本技術涉及電池，尤其是涉及一種單體電池、電池堆、燃料電池發(fā)動機和車輛。

背景技術：

1、隨著新能源行業(yè)的不斷發(fā)展，燃料電池，尤其是質子交換膜燃料電池(pemfcs)，憑借其清潔和高能量轉換率而得到了廣泛的應用，特別是在交通、固定、輔助和便攜式系統(tǒng)中。然而，冷起動問題仍然是限制其大規(guī)模商業(yè)應用的主要障礙之一。在冷起動過程中，由于氫氧化學反應的進行，產生的水會凍結成冰，一方面占據多孔電極的孔隙，另一方面結冰產生的冰晶容易刺破質子交換膜，從而導致起動過程中的困難甚至損壞膜電極。因此，有待改進。

技術實現思路

1、本實用新型提出了一種單體電池，所述單體電池具有冷啟動效率高的優(yōu)點。

2、本實用新型還提出了一種具有上述單體電池的電池堆。

3、本實用新型還提出了一種具有上述電池堆的燃料電池發(fā)動機。

4、本實用新型還提出了一種具有上述燃料電池發(fā)動機的車輛。

5、根據本實用新型第一方面實施例的單體電池，包括：沿第一方向層疊設置的陽極板和陰極板；膜電極，所述膜電極層疊設置于所述陽極板與所述陰極板之間；電加熱模塊，所述電加熱模塊設于所述陽極板與所述陰極板之間。

6、根據本實用新型第一方面實施例的單體電池，電加熱模塊設于陽極板與陰極板之間，通過開啟電加熱模塊可以避免單體電池內部結冰，從而可以較好地提升單體電池在低溫環(huán)境下的冷啟動效率以及單體電池在低溫環(huán)境下使用的安全性。此外，電加熱模塊可以同時加熱陽極板和陰極板，從而可以提升對單體電池整體的加熱效率，同時可以減少電加熱模塊的數量，利于降低單體電池的成本并控制單體電池的尺寸。

7、根據本實用新型的一些實施例，還包括沿第一方向層疊設置于陽極板與陰極板之間的第一邊框膜和第二邊框膜，所述膜電極以及所述電加熱模塊均位于所述第一邊框膜和所述第二邊框膜之間。

8、根據本實用新型的一些實施例，所述陰極板朝向所述膜電極的一側形成依次連通的第一進氣分配區(qū)、第一反應區(qū)和第一排氣分配區(qū)，所述第一反應區(qū)與所述膜電極沿所述第一方向相對設置，所述電加熱模塊的至少部分與所述第一進氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置。

9、根據本實用新型的一些實施例，所述陽極板朝向所述膜電極的一側形成依次連通第二進氣分配區(qū)、第二反應區(qū)和第二排氣分配區(qū)，所述第二反應區(qū)與所述膜電極沿所述第一方向相對設置，所述電加熱模塊的至少部分與所述第二進氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置。

10、根據本實用新型的一些實施例，所述第一進氣分配區(qū)與所述第二排氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置，所述第二進氣分配區(qū)與所述第一排氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置，所述電加熱模塊至少具有位于所述第一進氣分配區(qū)與所述第二排氣分配區(qū)之間以及位于所述第二進氣分配區(qū)與所述第一排氣分配區(qū)之間的兩部分。

11、根據本實用新型的一些實施例，所述電加熱模塊至少包括位于所述第一進氣分配區(qū)與所述第二排氣分配區(qū)之間的第一電加熱件和位于所述第二進氣分配區(qū)與所述第一排氣分配區(qū)之間的第二電加熱件，所述第一電加熱件和所述第二電加熱件相互獨立設置。

12、根據本實用新型的一些實施例，所述第一電加熱件和所述第二電加熱件均為電熱膜。

13、根據本實用新型的一些實施例，所述第一進氣分配區(qū)、所述第二進氣分配區(qū)、所述第一排氣分配區(qū)以及所述第二排氣分配區(qū)在參考面上的投影均位于所述電加熱模塊在所述參考面上的投影內，所述參考面垂直于所述第一方向。

14、根據本實用新型的一些實施例，所述電加熱模塊位于所述膜電極的外周側。

15、根據本實用新型的一些實施例，所述電加熱模塊與所述膜電極相抵。

16、根據本實用新型第二方面實施例的電池堆，包括：多個串聯(lián)的上述單體電池。

17、根據本實用新型第二方面實施例的電池堆，電加熱模塊設于陽極板與陰極板之間，通過開啟電加熱模塊可以避免單體電池內部結冰，從而可以較好地提升單體電池在低溫環(huán)境下的冷啟動效率以及單體電池在低溫環(huán)境下使用的安全性。此外，電加熱模塊可以同時加熱陽極板和陰極板，從而可以提升對單體電池整體的加熱效率，同時可以減少電加熱模塊的數量，利于降低單體電池的成本并控制單體電池的尺寸。

18、根據本實用新型第三方面實施例的燃料電池發(fā)動機，包括：上述電池堆。

19、根據本實用新型第三方面實施例的燃料電池發(fā)動機，電加熱模塊設于陽極板與陰極板之間，通過開啟電加熱模塊可以避免單體電池內部結冰，從而可以較好地提升單體電池在低溫環(huán)境下的冷啟動效率以及單體電池在低溫環(huán)境下使用的安全性。此外，電加熱模塊可以同時加熱陽極板和陰極板，從而可以提升對單體電池整體的加熱效率，同時可以減少電加熱模塊的數量，利于降低單體電池的成本并控制單體電池的尺寸。

20、根據本實用新型第四方面實施例的車輛，包括：上述燃料電池發(fā)動機。

21、根據本實用新型第四方面實施例的車輛，電加熱模塊設于陽極板與陰極板之間，通過開啟電加熱模塊可以避免單體電池內部結冰，從而可以較好地提升單體電池在低溫環(huán)境下的冷啟動效率以及單體電池在低溫環(huán)境下使用的安全性。此外，電加熱模塊可以同時加熱陽極板和陰極板，從而可以提升對單體電池整體的加熱效率，同時可以減少電加熱模塊的數量，利于降低單體電池的成本并控制單體電池的尺寸。

22、本實用新型的附加方面和優(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，或通過本實用新型的實踐了解到。

技術特征：

1.一種單體電池，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，還包括沿第一方向層疊設置于陽極板與陰極板之間的第一邊框膜和第二邊框膜，所述膜電極以及所述電加熱模塊均位于所述第一邊框膜和所述第二邊框膜之間。

3.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，所述陰極板朝向所述膜電極的一側形成依次連通的第一進氣分配區(qū)、第一反應區(qū)和第一排氣分配區(qū)，所述第一反應區(qū)與所述膜電極沿所述第一方向相對設置，所述電加熱模塊的至少部分與所述第一進氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置。

4.根據權利要求3所述的單體電池，其特征在于，所述陽極板朝向所述膜電極的一側形成依次連通第二進氣分配區(qū)、第二反應區(qū)和第二排氣分配區(qū)，所述第二反應區(qū)與所述膜電極沿所述第一方向相對設置，所述電加熱模塊的至少部分與所述第二進氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置。

5.根據權利要求4所述的單體電池，其特征在于，所述第一進氣分配區(qū)與所述第二排氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置，所述第二進氣分配區(qū)與所述第一排氣分配區(qū)沿所述第一方向相對設置，所述電加熱模塊至少具有位于所述第一進氣分配區(qū)與所述第二排氣分配區(qū)之間以及位于所述第二進氣分配區(qū)與所述第一排氣分配區(qū)之間的兩部分。

6.根據權利要求5所述的單體電池，其特征在于，所述電加熱模塊至少包括位于所述第一進氣分配區(qū)與所述第二排氣分配區(qū)之間的第一電加熱件和位于所述第二進氣分配區(qū)與所述第一排氣分配區(qū)之間的第二電加熱件，所述第一電加熱件和所述第二電加熱件相互獨立設置。

7.根據權利要求6所述的單體電池，其特征在于，所述第一電加熱件和所述第二電加熱件均為電熱膜。

8.根據權利要求5所述的單體電池，其特征在于，所述第一進氣分配區(qū)、所述第二進氣分配區(qū)、所述第一排氣分配區(qū)以及所述第二排氣分配區(qū)在參考面上的投影均位于所述電加熱模塊在所述參考面上的投影內，所述參考面垂直于所述第一方向。

9.根據權利要求1所述的單體電池，其特征在于，所述電加熱模塊位于所述膜電極的外周側。

10.根據權利要求9所述的單體電池，其特征在于，所述電加熱模塊與所述膜電極相抵。

11.一種電池堆，其特征在于，包括：

12.一種燃料電池發(fā)動機，其特征在于，包括：根據權利要求11所述的電池堆。

13.一種車輛，其特征在于，包括：根據權利要求12所述的燃料電池發(fā)動機。

技術總結
本技術公開了一種單體電池、電池堆、燃料電池發(fā)動機和車輛，單體電池包括：沿第一方向層疊設置的陽極板和陰極板、膜電極和電加熱模塊，膜電極層疊設置于陽極板與陰極板之間，電加熱模塊設于陽極板與陰極板之間。根據本技術的單體電池，通過開啟電加熱模塊可以避免單體電池內部結冰，從而可以較好地提升單體電池在低溫環(huán)境下的冷啟動效率以及單體電池在低溫環(huán)境下使用的安全性。此外，電加熱模塊可以同時加熱陽極板和陰極板，從而可以提升對單體電池整體的加熱效率，同時可以減少電加熱模塊的數量，利于降低單體電池的成本并控制單體電池的尺寸。

技術研發(fā)人員：杜家坤,陳泓,江梟梟,廖乾暢,李鈺懷,占文鋒
受保護的技術使用者：廣州汽車集團股份有限公司
技術研發(fā)日：20240523
技術公布日：2025/4/28