自加熱電池及終端設備的制作方法

本發明涉及鋰離子電池領域，特別是涉及一種自加熱電池及終端設備。

背景技術：

鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液等組成。鋰離子電池工作時，鋰離子以電解液為載體，在正負極之間移動，以實現電池的充放電。當溫度很低時，鋰離子的遷移速率會變慢，導致充電時大量析鋰或者放電時容量損失很大。為了保證電池的使用壽命，一般都會對電池的使用溫度加以限制。目前，鋰離子電池的充電溫度限制在0～60℃，放電溫度限制在-20～60℃。如果遇上極端低溫，比如-20℃，此時電池放電容量衰減很大，一個充滿電的電池只能放出不到5％的電量，嚴重影響電池的正常使用。因此，為了提高用戶在低溫下的使用體驗，需要想辦法讓電池的溫度保持在0℃以上。

為了解決上述問題，其中一種較好的解決方案是自加熱電池，該種自加熱電池的結構如下：電池正負極片經卷繞工藝或疊片工藝制成卷芯，在卷芯的單側外表面或兩側外表面放置一層很薄的半導體制熱片，半導體制熱片與極片之間用隔膜隔離開，半導體制熱片的尺寸與卷芯相等或略小。半導體制熱片引出兩個極耳，其中一個極耳與電芯負極耳焊接在一起，另一個極耳與電芯正極耳在電芯體外通過開關電路連接。當外部開關閉合以后，電流流過半導體制熱片，半導體制熱片開始制熱，為電池提供熱量，當電池溫度上升到一定值時，系統控制開關斷開，終止制熱。該種自加熱電池可以很好的解決電池在低溫環境下的充放電問題。

但是，上述自加熱電池存在一個安全隱患：如果開關故障，閉合之后無法斷開，這時候半導體制熱片會持續制熱，導致電池溫度不斷升高，當溫度超過電池的安全使用溫度范圍時，電池就可能發生安全事故，比如起火、爆炸等。

技術實現要素：

本發明提供一種自加熱電池及終端設備，能夠解決現有技術存在的自加熱電池容易發生電池溫度過高而導致安全事故的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種自加熱電池，該自加熱電池包括電芯、制熱件和保險件；所述電芯包括電芯正極和電芯負極，所述電芯正極上設有電芯正極耳，所述電芯負極上設有電芯負極耳，所述電芯正極和所述電芯負極之間通過隔膜進行電隔離；制熱件設置在所述電芯正極和/或所述電芯負極的外側，并通過隔膜與電芯正極和/或所述電芯負極電隔離，所述制熱件包括第一極耳和第二極耳，所述第一極耳與電芯正極耳連接，所述第二極耳與所述電芯負極耳連接，所述制熱件用于對所述電池進行加熱；保險件串聯在所述制熱件與所述電芯之間，所述保險件用于在電池溫度高于所述保險件的閾值溫度時，斷開所述制熱件和所述電芯之間的連接，以使所述制熱件停止加熱。

其中，所述保險件直接與所述第一極耳或者第二極耳連接。

其中，所述保險件直接與所述電芯正極耳或者電芯負極耳連接。

其中，所述自加熱電池還包括開關，所述開關串聯在所述制熱件和所述電芯之間，以接通或者斷開所述制熱件和所述電芯之間的連接。

其中，電池的負載并聯于所述開關和所述制熱件。

其中，所述開關串聯在所述第一極耳與所述電芯正極耳之間，所述第二極耳與所述電芯負極耳直接焊接在一起。

其中，所述制熱件為半導體制熱片。

其中，所述保險件為溫度保險絲。

其中，所述溫度保險絲為薄型溫度保險絲。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種終端設備，該終端設備包括上述自加熱電池。

本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明通過在制熱件與電芯之間串聯保險件，保險件通過感知電池溫度，當電池溫度上升到保險件的閾值時，保險件斷開制熱件和電芯之間的連接，從而切斷電路，以使所述制熱件停止加熱，以終止制熱，避免電池溫度持續升高所帶來的安全隱患，減少自加熱電池因溫度過高導致的安全事故，提高自加熱電池及終端設備的可靠性和安全性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明第一實施例提供的自加熱電池的結構示意圖；

圖2是本發明第一實施例提供的自加熱電池的工作電路圖；

圖3是本發明第二實施例提供的自加熱電池的結構示意圖；

圖4是本發明第二實施例提供的自加熱電池的工作電路圖；

圖5是本發明第三實施例提供的自加熱電池的結構示意圖；

圖6是本發明第三實施例提供的自加熱電池的工作電路圖；

圖7是本發明實施例提供的終端設備的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1和圖2，圖1是本發明第一實施例提供的自加熱電池的結構示意圖；圖2是本發明第一實施例提供的自加熱電池的工作電路圖。

本實施例的自加熱電池包括電芯11、制熱件13和保險件15，其中，制熱件13與電芯11連接，保險件15則串聯在制熱件13和電芯11之間。

具體而言，所述電芯11包括電芯正極110和電芯負極112，電芯正極110上設有電芯正極耳111，電芯負極112上設有電芯負極耳113，所述電芯正極110和電芯負極112之間通過隔膜17進行電隔離。

制熱件13設置在所述電芯正極110和/或所述電芯負極112的外側，并通過隔膜17與電芯正極110和/或所述電芯負極112進行電隔離，所述制熱件13包括第一極耳130和第二極耳132，所述第一極耳130與電芯正極耳111連接，所述第二極耳132與所述電芯負極耳113連接，所述制熱件13用于對所述電池進行加熱。

保險件15串聯在所述制熱件13與所述電芯11之間，所述保險件15用于在電池溫度高于所述保險件15的閾值溫度時，斷開所述制熱件13和所述電芯11之間的連接，以使所述制熱件13停止加熱。

區別于現有技術，本發明通過在制熱件13與電芯11之間串聯保險件15，保險件15通過感知電池溫度，當電池溫度上升到保險件15的閾值時，保險件15斷開制熱件13和電芯11之間的連接，從而切斷電路，以使所述制熱件13停止加熱，以終止制熱，避免電池溫度持續升高所帶來的安全隱患，減少自加熱電池因溫度過高導致的安全事故，提高自加熱電池及終端設備的可靠性和安全性。

舉例而言，本實施例的制熱件13包括一片半導體制熱片，制熱件13設置在電芯正極110的外側。當然，在其它一些實施例中，制熱件13還可以設置在電芯負極112的外側。或者，也可以設置兩片半導體制熱片，分別設置在電芯正極110和電芯負極112的外側。

保險件15為溫度保險絲，例如，薄型溫度保險絲，其用低熔點合金連接回路，低熔點合金周圍包裹助熔樹脂，低熔點合金與金屬導片連接，并被塑料材料所密封。當電池內部或外部產生短路或其它原因導致電池內部溫度升高至一定水平，緊貼著電芯11的溫度保險絲就會快速熔斷，從而切斷電池的外部回路，防止電池爆炸，產生人身傷害事件。由于手持式電子設備需要越來越便攜，所以溫度保險絲的尺寸也就需要越小越好，越薄越好。目前最薄的溫度保險絲可做到0.65mm厚，寬度可以做到2.7mm。溫度保險絲的內阻也很小，只有8mΩ左右，待機狀態的功耗很小，可以大大增加鋰離子電池的待機時間。

具體地，薄型溫度保險絲可以是98℃和92℃的薄型溫度保險絲，在1℃/分的升溫速度下，98℃薄型溫度保險絲的熔斷溫度為94±4，92℃薄型溫度保險絲的熔斷溫度為89+3/-4，即85℃～92℃。

本實施例的溫度保險絲感知電池的溫度，當電池的溫度上升到溫度保險絲的閾值時，溫度保險絲熔斷，從而切斷電路，使制熱終止。當然，在其它一些實施例中，保險件15還可以是自恢復溫度保險絲。

本實施例中，第二極耳132與電芯負極耳113直接連接，例如第二極耳132與電芯負極耳113通過焊接的方式直接連接在一起。保險件15直接與第一極耳130連接，負載19并聯于制熱件13和保險件15，當保險件15熔斷之后，只會造成制熱電路中斷，電池的自加熱功能喪失，電池依然可以對負載供電。

可以理解地，在其它一些實施例中，保險件15也可以直接與第二極耳132連接。

請參閱圖3和圖4，圖3是本發明第二實施例提供的自加熱電池的結構示意圖；圖4是本發明第二實施例提供的自加熱電池的工作電路圖。

本實施例的自加熱電池包括電芯21、制熱件23、保險件25和開關22，其中，制熱件23與電芯21連接，保險件25則串聯在制熱件23和電芯21之間，開關22串聯在制熱件23和電芯21之間。

具體而言，所述電芯21包括電芯正極210和電芯負極212，電芯正極210上設有電芯正極耳211，電芯負極212上設有電芯負極耳213，所述電芯正極耳211和所述電芯負極耳213之間通過隔膜27進行電隔離。

制熱件23設置在所述電芯正極210的外側，并通過隔膜27與電芯正極210電隔離，所述制熱件23包括第一極耳230和第二極耳232，所述第一極耳230與電芯正極耳211連接，所述第二極耳232與所述電芯負極耳213連接，所述制熱件23用于對所述電池進行加熱。本實施例的制熱件23為半導體制熱片。

保險件25串聯在所述制熱件23與所述電芯21之間，所述保險件25用于在電池溫度高于所述保險件25的閾值溫度時，斷開所述制熱件23和所述電芯21之間的連接，以使所述制熱件23停止加熱。本實施例的保險件25為溫度保險絲。

開關22用以接通或者斷開所述制熱件23和所述電芯21之間的連接，以控制是否對電池進行加熱。電池的負載29并聯于所述開關22和所述制熱件23。

具體而言，本實施例的保險件25直接與第一極耳230連接，負載29并聯與制熱件23、保險件25和開關22。因此，當保險件25熔斷之后，只會造成制熱電路中斷，電池的自加熱功能喪失，電池依然可以對負載供電。可以理解地，在其它一些實施例中，保險件25也可以直接與第二極耳232連接。

本實施例的工作原理如下：

當外界環境溫度很低時，系統檢測到電池溫度低于設定值時，控制圖4中的開關22閉合，電流流過制熱件23，制熱件23開始制熱，電池溫度上升。當溫度升高到臨界值時，開關22斷開，以達到終止加熱的目的。如果此時開關22故障，無法切斷電路，此時制熱件23會一直持續制熱，電池溫度會繼續上升。當溫度上升到保險件25的閾值時，保險件25熔斷，切斷制熱電路，制熱件23終止制熱，從而避免電池溫度持續升高帶來的安全隱患。

請參閱圖5和圖6，圖5是本發明第三實施例提供的自加熱電池的結構示意圖；圖6是本發明第三實施例提供的自加熱電池的工作電路圖。

本實施例的自加熱電池包括電芯31、制熱件33、保險件35和開關32，其中，制熱件33與電芯31連接，保險件35則串聯在制熱件33和電芯31之間，開關32串聯在制熱件33和電芯31之間。

具體而言，所述電芯31包括電芯正極310和電芯負極312，電芯正極310上設有電芯正極耳311，電芯負極312上設有電芯負極耳313，所述電芯正極耳311和所述電芯負極耳313之間通過隔膜37進行電隔離。

制熱件33設置在所述電芯正極310的外側，并通過隔膜37與電芯正極310電隔離，所述制熱件33包括第一極耳330和第二極耳332，所述第一極耳330與電芯正極耳311連接，所述第二極耳332與所述電芯負極耳313連接，所述制熱件33用于對所述電池進行加熱。本實施例的制熱件33為半導體制熱片。

保險件35串聯在所述制熱件33與所述電芯31之間，所述保險件35用于在電池溫度高于所述保險件35的閾值溫度時，斷開所述制熱件33和所述電芯31之間的連接，以使所述制熱件33停止加熱。本實施例的保險件35為溫度保險絲。

開關32用以接通或者斷開所述制熱件33和所述電芯31之間的連接，以控制是否對電池進行加熱。電池的負載39并聯于所述開關32和所述制熱件33。

本實施例的保險件35直接與電芯正極耳311連接，負載39并聯于制熱件33和開關32，并與保險件35串聯，當電芯溫度過高時，保險件35熔斷，同時終止制熱和對外輸出，在這種情況下，該電池的壽命也就結束了。當然，在其它一些實施例中，保險件35也可以直接與電芯負極耳313連接。

本實施例的工作原理如下：

當外界環境溫度很低時，系統檢測到電池溫度低于設定值時，控制圖6中的開關32閉合，電流流過制熱件33，制熱件33開始制熱，電池溫度上升。當溫度升高到臨界值時，開關32斷開，以達到終止加熱的目的。如果此時開關32故障，無法切斷電路，此時制熱件33會一直持續制熱，電池溫度會繼續上升。當溫度上升到保險件35的閾值時，保險件35熔斷，切斷電池電路，制熱件33終止制熱，從而避免電池溫度持續升高帶來的安全隱患，同時，電芯31終止為負載39供電。

值得一提的是，上述實施例均以第二極耳與電芯負極耳焊接在一起，開關連接在第一極耳與電芯正極耳之間為例來對本發明進行詳細說明。而在其它一些實施例中，開關還可以連接在第二極耳與電芯負極耳之間，而第一極耳與電芯正極耳直接焊接在一起。

如圖7所示，圖7是本發明實施例提供的終端設備的結構示意圖。本實施例的終端設備包括設備本體40和上述任一實施例所述的自加熱電池41，其中，自加熱電池41與設備本體40連接，并為設備本40供電。

綜上所述，本發明能在電池溫度持續升高至過高時停止對電池加熱，從而減少自加熱電池因溫度過高導致的安全事故，提高自加熱電池及終端設備的可靠性和安全性。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。