裸电芯表面的耐高温绝缘膜上，所述感温探头和所述加热电阻元器件表面均用耐高温绝缘胶带固定保护。
进一步地，所述加热电阻元器件为丝状、片状或条状，材质为镍铬合金、铁铬铝合金、钨丝或半导体，所述加热电阻元器件阻值为1Ω～10Ω。
进一步地，所述控制器为S7-200PLC或S7-300PLC，包含了过流保护器、控制开关、电源；当裸电芯温度低于设定的温度值时，所述控制开关闭合，所述加热电阻元器件开始工作；当裸电芯温度高于设定的温度值时，所述控制开关断开，所述加热电阻元器件停止工作。
进一步地，所述感温探头连接控制器具体包括：所述感温探头通过所述盖帽上设置的线孔接入所述控制器输入端接口。
进一步地，所述加热电阻元器件与所述裸电芯正极极耳和负极极耳分别连接具体包括：所述加热电阻元器件一端与所述裸电芯正极极耳连接，另一端通过所述盖帽上设置的线孔接入所述控制器输入端接口；所述控制器输出端接口连接所述加热电阻元器件一端，另一端通过所述盖帽上设置的线孔接入所述裸电芯负极极耳。
进一步地，所述加热电阻元器件通过超声焊接到所述裸电芯正极极耳和负极极耳上。
进一步地，所述盖帽上设置的线孔用灌胶方式密封。
进一步地，所述裸电芯由负极、隔膜、正极和电解质组成，所述隔膜为固体且锂离子能够可逆通过。
本实用新型有益效果如下：本实用新型通过加热电阻元器件直接与锂离子电池裸电芯接触，传热快，可有效检测裸电芯温度，低温循环寿命长，且不会占用电池空间。
附图说明
图1为本实用新型实施例锂离子电池低温加热装置中的裸电芯组装示意图；
图2为本实用新型实施例锂离子电池低温加热装置立体示意图。
其中：1是裸电芯、2是正极极耳、3是负极极耳、4是盖帽、5是加热电阻元器件、6是感温探头、7是锂离子电池、8是控制器、9是电源。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本实用新型的特点与技术内容，下面结合附图对本实用新型的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本实用新型。
图1为本实用新型实施例锂离子电池低温加热装置中的裸电芯组装示意图，图2为本实用新型实施例锂离子电池低温加热装置单体示意图，如图1、2所示，包括由裸电芯1、外壳、盖帽4构成的锂离子电池7、电源9，还包括设置在所述裸电芯1表面的耐高温绝缘膜、设置在所述耐高温绝缘膜上的加热电阻元器件5和感温探头6、与所述加热电阻元器件5和感温探头6分别连接的控制器8；所述盖帽4上设置线孔，所述加热电阻元器件5与所述裸电芯正极极耳2和负极极耳3分别连接，所述控制器8与所述电源9连接。
优选地，所述加热电阻元器件5螺旋型贴于所述裸电芯1表面的耐高温绝缘膜上，所述感温探头6和所述加热电阻元器件5表面均用耐高温绝缘胶带固定保护。
这里，所述耐高温绝缘膜可以为耐高温PE膜。
优选地，所述加热电阻元器件5为丝状、片状或条状，材质为镍铬合金、铁铬铝合金、钨丝或半导体，所述加热电阻元器件5阻值为1Ω～10Ω。
这里，所述加热电阻元器件型号可以为0Cr21Al6Nb。
这里，所述锂离子电池7容量优选0Ah～200Ah之间。
这里，所述控制器8可以为S7-200PLC或S7-300PLC，包含了过流保护器、控制开关、电源；当裸电芯1温度低于设定的温度值时，所述控制开关闭合，所述加热电阻元器件5开始工作；当裸电芯1温度高于设定的温度值时，所述控制开关断开，所述加热电阻元器件5停止工作。
优选地，设定的温度值可以是0℃～20℃范围内任意一个数值，当裸电芯1温度低于0℃～20℃之间任意一个数值时，所述控制开关闭合，所述加热电阻元器件5开始工作；当裸电芯1温度高于所述控制开关闭合时设定的温度值时，所述控制开关断开，所述加热电阻元器件5停止工作。
这里，所述感温探头6连接控制器8具体包括：所述感温探头6通过所述盖帽4上设置的线孔接入所述控制器8输入端接口。
这里，所述感温探头可以为ATS1-82温度传感器。
这里，所述加热电阻元器件5与所述裸电芯正极极耳2和负极极耳3分别连接具体包括：所述加热电阻元器件5一端与所述裸电芯正极极耳2连接，另一端通过所述盖帽4上设置的线孔接入所述控制器8输入端接口；所述控制器8输出端接口连接所述加热电阻元器件5一端，另一端通过所述盖帽4上设置的线孔接入所述裸电芯负极极耳3。
这里，所述感温探头6的输出端与所述控制器8的输入端接口连接。
优选地，所述加热电阻元器件5通过超声焊接到所述裸电芯正极极耳2和负极极耳3上。
优选地，所述盖帽4上设置的线孔用灌胶方式密封。
这里，所述裸电芯1由负极、隔膜、正极和电解质组成，所述隔膜为固体且锂离子能够可逆通过。
这里，所述负极包括集流体和负极活性材料，其中负极活性材料为石墨或者硅碳；所述正极包括集流体和正极活性材料，其中正极活性材料为高镍基正极材料；所述电解质为常见有机电解液、离子液体电解质，或它们的混合物。
优选地，所述锂离子电池型号可以为：14430，14500，14650，17280，17335，17500，18490，18650，18740，21700，22430，26650，32650等，具体锂离子电池型号不作限制。
本实用新型实施例锂离子电池低温加热装置具体的工作流程：当感温探头检测到所述裸电芯温度低于设定的温度值时，所述控制器控制所述加热电阻元器件对所述锂离子电池裸电芯加热；当感温探头检测到所述裸电芯温度高于设定的温度值时，所述控制器控制所述加热电阻元器件对所述锂离子电池裸电芯停止加热。
通过加热电阻元器件直接与锂离子电池裸电芯接触，传热快，可有效检测裸电芯温度，低温循环寿命长，且不会占用电池空间。
下面以2.6Ah，型号为18650电池作为测试对象，针对低温环境下大倍率循环性能进行测试，但本实用新型不仅针对此型号电池。
实施例一
无加热电阻丝，调整环境温度为-20℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例二
无加热电阻丝，调整环境温度为-10℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例三
用1Ω加热电阻丝，调整环境温度为-20℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例四
用1Ω加热电阻丝，调整环境温度为-10℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例五
用3Ω加热电阻丝，调整环境温度为-20℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例六
用3Ω加热电阻丝，调整环境温度为-10℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例七
用5Ω加热电阻丝，调整环境温度为-20℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例八
用5Ω加热电阻丝，调整环境温度为-10℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例九
用7Ω加热电阻丝，调整环境温度为-20℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例十
用7Ω加热电阻丝，调整环境温度为-10℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例十一
用10Ω加热电阻丝，调整环境温度为-20℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
实施例十二
用10Ω加热电阻丝，调整环境温度为-10℃，0.5C充电，3.0C放电循环。
所述实例中电池循环截止条件为容量衰减至80％，，实验结果如表1所示：
表1实验结果
上述实验结果表明，没有加热条件，-20℃环境下，电池仅能循环200周，-10℃环境下，电池仅能循环356周；组装加热电阻元器件后，循环性能有很大的改善，通过实验可得，-20℃环境下，搭配7Ω加热电阻元器件，电池循环能达到1005周，-10℃环境下，搭配7Ω加热电阻元器件，电池循环能达到1125周，并且不会占用电池空间，通过加热电阻元器件直接与锂离子电池裸电芯接触，传热快，可有效检测裸电芯温度，低温循环寿命长。
这里，以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，以上所涉及器件的深入连接方式不作详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。
本实用新型实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种锂离子电池低温加热装置，包括由裸电芯、外壳、盖帽构成的锂离子电池、电源，其特征在于，还包括设置在所述裸电芯表面的耐高温绝缘膜、设置在所述耐高温绝缘膜上的加热电阻元器件和感温探头、与所述加热电阻元器件和感温探头分别连接的控制器；所述盖帽上设置线孔，所述加热电阻元器件与所述裸电芯正极极耳和负极极耳分别连接，所述控制器与所述电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述加热电阻元器件螺旋型贴于所述裸电芯表面的耐高温绝缘膜上，所述感温探头和所述加热电阻元器件表面均用耐高温绝缘胶带固定保护。
3.根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述加热电阻元器件为丝状、片状或条状，材质为镍铬合金、铁铬铝合金、钨丝或半导体，所述加热电阻元器件阻值为1Ω~10Ω。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述控制器为S7-200 PLC或S7-300 PLC，包含了过流保护器、控制开关、电源；当裸电芯温度低于设定的温度值时，所述控制开关闭合，所述加热电阻元器件开始工作；当裸电芯温度高于设定的温度值时，所述控制开关断开，所述加热电阻元器件停止工作。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述感温探头连接控制器具体包括：所述感温探头通过所述盖帽上设置的线孔接入所述控制器输入端接口。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述加热电阻元器件与所述裸电芯正极极耳和负极极耳分别连接具体包括：所述加热电阻元器件一端与所述裸电芯正极极耳连接，另一端通过所述盖帽上设置的线孔接入所述控制器输入端接口；所述控制器输出端接口连接所述加热电阻元器件一端，另一端通过所述盖帽上设置的线孔接入所述裸电芯负极极耳。
7.根据权利要求1或5所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述加热电阻元器件通过超声焊接到所述裸电芯正极极耳和负极极耳上。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述盖帽上设置的线孔用灌胶方式密封。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池低温加热装置，其特征在于，所述裸电芯由负极、隔膜、正极和电解质组成，所述隔膜为固体且锂离子能够可逆通过。
Priority Applications (1)
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| CN201921007511.0U CN210040468U (zh) | 2019-07-01 | 2019-07-01 | 一种锂离子电池低温加热装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112382807A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-19 | 北京理工大学 | 一种用于低温加热的圆柱型电池结构 |
| CN114759277A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-07-15 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 一种锂离子电池的低温放电方法 |
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2019
- 2019-07-01 CN CN201921007511.0U patent/CN210040468U/zh active Active
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