本發(fā)明涉及電池制造技術(shù)領域，尤其涉及一種電池單體、電池包及具有其的車輛。

背景技術(shù)：

電池是一種化學電源，通過化學反應來實現(xiàn)充電和放電，因為化學反應速率受溫度影響明顯，一般當溫度降低時，化學反應速率降低，所以電池內(nèi)阻增大，放電功率降低，放電電量減少，通過增加電池溫度能夠降低電池的內(nèi)阻，提升電池的放電功率與充電效率。

相關(guān)技術(shù)中，部分電池采用外置式ptc加熱片緊貼模組或電池單體外表面進行加熱的方法提高電池內(nèi)部溫度，然而這種方式存在以下問題：一，只能在電池模組或電池單體外部進行加熱，導致加熱時間長、效果差；二，由于ptc加熱片需要設有連接線束，進而增加了電池應用集成的難度。而部分電池單體采用在電池單體內(nèi)部設計電流通道的方式以控制電池溫度，但是這種方式增大了電池內(nèi)部的電子通道設計工藝復雜性、不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，此外，在對電池進行加熱的過程中，對加熱溫度進行控制時相對復雜，而且也往往存在一定的安全隱患且成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明提出一種電池單體，該電池單體的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安全性能高、使用可靠，可以實現(xiàn)加熱溫度自限。

本發(fā)明還提出了一種包括上述實施例的電池單體的電池包。

本發(fā)明還提出了一種包括上述實施例的電池包的車輛。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的電池單體，包括殼體；電極，所述電極包括設置在所述殼體上的正極和負極；電芯，所述電芯設置在所述殼體內(nèi)；以及電加熱裝置，所述電加熱裝置設置在所述殼體的內(nèi)部，所述電加熱裝置用于對所述電芯進行加熱，所述電加熱裝置的電阻值隨溫度呈正相關(guān)地變化。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體，通過在殼體內(nèi)部設置電加熱裝置，同時將電加熱裝置構(gòu)造為電阻值隨溫度呈正相關(guān)變化，這樣，一方面可以利用加熱裝置直接電芯進行直接加熱，另一方面，又可以利用電加熱裝置的電阻值與溫度之間正相關(guān)變化的特性，在電芯溫度過高時，增大電阻值從而降低加熱功率，實現(xiàn)溫度自限的功能，進而提高在加熱過程中的使用可靠性以及安全性能。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電加熱裝置為ptc加熱片，所述ptc加熱片由在溫度升高而電阻值變大的半導體材料制成。

根據(jù)本發(fā)明進一步的示例，所述ptc加熱片構(gòu)造成：在所述ptc加熱片的溫度超過溫度閾值時轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚щ姷慕^緣體，也即是說，當ptc加熱片的溫度超過溫度閾值后，ptc加熱片形成為絕緣體，這樣，ptc加熱片的加熱功率將自動降為0，從而停止對電芯的加熱，保障電芯的安全性。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電芯為卷芯；所述電加熱裝置被構(gòu)造成曲折彎道狀結(jié)構(gòu)；或者所述電加熱裝置設置在所述卷芯的中心空腔內(nèi)；或者所述電加熱裝置設置在所述殼體的內(nèi)壁面與所述卷芯之間；或者所述電加熱裝置設置在相鄰的兩個所述卷芯之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電池單體還包括加熱電極，所述加熱電極與電加熱裝置相連，從而便于用戶對所述電加熱裝置進行通電。

根據(jù)本發(fā)明進一步的示例，所述加熱電極包括兩個，兩個所述加熱電極間隔開設在所述殼體上。

根據(jù)本發(fā)明的可選示例，兩個所述加熱電極中的一個與所述正極相連，另一個與所述負極相連，這樣，既可以通過加熱電極實現(xiàn)對電加熱裝置的通電，進而實現(xiàn)對電池單體內(nèi)部電芯的加熱作用，同時，又可以利用電池單體本身實現(xiàn)對所述電加熱裝置的供電，從而實現(xiàn)電池單體功能的集成，簡化電池單體的線路連接及結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的電池包，包括根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電池單體。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包，通過采用根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安全性能高、使用可靠，可以實現(xiàn)加熱溫度自限等特點。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述加熱電極包括兩個，兩個所述加熱電極間隔開設在所述殼體上，兩個所述加熱電極與所述電加熱裝置以及用于向電加熱裝置提供電能的電源之間形成的加熱電路為無開關(guān)式加熱電路。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述加熱電極包括兩個，兩個所述加熱電極間隔開設在所述殼體上，兩個所述加熱電極中的一個與所述正極相連，另一個與所述負極相連，兩個所述加熱電極與所述電加熱裝置以及用于向電加熱裝置提供電能的電源之間形成的加熱電路為無開關(guān)式加熱電路。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述加熱電極包括兩個，兩個所述加熱電極間隔開設在所述殼體上，電池包還包括電源，所述電源與兩個所述加熱電極電連接以對所述電加熱裝置進行加熱。這樣利用電源與加熱電極之間的電連接以實現(xiàn)對電加熱裝置通電，進而通過電加熱裝置產(chǎn)生熱量，實現(xiàn)對電芯的加熱作用。

根據(jù)本發(fā)明第三方面實施例的車輛，包括根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電池包。

根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛，通過采用根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包，具有安全性能高、使用可靠等特點。

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

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電加熱裝置和加熱電極的組裝示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電池單體的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的電池單體的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電池單體的卷芯和電加熱裝置的裝配示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的電池單體的卷芯和電加熱裝置的裝配示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的電池單體的卷芯和電加熱裝置的裝配示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的電池單體的卷芯和電加熱裝置的裝配示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的電池單體的卷芯和電加熱裝置的裝配示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的電池單體的卷芯和電加熱裝置的裝配示意圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包的示意圖。

附圖標記：

100：電池單體；

10：殼體；11：腔室；12：正極；13：負極；

21：加熱電極；

30：卷芯；31：正極極片；32：負極極片；33：隔膜；

40：電源；

50：電加熱裝置；51：通電電極；52：半導體材料。

200:電池包；201：密封殼體；202：電池模組202。

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，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。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。

下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的電池單體100，的電池單體100可以是軟包裝電池單體、方型硬殼電池單體、圓柱型電池單體，也可以是各類異形電池單體等。

如圖1-圖9所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體100包括殼體10、電極、電芯和電加熱裝置50。

電極包括正極12和負極13，正極12和負極13均設在殼體10上，通過將電極的正極12和負極13與外接負載相連，可以實現(xiàn)電池單體100的供電作用。

殼體10內(nèi)限定出用于容納電芯的腔室11，電芯設在殼體10的腔室11內(nèi)，電加熱裝置50設在殼體10的內(nèi)部，同時，電加熱裝置50被構(gòu)造成電阻值隨溫度呈正相關(guān)變化，也就是說，電加熱裝置50的電阻值隨著電加熱裝置50的溫度的增大而增大，或者隨著溫度的減小而減小，這樣，利用電加熱裝置50對電芯進行加熱，當電加熱裝置50的溫度上升到一定值時，電加熱裝置50的加熱功率逐漸自動降低，直至接近0，而當電加熱裝置50的溫度較低時，將熱效率較高。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體100，通過在殼體10內(nèi)部設置電加熱裝置50，同時將電加熱裝置50構(gòu)造為電阻值隨溫度呈正相關(guān)變化，這樣一方面可以利用加熱裝置直接電芯進行直接加熱，另一方面，又可以利用電加熱裝置50的電阻值與溫度之間正相關(guān)變化的特性，在電芯溫度過高時，增大電阻值從而降低加熱功率，實現(xiàn)溫度自限的功能，進而提高在加熱過程中的使用可靠性以及安全性能。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電加熱裝置50為ptc加熱片，ptc加熱片由溫度升高、電阻隨之增大的半導體材料52制成，例如，如圖1和圖2所示，ptc加熱片由通電電極51以及半導體材料52組成，半導體材料52大致形成為曲折彎道狀結(jié)構(gòu)，這樣，利用ptc加熱片對電芯進行加熱，既可以便于制造、組裝電池單體100，同時，又可以利用電阻隨溫度增大的特性，實現(xiàn)溫度自限，進而提高加熱過程中電池單體100的安全性能。

根據(jù)本發(fā)明進一步的示例，ptc加熱片具有預設的溫度閾值，例如，ptc加熱片的溫度閾值可以為電池單體100適宜的工作溫度(如15℃)，當ptc加熱片的溫度超過溫度閾值時，ptc加熱片轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚щ姷慕^緣體，這樣，ptc加熱片的加熱功率將自動降為0，從而停止對電芯的加熱，保障電芯的安全性。

根據(jù)本發(fā)明的可選示例，電芯為卷芯30，卷芯30可以由正極極片31、負極極片32和隔膜33組成，并且通過卷繞、疊片或者其他工藝方式形成，電加熱裝置50被構(gòu)造成曲折彎道狀結(jié)構(gòu)，從而通過曲折彎道狀結(jié)構(gòu)增大電加熱裝置50的電阻以及加熱面積，提高電加熱裝置50的加熱效率。

進一步地，如圖4所示，電加熱裝置50可以設在卷芯30的中心空腔內(nèi)，或者如圖6和圖9所示，電加熱裝置50可以設在相鄰的兩個卷芯30之間，或者如圖8所示，電加熱裝置50可以設在鄰近殼體10的卷芯30與殼體10之間，再者如圖5所示，電加熱裝置50還可以構(gòu)造為包圍卷芯30的框體結(jié)構(gòu)，再者如圖7所示，電加熱裝置50大致被構(gòu)造成包圍相鄰兩個卷芯30的s形結(jié)構(gòu)。

由此使得電加熱裝置50與卷芯30本身相互獨立，進而使得用戶可以通過對加熱電極21通電，進而間接實現(xiàn)電加熱裝置50的通電，實現(xiàn)對電芯內(nèi)部的加熱目的。

如圖1-圖3，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電池單體100還包括加熱電極21，加熱電極21與電加熱裝置50電連接，由此，通過將供電電源40與加熱電極21電連接，進而間接地實現(xiàn)對電加熱裝置50通電，達到利用電加熱裝置50通電放熱以加熱電芯的目的。

如圖1-圖3，在本發(fā)明進一步的示例中，加熱電極21包括兩個，兩個加熱電極21均設在與正極12和負極13相對的另一側(cè)，并且兩個加熱電極21間隔開布置在殼體10上，從而使得用戶通過將電源40與加熱電極21電連接，進而對電加熱裝置50進行通電，使得電加熱裝置50通電后產(chǎn)生熱量，進而實現(xiàn)對電芯的加熱。

如圖3，在本發(fā)明的進一步的示例中，兩個加熱電極21中的一個與正極12電連接，另一個與負極13電連接以構(gòu)成加熱電路，即加熱電路中的電源40為電池單體100本身，由此，利用電池單體100內(nèi)部放電實現(xiàn)對電加熱裝置50的通電，也就是說，將電池單體100作為電加熱裝置50的供電電源，從而既可以利用電加熱裝置50通電而實現(xiàn)對電池單體100的電芯進行加熱，進而達到提高電池單體100放電效率和安全性能的作用，而且又可以通過電池單體100對電加熱裝置50進行供電，從而省去外接電源40，進而進一步簡化電池單體100的使用。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面實施的電池包200。電池包200可以包括密封殼體201，密封殼體201可以包括電池上蓋和電池下蓋，電池上蓋與電池下蓋密封連接，多個電池單體100并置組裝成電池模組202，多個電池模組202可以根據(jù)電量需求、空間布置等要求而靈活的布置在密封殼體201內(nèi)，電池模組202之間可以通過銅排串聯(lián)連接。

據(jù)本發(fā)明實施例的電池包200，通過采用根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電池單體100，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，安全性能高、使用可靠，可以實現(xiàn)加熱溫度自限等特點。

如圖2和圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電池單體100為上述實施例中具有兩個加熱電極21的電池單體100時，兩個加熱電極21、電加熱裝置50以及用于向電加熱裝置50提供電能的電源40之間電連接以形成加熱電路，這里需要說明的是，用于向電加熱裝置50提供電能的電源40既可以是外接電源(如圖2所示)，也可以是利用電池單體100本身作為供電電源(如圖3所示)，本領域技術(shù)人員可以根據(jù)實際設計需要進行調(diào)整。

如圖2，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電池單體100為上述實施例中具有兩個加熱電極21的電池單體100時，電池包200還包括電源40，電源40的兩端與兩個加熱電極21電連接，從而實現(xiàn)對電加熱裝置50的進行通電，進而通過電加熱裝置50通電放熱以達到對電池單體100內(nèi)部電芯的加熱效果。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明第三方面實施的車輛。

根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛，通過采用根據(jù)本發(fā)明實施例的電池包200，具有安全性能高、使用可靠等特點。

根據(jù)本發(fā)明實施例的電池單體100、電池包200以及車輛的其他構(gòu)成以及操作對于本領域普通技術(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”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”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。

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)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；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。對于本領域的普通技術(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)語的示意性表述不一定指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何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)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，本領域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(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。