本發(fā)明涉及電池制造技術(shù)領(lǐng)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)：

常用的電池通常是一種化學(xué)電源，通過化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)充電和放電。而化學(xué)反應(yīng)速率受溫度影響明顯，一般當(dāng)溫度降低時(shí)，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速率將降低，進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，放電功率降低，放電電量減少。

相關(guān)技術(shù)中，部分電池采用外置式ptc加熱片緊貼電池模組或電池單體外表面進(jìn)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(jìn)行加熱，導(dǎo)致加熱時(shí)間長、效果差；二，由于ptc加熱片需要設(shè)有連接線束，進(jìn)而增加了電池應(yīng)用集成的難度。而部分電池單體采用在電池單體內(nèi)部設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工藝復(fù)雜性、不利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)且成本高。

技術(shù)實(shí)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，可以通過電加熱裝置實(shí)現(xiàn)內(nèi)部加熱，可靠性高。

本發(fā)明還提出了一種包括上述實(shí)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(shí)施例的電池包的車輛。

根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的電池單體，包括殼體；電極，所述電極包括設(shè)置在所述殼體上的正極和負(fù)極；電芯，所述電芯設(shè)置在所述殼體內(nèi)；以及電加熱裝置，所述電加熱裝置設(shè)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(jìn)行加熱。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池單體，通過在殼體內(nèi)部設(shè)置電加熱裝置，利用電加熱裝置直接對電芯進(jìn)行加熱，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，相比于外部加熱的方式，電池單體內(nèi)部溫升快。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為便于對所述電加熱裝置進(jìn)行通電，所述電池單體還包括加熱電極，加熱電極的至少一部分伸出殼體，所述加熱電極與所述電加熱裝置電連接。

根據(jù)本發(fā)明的可選示例，所述電加熱裝置為ptc加熱片。

根據(jù)本發(fā)明的可選示例，為簡化線路布置，所述加熱電極伸出所述殼體的部分位于所述殼體上與所述正極和所述負(fù)極相對的一側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的可選示例，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(shè)置在所述卷芯的中心空腔內(nèi)；或者所述電加熱裝置設(shè)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(shè)置在相鄰的兩個(gè)所述卷芯之間。

可選地，所述加熱電極包括1個(gè)，所述電加熱裝置的一端與所述加熱電極電連接，所述電加熱裝置的另一端與所述正極和所述負(fù)極中的一個(gè)電連接。

可選地，所述加熱電極包括2個(gè)，所述電加熱裝置的兩端分別與兩個(gè)所述加熱電極電連接。

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

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池包，通過采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池單體，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，可靠性高、加熱效果好等特點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述加熱電極包括1個(gè)，所述電加熱裝置的一端與所述加熱電極電連接，所述電加熱裝置的另一端與所述正極和所述負(fù)極中的一個(gè)電連接，所述正極和所述負(fù)極中的所述一個(gè)與所述加熱電極之間設(shè)置有加熱電路。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述加熱電極包括2個(gè)，所述電加熱裝置的兩端分別與兩個(gè)所述加熱電極電連接，兩個(gè)所述加熱電極之間設(shè)置有加熱電路。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電池單體具有充放電電路，所述充放電電路與所述加熱電路為彼此獨(dú)立的兩個(gè)電路。

可選地，所述加熱電路上設(shè)置有電源和開關(guān)，所述開關(guān)由電池管理系統(tǒng)控制開閉。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的示例，所述電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成根據(jù)所述電池單體的溫度控制所述開關(guān)打開和關(guān)閉。

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

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛，通過采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池包，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，可靠性高、加熱效果好等特點(diǎn)。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)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)明一個(gè)實(shí)施例的電池單體的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的電池單體的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池包的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例的電池包的示意圖。

附圖標(biāo)記：

100：電池單體；

10：殼體；11：腔室；12：正極；13：負(fù)極；

20：加熱電極；21：電加熱裝置

30：卷芯；31：正極極片；32：負(fù)極極片；33：隔膜；

200:電池包；210：電池管理系統(tǒng)；220：電源；230：開關(guān)；201：密封殼體；202：電池模組。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(shí)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(shí)施例的電池單體100，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10所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池單體100包括殼體10、電極、電芯和電加熱裝置21。

電極包括正極12和負(fù)極13，正極12和負(fù)極13均設(shè)在殼體10上，通過將電極的正極12和負(fù)極13與外接負(fù)載相連，可以實(shí)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(shè)在殼體10的腔室11內(nèi)，同時(shí)，電加熱裝置21設(shè)在殼體10的內(nèi)部，這樣通過對電加熱裝置21進(jìn)行通電即可以實(shí)現(xiàn)電加熱裝置21升溫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對殼體10內(nèi)電芯等部件的直接加熱作用，這種直接加熱方式提高了加熱效率，使電加熱裝置21的熱量迅速傳導(dǎo)至電芯，電芯溫升快且均勻，達(dá)到提高電池單體100化學(xué)反應(yīng)效率、增大放電電量的目的。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池單體100，通過在殼體10內(nèi)部設(shè)置電加熱裝置21，利用電加熱裝置21直接電芯進(jìn)行加熱，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，相比于外部加熱的方式，對電池單體100內(nèi)部的加熱效率高且升溫快。

如圖1-圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為便于對殼體10內(nèi)部的電加熱裝置21進(jìn)行通電以實(shí)現(xiàn)加熱作用，電池單體100還包括加熱電極20，加熱電極20與電加熱裝置21電連接，并且加熱電極20的至少一部分伸出殼體10，由此，用戶可以通過加熱電極20的伸出部分與外部電源220電連接以實(shí)現(xiàn)對電加熱裝置21的供電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電加熱裝置21發(fā)熱、放熱，達(dá)到加熱電芯的目的。

在本發(fā)明的一個(gè)可選示例中，電加熱裝置21為ptc加熱片，這樣利用ptc加熱片通電后發(fā)熱的特性，可以實(shí)現(xiàn)對電池單體100內(nèi)部的電芯的加熱作用，而且可以降低制造成本、更換方便。

如圖1-圖2，在本發(fā)明的一個(gè)示例中，加熱電極20設(shè)在殼體10的下端且沿豎直方向向下伸出殼體10，正極12和負(fù)極13設(shè)在殼體10上端，從而使得加熱電極20與正極12和負(fù)極13相對設(shè)置，進(jìn)而避免接線時(shí)線路纏繞、便于簡化線路。當(dāng)然，加熱電極20也可以設(shè)置為與正極12和負(fù)極13同側(cè)或其他位置，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是可以理解的。

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(fù)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21被構(gòu)造成曲折彎道狀結(jié)構(gòu)，例如，在圖1所示示例中，電加熱裝置21大致形成為s狀結(jié)構(gòu)，在圖2所示示例中，電加熱裝置21大致形成為m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21的電阻以及加熱面積，提高電加熱裝置21的加熱效率。

進(jìn)一步地，如圖4所示，電加熱裝置21可以設(shè)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21可以設(shè)在相鄰的兩個(gè)卷芯30之間，或者如圖8所示，電加熱裝置21可以設(shè)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21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21大致被構(gòu)造成包圍相鄰兩個(gè)卷芯30的s形結(jié)構(gòu)。

這樣可以使得電加熱裝置21與卷芯30本身相互獨(dú)立，從而使得用戶可以通過對加熱電極20通電，進(jìn)而間接實(shí)現(xiàn)電加熱裝置21的通電，實(shí)現(xiàn)對電芯內(nèi)部的加熱目的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選示例，如圖1所示，加熱電極20為1個(gè)，加熱電極20可以與負(fù)極13相對設(shè)置，電加熱裝置21的一端與加熱電極20電連接，電加熱裝置21的另一端與正極12電連接，從而使得用戶通過將電源220與加熱電極20和正極12電連接以實(shí)現(xiàn)對電加熱裝置21進(jìn)行通電，使得電加熱裝置21通電后產(chǎn)生熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電芯的加熱，而且，通過利用電池單體100的工作電極，也可以有效地簡化電池的整體結(jié)構(gòu)，降低制造成本，方便用戶使用。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)可選示例，如圖2所示，加熱電極20為2個(gè)，兩個(gè)加熱電極20可以分別與正極12和負(fù)極13相對設(shè)置，電加熱裝置21的兩端分別與兩個(gè)加熱電極20電連接，從而使得用戶通過將電源220與加熱電極20電連接，進(jìn)而對電加熱裝置21進(jìn)行通電，使得電加熱裝置21通電后產(chǎn)生熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電芯的加熱，此時(shí)，加熱電極20與電池單體100的工作電極分別獨(dú)立設(shè)置，電池單體100的工作電路與加熱電路相互獨(dú)立，二者之間互不影響，增大電池單體100使用的可靠性。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)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(gè)電池單體100并置組裝成電池模組202，多個(gè)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。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池包200，通過采用根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的電池單體100，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，可靠性高、加熱效果好等特點(diǎn)。

如圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，正極12和負(fù)極13中的一個(gè)與加熱電極20之間設(shè)置加熱電路，例如，在圖1所示示例中，加熱電極20與正極12之間可以設(shè)置加熱電路以實(shí)現(xiàn)對電加熱裝置21的通斷電。

如圖2-圖3所示，通過在兩個(gè)加熱電極20之間設(shè)置加熱電路即可以實(shí)現(xiàn)對電加熱裝置21的通斷電。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的示例，電池單體100具有充放電電路，充放電電路與加熱電路彼此之間相互獨(dú)立，這樣，電池包200的充放電電路與加熱電路之間互不影響，可以有效地提高電池包200的整體安全性及可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的可選示例，加熱電路上設(shè)有電源220和開關(guān)230，開關(guān)230通過電池管理系統(tǒng)210控制。

當(dāng)電池單體100內(nèi)部溫度較低時(shí)，用戶可以通過電池管理系統(tǒng)210控制開關(guān)230閉合，從而接通加熱電路，使得電加熱裝置21產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)對電池單體100的加熱。

當(dāng)電池單體100內(nèi)部溫度達(dá)到電池單體100適宜的工作溫度時(shí)，用戶可以通過電池管理系統(tǒng)210控制開關(guān)230打開，從而斷開加熱電路。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的示例，為增強(qiáng)電池包200的自動(dòng)控制性能以及安全性，將電池管理系統(tǒng)210構(gòu)造為根據(jù)電池單體100溫度控制開關(guān)230打開或關(guān)閉，并且將電池管理系統(tǒng)210的預(yù)設(shè)溫度設(shè)置為電池單體100適宜的工作溫度，從而使得電池單體100內(nèi)部溫度低于電池單體100適宜的工作溫度時(shí)，電池管理系統(tǒng)210控制開關(guān)230接通，加熱電路實(shí)現(xiàn)對電池單體100的電芯內(nèi)部的加熱；當(dāng)電池單體100內(nèi)部溫度達(dá)到適宜的工作溫度時(shí)，電池管理系統(tǒng)210控制開關(guān)230自動(dòng)斷開，從而停止加熱，保證電池單體100的安全性。

下面參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明第三方面實(shí)施的車輛。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛，通過采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池包200，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電池包200自加熱且可靠性高等特點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)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(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細(xì)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(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)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(gè)元件內(nèi)部的連通。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(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)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(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)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(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)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(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。