[发明专利]自热电池集流体、自热电芯及自热电池及其制备方法

说明书

本发明涉及电池技术领域，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。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，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。

背景技术

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。

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-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。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明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。

根据本发明第一方面实施例的自热电池集流体，包括：

基材；

石墨烯发热层，其涂覆于所述基材上；

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；

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；

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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。