一种锂电池在低温下的保温方法及保温装置与流程

本发明属于电池充放电领域，尤其是涉及一种锂电池在低温下的保温方法及保温装置。

背景技术：

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，由于其出色的性能被广泛应用于日用电子产品电源。其适用温度为-20℃～40℃。锂电池在低温下实际放电性能远远低于常温下的放电性能，而且是随着温度下降而下降。一般在-20℃时，放电能力仅为室温下的10％～20％，在-30℃时，放电能力仅剩2％左右。同时锂电池在低温充电过程中极易导致锂离子在负极析出，产生锂金属结晶，即“锂晶枝”现象。“锂晶枝”的生成会使电池的隔膜破裂而导致电池内部正负极短路，产生安全问题。同时，锂金属会和电解液反应，使电池活性减低，加快电池寿命的衰减。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种锂电池在低温下的保温方法，以解决锂离子电池低温充电困难的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂电池在低温下的保温方法，包括

步骤一：智能温控系统检测锂电池的环境温度，并设定温度的上限值和下限值；

步骤二：当所述锂电池的环境温度低于所述下限值时，所述智能温控系统通过电加热的方式给所述锂电池的加热层加热；当所述锂电池的环境温度达到所述上限值时，所述智能温控系统停止给所述锂电池的加热层加热，使所述锂电池的温度保持在设定范围内，实现外界环境低温下的正常充放电。

相对于现有技术，本发明所述的锂电池在低温下的保温方法具有以下优势：

(1)本发明所述的锂电池在低温下的保温方法，通过电加热的方式使锂离子电池能够在低温下实现正常的充放电，扩大了锂电池的应用温度范围，解决了锂离子电池低温充电困难的问题。

本发明的另一目的在于提出一种锂电池在低温下的保温装置，以提供一种能在外界低温环境下，保证锂电池正常充放电的保温装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种锂电池在低温下的保温装置，包括锂电池、绝缘层、加热层、保温层、外壳和智能温控系统，所述锂电池的外表面自内向外依次设置所述绝缘层、所述加热层、所述保温层和所述外壳，所述智能温控系统包括温度传感器及其连接的控制电路，所述温度传感器安装在所述加热层外侧，所述加热层与所述控制电路连接。

进一步的，所述加热层为石墨烯发热薄膜。

进一步的，所述温度传感器为NTC温度传感器，其量程为-40℃～200℃。

进一步的，所述绝缘层的材质为防腐蚀的工程塑料。

进一步的，所述保温层的材质为无机隔离保温材料。

进一步的，所述外壳可为铝制外壳或塑料外壳。

进一步的，所述锂电池的可控温度范围为-20℃～40℃。

进一步的，所述控制电路包括电磁开关U1、稳压器U2和运算放大器U3，所述控制电路的输入端IN-L分别连接至所述稳压器U2的VOUT端、所述电磁开关U1的第一端，所述电磁开关U1的第二端连接至所述控制电路的输出端OUT-L，所述稳压器的VIN端经电阻R5连接至所述运算放大器U3的负输入端，所述运算放大器U3的负输入端经二极管D1和电阻R6后连接至所述运算放大器U3的输出端，所述运算放大器U3的输出端连接至三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极经电阻R8后连接至所述电磁开关U1的第四端，所述电磁开关U1的第四端与其第三端之间连接一个二极管D2，所述电磁开关U1的第三端连接至所述稳压器U2的VOUT端；所述运算放大器U3的正输入端经电阻R3连接至所述温度传感器的一端，所述温度传感器的两端之间连接电阻R1。

相对于现有技术，本发明所述的锂电池在低温下的保温装置具有以下优势：

(1)本发明所述的锂电池在低温下的保温装置，设置的智能温控系统和加热层，能实时检测并调控锂电池的内部环境温度，使锂电池能够在外部环境较低的温度下实现正常的充放电功能，扩大了使用范围，增强了企业竞争力。

(2)本发明所述的锂电池在低温下的保温装置，加热层为石墨烯发热薄膜，石墨烯具有良好的导电性，通电之后可以均匀加热，且加热效率较高，同时石墨烯薄膜可以制备成任意形状，也适用于不同形状的锂离子电池的加热，适用范围广，具有很强的推广性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的锂电池在低温下的保温装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的保温装置俯视图的示意图；

图3为本发明实施例所述的智能温控系统的控制电路图。

附图标记说明：

1-锂电池；2-绝缘层；3-加热层；4-保温层；5-外壳；6-智能温控系统；61-温度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种锂电池在低温下的保温方法，包括

步骤一：智能温控系统检测锂电池的环境温度，并设定温度的上限值和下限值；

步骤二：当所述锂电池的环境温度低于所述下限值时，所述智能温控系统通过电加热的方式给所述锂电池的加热层加热；当所述锂电池的环境温度达到所述上限值时，所述智能温控系统停止给所述锂电池的加热层加热，使所述锂电池的温度保持在设定范围内，实现外界环境低温下的正常充放电。

一种锂电池在低温下的保温装置，如图1至图3所示，包括锂电池1、绝缘层2、加热层3、保温层4、外壳5和智能温控系统6，所述锂电池1的外表面自内向外依次设置所述绝缘层2、所述加热层3、所述保温层4和所述外壳5，

所述智能温控系统6包括温度传感器61及其连接的控制电路，所述温度传感器61安装在所述加热层3外侧，所述加热层3与所述控制电路连接。

所述加热层3为石墨烯发热薄膜，石墨烯具有良好的导电性，通电之后可以均匀加热，且加热效率较高，即加热速度快。石墨烯薄膜可以制备成任意形状，也适用于不同形状的锂离子电池的加热。

所述温度传感器61为NTC温度传感器，其量程为-40℃～200℃。

所述绝缘层2的材质为防腐蚀的工程塑料，例如阻燃PC，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用，使用寿命长。

所述保温层4的材质为无机隔离保温材料,当电池充电过程中保温材料极大的减少热量的损失,所述保温层4不但具有保温作用，还能具有减震作用，更好的保护锂电池内部结构。

所述外壳5可为铝制外壳或塑料外壳，适用范围广泛。

所述锂电池1的可控温度范围为-20℃～40℃。

所述控制电路包括电磁开关U1、稳压器U2和运算放大器U3，所述控制电路的输入端IN-L分别连接至所述稳压器U2的VOUT端、所述电磁开关U1的第一端，所述电磁开关U1的第二端连接至所述控制电路的输出端OUT-L，所述稳压器的VIN端经电阻R5连接至所述运算放大器U3的负输入端，所述运算放大器U3的负输入端经二极管D1和电阻R6后连接至所述运算放大器U3的输出端，所述运算放大器U3的输出端连接至三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极经电阻R8后连接至所述电磁开关U1的第四端，所述电磁开关U1的第四端与其第三端之间连接一个二极管D2，所述电磁开关U1的第三端连接至所述稳压器U2的VOUT端；所述运算放大器U3的正输入端经电阻R3连接至所述温度传感器61的一端，所述温度传感器61的两端之间连接电阻R1。

一种锂电池在低温下的保温装置的工作原理为：

充电过程中，充电器电源通过控制电路，使加热层3发热，温度传感器61检测到锂电池1的环境温度，并实时反馈信息，智能温控系统6使锂电池1的环境温度维持在10℃～20℃；当锂电池1的环境温度低于10℃时，控制电路接通，加热层3开始加热，当温度传感器61检测到锂电池1环境温度到达20℃时，控制电路断开，加热层3停止加热。锂电池2使用过程中，仅当锂电池1环境温度降低到10℃时，智能温控系统6的控制电路接通，使加热层3开始加热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。