本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電池和電池加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電池是一種化學電源，通過化學反應(yīng)來實現(xiàn)充電和放電，然而由于化學反應(yīng)速率受溫度影響明顯，當溫度降低時，化學反應(yīng)速率降低，所以電池內(nèi)阻增大，放電功率降低，放電電量減少，嚴重影響電池的使用性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種電池，該電池的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加熱方便、升溫快，有利于提高電池的使用可靠性。

本發(fā)明還提出一種電池加熱系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的電池，包括：電芯，所述電芯具有正極引出端和負極引出端；金屬層，所述金屬層包覆在所述電芯外，所述正極引出端和所述負極引出端的至少一部分伸出所述金屬層外且與所述金屬層絕緣，所述金屬層上設(shè)有兩個間隔開布置的加熱電極。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池，通過在電芯的外層包覆金屬層，并在金屬層上設(shè)置兩個加熱電極，當電池處于低溫環(huán)境中，使外部加熱電源可以對電池的金屬層進行加熱，從而使電池的溫度上升到合適范圍，保證電芯的正極引出端和負極引出端可以對外部負載進行正常放電或者接受外部電源進行正常充電，保證電池的使用可靠性。再者，通過直接對電池的金屬層進行加熱，既可以省去需要在電芯外部設(shè)計加熱元件的麻煩，又避免了需要設(shè)計兩種電子通道帶來的復雜工藝，成本較低。并且，金屬材料的傳熱效果好，溫度上升快，分布均勻，由于電池的金屬層與電解液直接接觸，通過加熱金屬層實際上是直接加熱電解液，能夠有效地解決在低溫條件下、電池的電化學反應(yīng)成為充放電過程控制步驟的難題。

另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述金屬層形成金屬殼，所述電芯設(shè)在所述金屬殼內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述金屬殼形成長方體，兩個所述加熱電極中的一個設(shè)在所述金屬殼的側(cè)壁上，兩個所述加熱電極中的另一個設(shè)在所述金屬殼的頂壁上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述金屬殼包括：殼體，所述殼體的一端敞開形成安裝所述電芯的開口，兩個所述加熱電極中的一個設(shè)在所述殼體的側(cè)壁上；蓋體，所述蓋體設(shè)在所述開口處，兩個所述加熱電極中的另一個設(shè)在所述蓋體上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，兩個所述加熱電極中的一個設(shè)在所述殼體的側(cè)壁的下部。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述金屬殼與所述加熱電極一體成型。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電池為軟包裝電池，且包括復合膜，所述復合膜包括所述金屬層和設(shè)在所述金屬層的內(nèi)側(cè)表面以及設(shè)在所述金屬層的外側(cè)表面的保護層，兩個所述加熱電極的至少一部分伸出所述復合膜外。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述金屬層為鋁箔，所述金屬層為鋁箔，所述復合膜為經(jīng)熱塑加工形成的鋁塑膜，所述加熱電極形成位于所述鋁塑膜中部的鋁箔。

根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的電池加熱系統(tǒng)，包括：根據(jù)上述實施例所述的電池；開關(guān)，所述開關(guān)與兩個所述加熱電極中的一個電連接；電源，所述電源的兩端分別與所述開關(guān)和兩個所述加熱電極中的另一個電連接以給所述金屬層加熱。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括：控制器，所述控制器與所述開關(guān)相連以控制所述開關(guān)在所述電池的溫度低于第一預定溫度時、閉合所述開關(guān)，在所述電池溫度高于第二預設(shè)溫度時、斷開所述開關(guān)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一預設(shè)溫度為0℃，所述第二預設(shè)溫度為15℃。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的電池的電芯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記：

100：電池加熱系統(tǒng)；

10：電池；

11：金屬殼；111：殼體；112：蓋體；

12：加熱電極；

131：正極引出端；132：負極引出端；

14：電芯；

20：開關(guān)；

30：電源；

40：控制器。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

相關(guān)技術(shù)中的電池使用ptc加熱片緊貼在電池表面進行加熱，該方法存在如下問題：1)只能在電池外部進行加熱，加熱時間長，效果差；2)需要使用大量的ptc加熱片，增加了成本，同時增加了電池應(yīng)用集成的難度；3)每一塊ptc都帶有連接線束，進行應(yīng)用集成時線束連接復雜混亂。

再有相關(guān)技術(shù)中的電池內(nèi)部設(shè)計多種電流通道，當電池溫度較低需要進行加熱時，控制器控制電池切換到高電阻位進行使用，此時因電阻變大，電池發(fā)熱增加，能夠較快提升電池的溫度；當溫度達到設(shè)定的溫度區(qū)間時，控制器控制電池切換到低電阻位進行使用，此時電池內(nèi)阻變小，放電性能最優(yōu)，該方法雖然有效解決了需要在電池外部進行加熱的問題，但由于電池內(nèi)部兩種電子通道的設(shè)計工藝復雜，不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

為此，本發(fā)明提出一種電池和電池加熱系統(tǒng)，該電池的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工、制造容易，生產(chǎn)成本低，加熱容易，升溫快，使用可靠性高。

下面結(jié)合附圖1和圖2具體描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的電池10。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池10包括電芯14和金屬層。具體而言，電芯14具有正極引出端131和負極引出端132，金屬層包覆在電芯14外，正極引出端131和負極引出端132的至少一部分伸出金屬層外且與金屬層絕緣，金屬層上設(shè)有兩個間隔開布置的加熱電極12。

換言之，該電池10主要由電芯14和金屬層組成，其中，電芯14上設(shè)有間隔開布置的正極引出端131和負極引出端132，電芯14的外側(cè)包覆有金屬層，正極引出端131與負極引出端132外露在金屬層外側(cè)，方便連接到電路中以實現(xiàn)供電。

進一步地，金屬層上設(shè)有兩個間隔開布置的加熱電極12，且兩個加熱電極12與電池10的金屬層絕緣，當需要對電池10加熱時，可以將電芯14外側(cè)金屬層上的兩個加熱電極12連接到電池加熱系統(tǒng)100的加熱回路中，從而實現(xiàn)對電池10的加熱效果，提升電池10的溫度，進而保證電池10在低溫環(huán)境中的正常工作，并且，由于金屬層與電池10的正極引出端131和負極引出端132相互絕緣，即電池10的正極引出端131和負極引出端132與金屬層不存在電連接的關(guān)系，因此，在對電池10加熱3，不會影響電池10的正常充放電。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池10，通過在電芯14的外層包覆金屬層，并在金屬層上設(shè)置兩個加熱電極12，當電池10處于低溫環(huán)境中，使外部加熱電源30可以對電池10的金屬層進行加熱，從而使電池10的溫度上升到合適范圍，保證電芯14的正極引出端131和負極引出端132可以對外部負載進行正常放電或者接受外部電源進行正常充電，保證電池10的使用可靠性。

再者，通過直接對電池10的金屬層進行加熱，既可以省去需要在電芯14外部設(shè)計加熱元件的麻煩，又避免了需要設(shè)計兩種電子通道帶來的復雜工藝，成本較低。并且，金屬材料的傳熱效果好，溫度上升快，分布均勻，由于電池10的金屬層與電解液直接接觸，通過加熱金屬層實際上是直接加熱電解液，能夠有效地解決在低溫條件下、電池10的電化學反應(yīng)成為充放電過程控制步驟的難題。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，金屬層形成金屬殼11，電芯14設(shè)在金屬殼11內(nèi)。

也就是說，電池10主要由電芯14和金屬殼11組成，電池10的正極引出端131和負極引出端132與金屬殼11絕緣，例如，正極引出端131和負極引出端132與金屬殼11相連的位置可以通過絕緣包膠包覆，保證正極引出端131和負極引出端132與金屬殼11的電性獨立性，避免電池10的加熱電路與放電電路之間相互影響，從而保證電池10的正常工作。

其中，金屬殼11沿豎直方向(如圖1所示的上下方向)延伸，金屬殼11內(nèi)限定有用于容納電芯14的容納腔，其中，電芯14的橫截面形狀與金屬殼11的橫截面形狀相同，使得電芯14與金屬殼11組裝后，電芯14的外壁面與金屬殼11的內(nèi)壁面部分緊貼，電芯14周圍可以充有電解液，需要對電池10加熱時，金屬殼11上的兩個加熱電極12連接到電池加熱系統(tǒng)100的加熱回路中，通電后，金屬殼11的溫度逐漸升高，金屬殼11可以對電解液加熱，從而提高電化學反應(yīng)的反應(yīng)速率，保證電池10在低溫環(huán)境中正常工作。

該電池10結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有成型的電芯制備工藝無改動，易于實施；相對于外部增加加熱片的加熱方式，直接對電池10的金屬殼11進行加熱，溫升更快，效果更好；并且使用金屬殼11進行加熱，減少了物料和工藝難度，能夠有效控制成本，提高可靠性。

可選地，金屬殼11形成長方體，兩個加熱電極12中的一個設(shè)在金屬殼11的側(cè)壁上，兩個加熱電極12中的另一個設(shè)在金屬殼11的頂壁上。

參照圖1，金屬殼11形成沿豎直方向(如圖1所示的上下方向)延伸的長方體，即金屬殼11具有一個頂壁、一個底壁和四個側(cè)壁，電芯14形成沿豎直方向(如圖1所示的上下方向)的長方體，電芯14設(shè)在金屬殼11內(nèi)。

其中，電芯14的上端面設(shè)有兩個間隔開布置的正極引出端131和負極引出端132，并且正極引出端131和負極引出端132均伸出金屬殼11的頂壁，并與金屬殼11絕緣，金屬殼11的頂壁的外表面設(shè)有一個加熱電極12，金屬殼11的側(cè)壁的外表面設(shè)有另一個加熱電極12。

當電池10連接到電池加熱系統(tǒng)100中時，電池10的金屬殼11的兩個加熱電極12通電，從而對金屬殼11進行加熱，提升電池10的溫度，保證電池10能夠在低溫環(huán)境中工作。通過將兩個加熱電極12分別設(shè)在金屬殼11的頂壁和側(cè)壁上，增大兩個加熱電極12的距離，使得兩個加熱電極12周圍的熱量可以逐步擴散，從而提升電池10的加熱效率。

當然，本發(fā)明的金屬殼11的形狀并不限于長方體，還可以形成方形、圓柱形、軟包裝等其他異形電池10，電池10可以采用疊片工藝、卷繞工藝等特殊工藝加工而成。

其中，金屬殼11包括殼體111和蓋體112，殼體111的一端敞開形成安裝電芯14的開口，兩個加熱電極12中的一個設(shè)在殼體111的側(cè)壁上，蓋體112設(shè)在開口處，兩個加熱電極12中的另一個設(shè)在蓋體112上。

也就是說，金屬殼11主要由殼體111和蓋體112組成，其中，殼體111內(nèi)限定有上端敞開的容納腔，蓋體112罩設(shè)在殼體111的上端以封閉容納腔的上端開口，蓋體112的外表面設(shè)有兩個間隔開布置的通孔，電芯14設(shè)在金屬殼11內(nèi)時，電芯14的正極引出端131和負極引出端132分別穿過蓋體112上的兩個通孔以外露在金屬殼11外，并與金屬殼11絕緣，方便連接到電路中以實現(xiàn)供電；金屬殼11的蓋體112的外表面設(shè)有一個加熱電極12，金屬殼11的殼體111側(cè)壁設(shè)有另一個加熱電極12，

有利地，兩個加熱電極12中的一個設(shè)在殼體111的側(cè)壁的下部。具體地，兩個加熱電極12中的一個設(shè)在金屬殼11的蓋體112上，兩個加熱電極12中的另一個設(shè)在金屬殼11的側(cè)壁的下部，保證兩個加熱電極12間隔一定距離，從而使電池10在加熱時，兩個加熱電極12的熱量可以向金屬殼11快速擴散，提升單位時間內(nèi)的熱量的擴散效率，進而提升電池10的加熱效率，保證電池10的正常工作。

優(yōu)選地，金屬殼11與加熱電極12一體成型。由此，一體形成的結(jié)構(gòu)不僅可以保證電池10的結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定性，并且方便成型、制造簡單，而且省去了多余的裝配件以及連接工序，大大提高了電池10的裝配效率，保證金屬殼11與加熱電極12的連接可靠性，再者，一體形成的結(jié)構(gòu)的整體強度和穩(wěn)定性較高，組裝更方便，壽命更長。

在本發(fā)明的另一些具體實施方式中，電池10為軟包裝電池，且包括復合膜，復合膜包括金屬層和設(shè)在金屬層的內(nèi)側(cè)表面以及設(shè)在金屬層的外側(cè)表面的保護層，兩個加熱電極12的至少一部分伸出復合膜外。

具體地，電池10的制作工藝一般是將活性物質(zhì)涂布在金屬箔體上，然后將正負極活性物質(zhì)使用隔膜隔離開，使用卷繞或者疊片的工藝制作成型后裝入電池10殼體111中，加注電解液之后就可以進行充放電。

參照圖2，該電池10的電芯14采用卷繞工藝制作而成，電池10的復合膜主要由金屬層和設(shè)在金屬層的一側(cè)表面(外側(cè)表面)、另一側(cè)表面(內(nèi)側(cè)表面)的保護層組成，兩個加熱電極12分別與位于中間的金屬層相連且伸出復合膜的外側(cè)。

當需要對電池10加熱時，將電池10連入電池加熱系統(tǒng)100的加熱回路中，使兩個加熱電極12與外部加熱電源30相連，外部加熱電源30對電池10的復合膜的金屬層加熱，從而實現(xiàn)對電池10的加熱效果，提升電池10溫度，保證電池10的正常工作。

可選地，金屬層為鋁箔，復合膜為經(jīng)熱塑加工形成的鋁塑膜，加熱電極12形成位于鋁塑膜中部的鋁箔。

也就是說，鋁箔經(jīng)過熱塑加工工藝在其兩側(cè)表面形成保護層，使復合膜形成pet-al-pe、pa-al-cpp等復合結(jié)構(gòu)，加熱電極12形成設(shè)在復合膜中部的鋁箔，即加熱電極12可以直接由位于復合膜中部的鋁箔形成，需要對電池10加熱時，將鋁箔連入電池加熱系統(tǒng)100的加熱回路中，提升電池10溫度，保證電池10的正常工作。

下面結(jié)合圖3具體描述根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的電池加熱系統(tǒng)100。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池加熱系統(tǒng)100包括根據(jù)上述實施例的電池10、開關(guān)20和電源30，開關(guān)20與兩個加熱電極12中的一個電連接，電源30的兩端分別與開關(guān)20和兩個加熱電極12中的另一個電連接以給金屬層加熱。

具體地，如圖3所示，電池加熱系統(tǒng)100主要由電池10、開關(guān)20和電源30組成，其中，電池10的一個加熱電極12與電池加熱系統(tǒng)100的開關(guān)20通過導線電連接，電池10的另一個加熱電極12與電池加熱系統(tǒng)100的電源30的負極通過導線電連接，電源30的正極與開關(guān)20通過導線電連接，通過控制開關(guān)20的開閉，從而控制電池加熱系統(tǒng)100的通斷電。

由于根據(jù)本發(fā)明實施例的電池10具有上述技術(shù)效果，因此，根據(jù)本申請實施例的電池加熱系統(tǒng)100也具有上述技術(shù)效果，即該電池加熱系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)簡單，各部件連接可靠，成本低，操作方便，有利于提升電池10的溫度，從而保證電池10在低溫環(huán)境時的正常工作。

由此，通過直接對電池10的金屬層進行加熱，既可以省去需要在電芯14外部設(shè)計加熱元件的麻煩，又避免了需要設(shè)計兩種電子通道帶來的復雜工藝。并且，金屬材料的傳熱效果好，溫度上升快，分布均勻，由于電池10的金屬層與電解液直接接觸，通過加熱金屬層實際上是直接加熱電解液，能夠有效地解決在低溫條件下、電池10的電化學反應(yīng)成為充放電過程控制步驟的難題。

此外，電池加熱系統(tǒng)100還包括控制器40，控制器40與開關(guān)20相連以控制開關(guān)20在電池10的溫度低于第一預定溫度時、閉合開關(guān)20，在電池10溫度高于第二預設(shè)溫度時、斷開開關(guān)20。

具體地，如圖3所示，在本實施例中，電池加熱系統(tǒng)100的電池10主要由金屬殼11和電芯14組成，其中開關(guān)20和電源30分別與金屬殼11上的兩個加熱電極12相連，開關(guān)20可以控制電池加熱系統(tǒng)100的加熱回路的通斷，當電池10的溫度低于第一預設(shè)溫度時，控制器40控制開關(guān)20閉合，電池加熱系統(tǒng)100的電源30直接對電池10的金屬殼11加熱；當電池10的溫度大于第一預設(shè)溫度且小于第二預設(shè)溫度時，控制器40控制開關(guān)20仍然閉合，即電池加熱系統(tǒng)100的電源30繼續(xù)對電池10加熱；當電池10的溫度高于第二預設(shè)溫度時，控制器40控制開關(guān)20斷開，電池加熱系統(tǒng)100的電源30停止對電池10的金屬殼11加熱。

該電池加熱系統(tǒng)100控制方便，可以保證電池10的正常工作，使電池10在低溫環(huán)境工作時，電芯14的正負極可以對外部負載進行正常放電，或者可以接受外部電源進行充電；當溫度很低需要加熱時，控制器40控制加熱回路閉合，外部加熱電源30可以通過電池10的金屬殼11給電池10加熱，溫度上升到合適范圍之后，控制器40控制斷開加熱電路。由此，控制器40可以根據(jù)電池10的溫度控制開關(guān)20的啟閉，從而適時地控制開關(guān)20的啟閉，對電池10進行加熱，保證電池10在低溫環(huán)境的正常工作。

可選地，第一預設(shè)溫度為0℃，第二預設(shè)溫度為15℃。具體地，當電池10的溫度低于0℃時，控制器40控制開關(guān)20閉合，電池加熱系統(tǒng)100的電源30直接對電池10的金屬殼11加熱；當電池10的溫度大于0℃且小于15℃時，控制器40控制開關(guān)20仍然閉合，即電池加熱系統(tǒng)100的電源30繼續(xù)對電池10加熱；當電池10的溫度高于15℃時，控制器40控制開關(guān)20斷開，電池加熱系統(tǒng)100的電源30停止對電池10的金屬殼11加熱，保證電池10的溫度在合理的溫度范圍內(nèi)，從而保證電池10在任何溫度環(huán)境的正常充放電。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池10的其他構(gòu)成以及操作對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。