一种加热散热复合型胶片及电池组的制作方法

1.本实用新型涉及电控调温及电池组热管理技术领域，特别是涉及一种加热散热复合型胶片及电池组。


背景技术：

2.目前，锂电池的应用越来越广泛，特别是现有的纯电动汽车，锂动力电池组是唯一的动力能源，提升锂电池组的性能对于提升电动汽车的性能具有重要的意义。锂电池组的工作性能和使用寿命受环境温度的影响很大，将其温度控制在合适的范围内，可以提高锂电池组的充放电性能，并能延长锂电池组的寿命。锂电池组工作温度正常情况下有两种：1、充电工作温度：0℃～60℃；2、放电工作温度：
‑
20℃～60℃。锂电池组最佳工作温度为20℃～40℃。在过高的温度环境下(60℃及以上)，锂电池组内部不可逆反应物生成速度加快，不可逆反应物的增多导致电池的可用容量加速减少，当电池的可用容量小于电池额定容量的80％时，电池的寿命终结；当温度高于100℃时会有危险，高于140℃会发生燃烧或者爆炸。而锂电池组在低温环境下充放电，电池的内阻加大，放电电压平台降低，可用容量减少，电池的充放电效率明显降低，且对电池充放电性能及使用寿命均具有损害。
3.现有的电动汽车等使用动力电池组以及其他使用锂电池组的电器设备的热管理系统，通常分为加热系统和散热(制冷)系统，将加热功能和散热功能分开设计，一般采用ptc进行加热，采用半导体制冷片、风冷或液冷进行散热(制冷)，由于涉及的器件较多、结构复杂，降低了系统的可靠性，增加了热管理失控的风险，且制造和使用成本均较高。
4.为了克服这一不足，公告号为cn207217714u的中国实用新型专利公开了一种基于半导体制冷技术的电动汽车动力电池加热装置，其设置在电芯模组内并与电芯之间留有间隙；其包括半导体制冷片、两个固定连接的散热器、控制器以及将半导体制冷片产生的热量或冷量均布在散热器上的导热元件；两个散热器分别设置在半导体制冷片的热端和冷端，散热器和半导体制冷片的热端或冷端之间各压接有若干导热元件；控制器与半导体制冷片通过导线连接并通过切换电压极性控制半导体制冷片加热或制冷。该方案通过半导体电子技术，通过切换电压极性，实现加热和降温功能。该专利提供的技术方案虽然能够部分地解决对电池加热或制冷降温功能的统一，并减少安装器件及成本，但是其自身耗电较多、而且加热与制冷同时发生，无法解决对电池的快速、安全的单一加热或制冷等问题；同时，也无法避免电池组过热时，其设计的加热装置妨碍电池组散热的问题。因此，该方案无法满足使用者对电池组单一加热或散热、安全性好、结构简洁、加热散热速度快等方面的需求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，而提供一种加热散热复合型胶片，通过合理的结构设计，一方面能有效解决电动汽车解决低温情况下对电池起到快速、安全、均匀的单一加热的问题，同时还能解决电池过热时进行单一散热、避免该加热装置妨碍散热的问题，因此其可以同时满足对电池组单一加热与散热的需求，而且
加热与散热功能相互不影响，具备安全性高、体积小、加热散热速度快等特点。
6.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：
7.一种加热散热复合型胶片，其包括片状的电发热膜及导热膜；所述的导热膜将电发热膜完全包覆在其内部、且电发热膜的各周边的边沿，距离对应的导热膜的边沿至少1～2cm；其中，所述的电发热膜上设有电极片，电极片上设有伸出到导热膜外部的金属导线，外部电源通过该导线向电发热膜供电使其发热，其发热时的最高温度为60℃，其产生的热量经过导热膜向外部传导，提升周边物体的温度。
8.进一步的，所述的导热膜内，还设有多个相互平行、上下贯通的散热孔。
9.进一步的，所述电发热膜为层状的稀土电发热膜，其厚度为：4～6mm。
10.进一步的，所述导热膜是由导热硅胶材料制成的层状构件，其厚度为：0.8～1.2mm。
11.进一步的，所述电发热膜上、下表面与所述导热膜的上、下表面之间的厚度，为1.5mm～3mm。
12.一种采用上述加热散热复合型胶片的电池组，其包括多个封装在壳体内的锂电池模组，在每两组模组之间的缝隙内，设有所述的加热散热复合型胶片。
13.进一步的，其还设有温度检测器及电发热膜电源控制开关。
14.进一步的，所述加热散热复合型胶片、温度检测器均为多个，分别设置于所述锂电池模组封装壳体的内部或外部。
15.本实用新型的有益效果如下：
16.(1)本实用新型提供的加热散热复合型胶片，通过合理设置片状的电发热膜、电极片、导热膜和散热孔，通过电发热膜、电极片、导热膜和散热孔的配合工作，实现单一的加热或散热，将锂电池组的工作温度控制在20℃～40℃，最高为60℃(此温度下可提升电池组的充电效率)。当电池需要加热时，该胶片通过金属导线将外部电源的电能传导到电极片上，再由电极片为电发热膜供电，发热膜通电后发热，通过导热膜将热量传递给电池进行快速加温，其发热时的最高温度为60℃，可避免过度加热，由此完成单一的加热过程；当电池需要散热时，电发热膜停止发热，并通过导热膜内设置的散热孔，在空气对流的作用下加快锂电池的散热、降温，由此完成单一的散热功能；因此，该胶片能够兼顾不同时段对锂电池组进行单一的加热、散热的需求，具有安全性高、体积小、结构简洁、加热散热速度快等优点。本实用新型所涉及的器件较少、结构简洁，加热与散热过程相互不影响，提高了系统热管理的可靠性，减少了热管理失控风险，且成本较低。
17.(2)本实用新型提供的加热散热复合型胶片，通过电极片和电发热膜的配合，由电极片为电发热膜供电，电发热膜通电后对电池采用电路发热与红外辐射结合的发热原理进行加热升温，不仅对电池的加热安全且迅速，同时采用较大面积的电发热膜可使锂电池组各处的受热更加均匀，满足安全性高、加热快的需求。
18.(3)本实用新型提供的加热散热复合型胶片，通过在导热膜内设置散热孔，当电池温度较高时电发热膜停止发热，并通过导热膜及其散热孔，在空气对流的作用下加速锂电池进行散热、降温，避免了该电发热膜影响锂电池组散热的问题，提高了锂电池组的散热性能，可满足对锂电池组单一散热的需求。
19.(4)本实用新型提供的加热散热复合型胶片，其设置电发热膜及导热膜，结构简
洁，在使用时，电发热膜及导热膜的层叠厚度、尺寸大小、发热及散热的功率等参数，均可以根据锂电池组的具体形状和大小来进行自由的选择；该胶片为柔性结构，使用时只需贴合在锂电池组的表面上，不仅结构简洁，体积小巧，安装方便，而且适配性、安全性好，可满足锂电池体积小的要求。
附图说明
20.利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还根据以下附图获得其它的附图。
21.图1是实施例1提供的加热散热复合型胶片的整体剖面结构示意图。
22.图2是实施例2提供的加热散热复合型胶片的整体剖面结构示意图。
23.图3是实施例3提供的电池组的主视结构示意图。
24.图中：1、加热散热复合型胶片；11、电发热膜；12、导热膜；121、第一导热膜；122、第二导热膜；13、电极片；14、金属导线；15、散热孔；2、锂电池模组；3、温度检测器；4、控制开关。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定，在本实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限定。
26.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本实用新型中所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
27.实施例1
28.请参见附图1，本实施例提供的加热散热复合型胶片，其包括片状的电发热膜11及导热膜12；所述的导热膜12将电发热膜11完全包覆在其内部、且电发热膜11的各周边的边沿，距离对应的导热膜12的边沿至少1～2cm；其中，所述的电发热膜11上设有电极片13，电极片13上设有伸出到导热膜12外部的金属导线14，外部电源通过该金属导线14向电发热膜11供电使其发热，其发热时的最高温度为60℃，其产生的热量经过导热膜12向外部传导，提升周边物体的温度。
29.本实用新型提供的加热散热复合型胶片，合理设置有片状的电发热膜11、导热膜12和电极片13，通过电发热膜11、导热膜12和电极片13的配合工作；当锂电池组需要加热时，通过金属导线14将外部电源的电能传导到电极片13上，再由电极片13为电发热膜11供电，发热膜通电后发热，并通过导热膜12将热量传递给电池进行快速加温；当锂电池组需要散热时，电发热膜11停止发热工作，并通过导热膜12在空气对流的作用下给电池进行散热、降温；因此，其能够同时满足不同时段对锂电池组单一的加热和散热的要求，并且具有结构
简洁、安全性好、体积小、加热散热速度快等特点。
30.本实用新型提供的加热散热复合型胶片设置的电极片13和电发热膜11配合，由电极片13为电发热膜11供电，电发热膜11通电后对锂电池组采用电路发热与红外辐射结合的发热原理进行加热升温，不仅对锂电池组的加热安全且迅速，同时采用较大面积的电发热膜11可使锂电池组各处的受热更加均匀，安全性好、加热快。
31.本实用新型提供的加热散热复合型胶片设置的导热膜12，当电池组温度较高时，电极片13断电，电极片13停止为电发热膜11供电，电发热膜11停止发热工作，并通过导热膜12内设置的散热孔，在空气对流的作用下给电池组进行散热降温，避免电发热膜11妨碍电池组的散热，保证电池组的散热过程正常进行。因此，其可以同时兼顾不同时段、不同条件下锂电池组的单一加热与散热的需求，始终将锂电池组的工作温度控制在理想的范围内，以提升和保持锂电池锂的充放电性能，延长锂电池组的寿命。
32.本实用新型提供的加热散热复合型胶片设置的电发热膜11及导热膜12均为柔性材料制成，在使用时，电发热膜11及导热膜12的形状、大小可以根据锂电池组的具体形状和大小来进行自由的选择。使用时只需将其贴合在锂电池组的外表面上，不仅结构简洁，体积小巧，安装方便，而且形状适配性好，满足锂电池组体积小等要求。
33.所述电发热膜11为层状的稀土电热发热膜，其厚度为：4～6mm。其中，稀土电热发热膜是一种靠电加热的发热膜，将稀土氧化物与金属粉末混合填充在有机体介质中加工成厚膜，内置电极，当电极通电，稀土厚膜在电流的作用下发热并辐射红外线，其加热的特点为快速、安全，最高加热温度可控，常用于饮水机、热水器等家电当中；其具体的制备方案可参考中国发明申请cn105618733a所提出的稀土发热膜方案以及其他类似同原理的发热贴膜。
34.所述导热膜12是由导热硅胶材料制成的层状构件，其厚度为：0.8～1.2mm。所述导热膜12是由硅胶材料制成的层状构件，其中，导热硅胶是通过在硅胶中填充导电粉末，具有热导率高、成型容易的特点，已经广泛的应用于制造各种散热部件；其制备方案可参考中国发明公告cn111892821a或者cn111958998a中所提出的方案以及其他类似原理的导热硅胶。
35.所述导热膜12包括有第一导热膜121和第二导热膜122，所述第一导热膜121设于电发热膜11的上部，所述第二导热膜122设于电发热膜11的下部，所述第一导热膜121和第二导热膜122相互压合粘接，方便加热散热复合型胶片的成型，使用过程中的稳定性和可靠性高。
36.在其他优选的实施例中，所述电发热膜11上、下表面与所述导热膜12的上、下表面之间的厚度，为1.5mm～3mm。
37.本实施例中提供的加热散热复合型胶片的制备过程如下：
38.步骤一：准备两片尺寸为280mm
×
325mm
×
5mm的第一导热膜121、和第二导热膜122，其热导率均为6w/mk，最高发热温度为60℃；
39.步骤二：准备一片尺寸为240mm
×
285mm
×
1mm的电发热膜11(稀土电热发热膜)，其最大功率1.2kw；
40.步骤三：将步骤二中准备的电发热膜11(稀土电热发热膜)夹在步骤一中准备的第一导热膜121和第二导热膜122中间，并且控制第一导热膜121和第二导热膜122的边沿要超出电发热膜11(稀土电热发热膜)边沿的2cm；
41.步骤四：开启平板硫化机在90℃温度下，使用1mpa的压力保压20min，将步骤三中设置的电发热膜11(稀土电热发热膜)夹在第一导热膜121与第二导热膜122之间并粘合在一起。
42.实施例2：
43.请参见附图2，本实施例中提供的加热散热复合型胶片的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：
44.本实施例中提供的加热散热复合型胶片，在其导热膜12内，还设有多个相互平行、上下贯通的散热孔15。由于其开设有多个散热孔15，使得锂电池组在需要散热的时候，先停掉电发热膜11的电源，导热膜12上开设的散热孔15可以加速空气对流，利用导热膜的良好导热性能，加快锂电池组的散热速度。
45.实施例3：
46.请参见附图3，本实施例提供的采用上述加热散热复合型胶片的电池组，其包括多个封装在壳体内的锂电池模组2，在每两组锂电池模组2之间的缝隙内，设有所述的加热散热复合型胶片1。
47.在优选实施例中，在所述封装锂电池模组2的壳体上，设有所述的加热散热复合型胶片1。
48.在优选实施例中，其还设有温度检测器3及电发热膜电源控制开关44。使用时所述加热散热复合型胶片1设置于所述锂电池模组2上，所述控制开关4的一端通过引线与所述加热散热复合型胶片1的金属导线14电性连接，另一端通过引线与所述锂电池模组2电性连接，所述温度检测器3设置于所述锂电池模组2上且通过引线与所述控制开关4电性连接，进一步的，所述加热散热复合型胶片1、温度检测器3均为多个，分别设置于所述锂电池模组2封装壳体的内部或外部。
49.本实用新型提供的锂电池组(特别是动力锂电池组)，由于设置有控制开关4和温度检测器3，当锂电池模组2的自身温度过低时，合理设置温度检测器3及控制开关4的结构，通过温度检测器3及控制开关4的配合工作，当温度检测器3检测到锂电池模组2温度较低时，温度检测器3传输温度数据给控制开关4、使其导通，锂电池模组2、控制开关4和加热散热复合型胶片1之间形成一个电流回路，由锂电池模组2对电发热膜11供电，电发热膜11通电后发热，并通过导热膜12将热量传递给锂电池模组2进行快速加温；当温度检测器3检测到电池组的温度已经达到设定的温度范围时，温度检测器3传输数据给控制开关、使其断开，所述锂电池模组2、控制开关4和加热散热复合型胶片1之间形成断路，电发热膜11停止加热工作；而在电池组温度高出设定的温度范围时，控制开关保持断开，导热膜12在利用其良好的导热性能、并空气对流的作用下，快速的将锂电池模组2内部的热量导出并散发到外部环境中，加快锂电池模组2的散热，使其回归到设定的温度范围内。
50.本实施例提供的加热散热复合型胶片1与锂电池组，具体的协同工作过程如下：
51.步骤一：将上述加热散热复合型胶片1安装在尺寸为280mm
×
325mm
×
207mm的锂电池模组的周边；
52.步骤二：将控制开关4分别通过引线与锂电池模组2和加热散热复合型胶片1的金属导线14连通；然后将温度检测器3固定在锂电池模组2上并通过引线与控制开关4连通；
53.步骤三：当温度检测器3检测到锂电池组的工作温度低于
‑
7℃时，温度检测器3发
送信号给控制开关4，使控制开关4导通，使电极片13通电并使电发热膜11发热；此后温度检测器3持续检测锂电池模组2上的温度，直至其达到设定的20℃
‑
40℃时，再发送信号给控制开关4，使控制开关4断开；
54.步骤四：当锂电池组的工作温度为20℃
‑
40℃，控制开关4保持断开；锂电池模组2和电极片13之间断开连接，锂电池模组2表面的温度通过导热膜12的散热作用，将锂电池模组的温度保持和控制在45℃以下，避免发生热失控。
55.本实用新型提供的加热散热复合型胶片，重点通过结构设计优化，使其在低温情况下对锂电池组单一加热，同时在锂电池过热时进行单一散热，加热与散热功能各自独立、彼此互不影响，使锂电池组始终处于理想的工作温度范围内，有效提高锂电池组的充放电性能，并且延长锂电池组的寿命。
56.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。