本發明屬于化學電源領域，涉及一種電池的加熱技術，特別是使用納米碳晶加熱片進行加熱的電池技術。
背景技術：
能源匱乏和環境污染的雙重壓力助推了化學能源技術的快速發展，目前，電池已成為電動汽車、手機、電動工具等用電產品的心臟，其性能好壞直接影響著用電產品的使用效果。鋰離子電池以其能量密度高、循環壽命廠、環境友好等優點，已經成為用電產品的首選電池。
然而，低溫環境下鋰離子電池由于材料電導率、化學反應速率下降，導致放電功率和放電效率嚴重下降，進一步導致了用電電子產品性能的大幅度下降，甚至是無法使用。例如，冬天，電動汽車續航里程和放電功率明顯下降，又例如手機在低溫地區外面使用時，待機時間明顯減少。更加糟糕的是，在低溫環境下，對鋰離子電池進行充電非常困難，低溫環境下充電產生的副反應導致金屬鋰在負極表面沉積，加速電池壽命衰減，甚至有可能刺破隔膜，引起鋰離子電池內部短路，最終導致熱失控的安全事故。
所以，需要通過設計盡量避免鋰離子電池在低溫條件下的使用，對鋰離子電池進行加熱，提高鋰離子電池的實際工作溫度，是當前解決問題的主要方法。根據熱量的產生位置，可以將加熱技術分成兩種，一種是外部加熱，即在電芯外部使用加熱源進行加熱。例如，在電池模組/系統層級設計PTC加熱片、吹熱風、使用有機加熱硅油等。另外一種是內部加熱，即在電芯內部進行加熱。例如，給電芯施加交流電流或者直流電流等。以上兩種加熱方式，現有的加熱方法都存在弊端，外部加熱效率低，給電芯施加交流電流或直流電流的方法尚無法預估對電池性能和壽命帶來的影響。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提出一種納米碳晶加熱電池，能夠實現使用外部電源在電芯內部進行加熱。
為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：在不改變電芯原有部件設計的前提下，在電芯內部設計一組納米碳晶加熱裝置，主要由納米碳晶加熱片、加熱極耳組成。在電芯進行組裝時，電池芯與正負極構建成為電池的工作電路；納米碳晶加熱片、加熱電極構建成為電池的加熱電路。使用電池殼將以上兩個電路同時封裝在電芯內部。
在上述的電池芯制作上，不限定電池芯的材料類型，可以是鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、全固態鋰離子電池等。也不限定電池芯的材料體系，對于鋰離子電池而言，可以是鈷酸鋰電池、三元材料電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等任何體系。
在上述的納米碳晶加熱裝置中，納米碳晶加熱片主要屬于一種高分子聚合物熱敏電阻材料，主要由聚乙烯、聚丙烯、增塑劑以及導電粒子等材料按照一定的比例混合后，加工成一定厚度的薄膜狀材料。納米碳晶加熱片可以根據調整配方，設計成為電阻隨溫度范圍變化明顯的材料，由此達到當溫度升高到一定程度時，加熱功率自動調整，最終自動實現關閉的目的。在納米碳晶加熱片中設計兩個供電終端作為加熱電極，加熱電極的大小根據加熱功率的需求進行設計，當加熱功率較小時，加熱電極可以設計較小的截面積，當加熱功率較大時，加熱電極設計成較大的截面積。
上述的電池芯和納米碳晶加熱片的相對位置可以根據需要進行調整，納米碳晶加熱片可以放在電池芯的一側、兩側(2個以上納米碳晶加熱片)、中間(卷繞工藝卷芯中間) 。
本發明的有益效果在于：
本發明使用納米碳晶加熱片作為電池加熱材料，其內阻能夠根據溫度變化進行大范圍的階躍性變化，從而能夠自動調節加熱功率的大小，安全性較好。本發明將加熱電路封裝在電芯內部，加熱電路直接給工作電路進行加熱，加熱效果優良。本發明將加熱電路和工作電路設計成相互獨立，能夠實現工作和加熱兩不耽誤。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結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是本發明第一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，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，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“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。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”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，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
參照下面的描述和附圖，將清楚本發明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發明的實施例的原理的一些方式，但是應當理解，本發明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發明的實施例包括落入所附加權利要求書的精神和內涵范圍內的所有變化、修改和等同物。
以下結合附圖描述根據本發明實施例的一種納米碳晶加熱電池。
圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。本實施例為鋰離子軟包裝電池，其中1是電池芯、2是工作電極、3是鋁塑膜、4是加熱電極、5是納米碳晶加熱片、6是整個電芯。
電池芯1和工作電極2構建成工作電路，電池充放電時，由該工作電路作為負載或者電源對外進行工作。納米碳晶加熱片5和加熱電極4構建成加熱電路，低溫環境下需要加熱時，外部供電電源與加熱電極4相連，通過在納米碳晶加熱片5上產生電流發熱。工作電極2和加熱電極4都使用鋁塑軟包電池常用的極耳膠工藝與鋁塑膜3進行封裝，保證電芯的密封性。