PPTC电阻膜及应用该PPTC电阻膜的电池的制作方法

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种pptc电阻膜及应用该pptc电阻膜的电池。

背景技术：

为了提倡环保节能，电动汽车在市场销量越来越大，使用人群越来越多，但是电动汽车的电池在较低的环境温度下内阻会增大，导致放电电流会减小，若在环境温度低于零度时对电池进行充电，由于电池的化学活性降低，产生“析锂”现象，造成内部短路的风险，还会减小电池的寿命。

为此，在业内比较普遍的做法是在电池充电或者放电之前，对电池进行预热。传统技术中对电池预热是通过在电池外侧贴设加热膜，通过加热加热膜进而对电池进行加热。然而，这样的加热膜材料本身是固定电阻，为避免电池过热，需要额外添加温度传感器实时监测电池的温度，另外，有些电池是电池包或电池组，由于添加的温度传感器数量有限，只能检测局部温度，其他未安装温度传感器的部分仍然有出现过热的风险，无法使整个电池包最终达到均衡的恒温状态。

技术实现要素：

基于此，有必要针对电池局部出现过热，无法使整个电池包温度达到均衡的恒温状态的问题，提供一种pptc电阻膜及应用该pptc电阻膜的电池。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种pptc电阻膜，包括pptc电阻层，所述pptc电阻层的第一表面及第二表面分别设有第一导电层和第二导电层，所述第一导电层的第一表面设有第一保护层，所述第二导电层的第二表面设有第二保护层，其中，所述pptc电阻层的电阻随温度的电阻-温度变化趋势和所述pptc电阻层的功率密度随温度的功率密度-温度变化趋势相反。

在其中一个实施例中，所述第一导电层和所述第二导电层的材料均为柔性导电材料。

在其中一个实施例中，所述pptc电阻膜包括端子和第三导电层，所述第三导电层的一端与所述第一导电层的第一面贴合，所述端子贴设在所述第三导电层的另一端，用于连接可加热所述pptc电阻膜的电源。

在其中一个实施例中，所述pptc电阻膜包括底板，所述第三导电层设置在所述底板和所述端子之间。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种电池，包括电池芯和如权利要求1-4中任一所述的pptc电阻膜，所述pptc电阻膜贴覆在所述电池芯上。

在其中一个实施例中，包括多个电池芯，所述pptc电阻膜填充在相邻的所述电池芯之间。

在其中一个实施例中，所述电池包括冷却板，所述冷却板设置于所述电池底部，所述pptc电阻膜贴覆在所述冷却板上。

在其中一个实施例中，多个所述电池芯形成电池组，所述电池组包括电池组底座和电池组上盖，多个所述电池芯设置于所述电池组底座和电池组上盖之间，所述电池芯外设有散热片，所述pptc电阻膜贴设在所述散热片上，所述散热片穿过所述电池组底座与所述冷却板接触。

在其中一个实施例中，所述散热片与所述pptc电阻膜之间填充有导热材料。

在其中一个实施例中，所述散热片与所述冷却板一体成型。本发明实施例提供的pptc电阻膜包括pptc电阻层、第一导电层和第二导电层以及第一保护层和第二保护层，其中，所述pptc电阻层的电阻随温度的电阻-温度变化趋势和所述pptc电阻层的功率密度随温度的功率密度-温度变化趋势相反，当pptc电阻膜处于较低温度的环境下时，其电阻较小，功率密度较大，对pptc电阻膜进行加热，使得pptc电阻膜可以达到快速升温；当pptc电阻膜处于温度较高的环境时，其电阻较大，功率密度较小，可以减缓升温的速度，这样，pptc电阻膜可以根据环境温度适应性地调节加热速度，使得被加热体处于恒温加热状态，避免被加热体在加热过程中出现局部过热而发生爆炸。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一示例性实施例示出的一种pptc电阻膜结构示意图；

图2为本发明一示例性实施例示出的一种pptc电阻膜的电阻随温度变化示意图；

图3为本发明一示例性实施例示出的一种pptc电阻膜的功率密度随温度变化示意图；

图4为本发明一示例性实施例示出的另一种pptc电阻膜结构示意图；

图5为本发明一示例性实施例示出的一种应用pptc电阻膜功率-温度关系曲线图；

图6为本发明一示例性实施例示出的一种应用pptc电阻膜电阻-温度关系曲线图；

图7为本发明一示例性实施例示出的一种应用pptc电阻膜感应温度过热原理图；

图8为本发明一示例性实施例示出的一种应用pptc电阻膜的单个电池示意图；

图9为本发明一示例性实施例示出的一种应用pptc电阻膜的电池组示意图；

图10为本发明一示例性实施例示出的另一种应用pptc电阻膜的电池组示意图；

图11为本发明一示例性实施例示出的另一种应用pptc电阻膜的电池组示意图；

图12为本发明一示例性实施例示出的又一种应用pptc电阻膜的电池组示意图；

图13为本发明一示例性实施例示出的一种过热保护电源电路示意图；

图14为本发明一示例性实施例示出的一种方形电池组示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为本发明一示例性实施例示出的一种pptc电阻膜结构示意图，所述pptc(polymericpositivetemperaturecoefficient，高分子聚合物正系数温度元件)电阻膜10包括pptc电阻层13，所述pptc电阻层13的第一表面及第二表面分别设有第一导电层12和第二导电层14，所述第一导电层12的第一表面设有第一保护层11，所述第二导电层14的第二表面设有第二保护层15。

具体地，所述第一导电层12和所述第二导电层14的材料均为柔性导电材料，优选地，所述第一导电层12和所述第二导电层14的材料均为导电金属网，该导电金属网具有良好的导电性和柔韧性，使得所述pptc电阻膜10具有柔性，可以贴设在任意形状的被加热体上，对被加热体进行加热。在其他的实施方式中，所述第一导电层12和第二导电层14的材料可以是导电纤维布，还可以是导电粒子和具有柔韧性的高分子材料形成的复合材料，该高分子材料优选有机硅。当然，本发明对所述第一导电层和第二导电层的材料并不进行限制，任何具有良好导电性和柔韧性的材料都在本发明的保护范围之内。

在本实施例中，所述第一保护层11和所述第二保护层15的材料均为高分子材料，该高分子材料优选为有机硅。在其他实施方式中，可以在高分子材料中添加陶瓷粒子，以提高pptc电阻膜的导热性能和阻燃性能，使pptc电阻膜在加热时更好地向被加热体传递热量的同时避免所述pptc电阻膜在温度较高的环境下发生燃烧现象。在其他实施方式中，可以在高分子材料中添加氟元素，以提高pptc电阻膜的耐腐蚀性、耐候性、防水性以及防油性。

在本实施例中，所述pptc电阻层13的电阻随温度的电阻-温度变化趋势和所述pptc电阻层的功率密度随温度的功率密度-温度变化趋势相反。具体地，如图2-3所示，所述pptc电阻层13为pptc聚合物，该pptc聚合物具有正温度系数电阻特性，在pptc电阻层13处于低温环境下，比如-40℃时，其电阻较小，功率密度较大，对pptc电阻膜进行加热，使得pptc电阻层13可以达到快速升温，从而可以快速加热被加热体；当pptc电阻膜处于温度较高的环境下，比如90℃时，其电阻较大，功率密度较小，pptc电阻层13可以缓慢升温，从而可以缓慢加热被加热体，这样，pptc电阻膜本身相当于一个温度传感器，可以根据被加热体不同位置的不同温度对被加热体进行加热，使得被加热体处于恒温加热状态，避免被加热体在加热过程中出现局部过热等现象，大大增加被加热体的寿命，而且无需另加温控系统，设计精简。

在其他实施方式中，如图4所示，所述pptc电阻膜还包括端子30和第三导电层40，所述第三导电层40的一端与所述第一导电层12的第一面贴合，所述端子30贴设在所述第三导电层40的另一端，用于连接可加热所述pptc电阻膜10的电源。所述pptc电阻膜还包括底板50，所述第三导电层40设置在所述底板50和所述端子30之间，其中，所述端子的材料为金属，所述底板的材料为金属。在其他实施方式中，所述pptc电阻膜可以省去底板50，所述端子30和所述第三导电层40通过焊接或粘结等方式固定连接。

本发明实施例提供的pptc电阻膜在工作时可以根据如图5所示的功率-温度关系曲线推算pptc电阻膜的温度；在非工作状态时，可以根据如图6所示的电阻-温度关系推算pptc电阻膜的温度；当被加热体温度突然升高，被加热体突然过热，如图7所示，pptc加热膜的电阻可以迅速升高，功率迅速降低，从而形成一个“过热”信号。

与现有技术相比，本发明提供的pptc电阻膜具有以下优点：

1、pptc电阻膜具有柔性，且厚度小，其厚度可达0.1mm，故可以任意弯曲，可以贴设在任意形状的被加热体上；

2、pptc电阻膜的功率密度随温度的升高而降低，在其达到较高温度时，由于功率密度较小，从而加热速度变慢，避免浪费不必要的热量，节约能源；而在pptc电阻膜处于较低温度下，功率密度较大，远远大于传统技术中的电阻膜的功率密度，可以更快地加热被加热体；

3、pptc电阻膜的电阻随温度的变化而变化，在测定pptc电阻膜的电阻后可以推算出pptc电阻膜的温度，进而确定被加热体的温度，故pptc电阻膜可以作温度传感器使用，无需额外增加温控系统，节省成本；

4、当pptc电阻膜在加热时，假如局部温度突然升高，其电阻迅速增大，由于工作电压不变，电流迅速减小，可以将该电流迅速减小的情况作为过热信号，当出现过热信号时，采取紧急措施，避免发生爆炸等危险情况；

5、pptc电阻膜中的pptc电阻层相当于是数个微小聚合物电阻并联连接，即使pptc电阻膜发生局部破损，例如被穿刺或者刀割等，只是局部破损的位置处pptc电阻膜功能失效，并不影响整体加热效果；

6、可以通过改变加热pptc电阻膜时采用的电压，进而改变pptc电阻膜的耐受温度，该pptc电阻膜可以工作在-40℃～140℃范围内，具有较强的耐温性及耐候性，另外，还可以通过改变电压来改变pptc电阻膜的功耗，在被加热体出现过热现象时，将电源引向pptc电阻膜使该pptc电阻膜消耗电源的电量，避免不要的危险。

与上述实施例提供的pptc电阻膜相对应，本发明还提供了一种应用该pptc电阻膜的电池，如图8所示，该电池包括电池芯20和如上述实施例中任一所述的pptc电阻膜10，所述pptc电阻膜10贴覆在所述电池芯20上，这样，pptc电阻膜10可以作为电池芯20的温度传感器，在测得pptc电阻膜10的电阻后便可以推算出电池芯20的温度。其中，所述电池芯20与所述pptc电阻膜10的贴覆方式可以通过不粘胶贴覆，也可以通过静电贴覆或其他机械固定方式，本发明对此并不进行限制。

进一步地，如图9-10所示，本发明实施例提供的电池包括多个电池芯20，可以在该多个电池芯20的外侧贴覆pptc电阻膜10，也可以将所述pptc电阻膜10填充在相邻地所述电池芯20之间，作为电池芯20的温度传感器。当然，贴合方式可以通过不粘胶贴合，也可以通过静电贴合，本发明对此并不进行限制。

在其他实施方式中，如图11所示，所述电池包括冷却板60，所述冷却板60设置于所述电池芯20底部，所述pptc电阻膜10以不粘胶或者静电的方式贴覆在所述冷却板60上，使得pptc电阻膜与电池芯20底部接触，在对pptc电阻膜10进行加热时，同时对电池芯20进行加热，pptc电阻膜10在此充当温度传感器，当电池芯20的温度过高时，可以停止对pptc电阻膜10进行加热，使冷却板60对电池芯20进行降温。

在其他实施方式中，如图12所示，多个所述电池芯20形成电池组，该电池组包括电池组底座22和电池组上盖21，多个所述电池芯20设置于所述电池组底座22和电池组上盖21之间，所述电池芯20外设有散热片70，该散热片70优选为散热铝片，所述pptc电阻膜10贴设在所述散热片70上，所述散热片70穿过所述电池组底座22与所述冷却板60接触，当电池组温度较低时，可以通过加热所述pptc电阻膜10，从而加热散热片70，由于pptc电阻膜10通过不粘胶或者静电方式贴覆在散热片70上，所以pptc电阻膜10的热量很快可以传递到散热片70上，进而传递至电池组；当电池组温度较高时，可以通过所述散热片70将电池组上的热量快速散去，降低电池组的温度。进一步地，为了更好地使所述pptc电阻膜10和所述散热片70进行热量交换，可以在所述pptc电阻膜10和散热片70之间的缝隙添加导热材料，该导热材料优选导热硅脂，当然，由于保护层有良好的导热性能，也可以省去在所述pptc电阻膜10和散热片70之间缝隙添加的导热材料，本发明对此并不进行限制，任何可以实现使pptc电阻膜10和散热片70进行热量交换的方式都在本发明的保护范围之内。更进一步地，在本实施例中，如图12-13所示，在冷却板60的底部同样也设置了pptc电阻膜10，在电池组正常被加热时，电路中a触点与c触点连接，电路处于正常状态下；当与散热片70贴覆的pptc电阻膜10监测到电池组温度过高时，可以控制电路将电池组的电源引向设置在冷却板60底部的pptc电阻膜10，即使得电路中a触点与b触点连接，这样可以迅速消耗电池组的电量以减小电池爆炸的风险。

在其他实施方式中，所述散热片70与所述冷却板60一体成型。具体地，如图14所示为一示例性实施例示出的一种方形电池组示意图，该方形电池组由多个长方体电池芯201组成，在两两长方体电池芯201之间均设置有散热片70，在长方体电池芯201的底部设置有冷却板60，所述散热片70和冷却板60在加工时直接一体成型，在散热片70上以不粘胶或者静电粘附的方式贴覆有pptc电阻膜10，当方形电池组温度较低时，可以加热所述pptc电阻膜10从而加热方形电池，当方形电池组温度较高时，可以通过散热片70和冷却板60配合散热。同样，在冷却板60底部贴覆有pptc电阻膜10，用于在方形电池存在过热现象时，向设于冷却板60底部的pptc电阻膜10放电，该pptc电阻膜可以迅速消耗电量，减小电池爆炸危险。

本发明实施例提供的电池，通过在电池外侧贴覆柔性pptc电阻膜，当pptc电阻膜处于较低温度的环境下时，其电阻较小，功率密度较大，对pptc电阻膜进行加热，使得pptc电阻膜可以达到快速升温，可以快速使电池升温，当pptc电阻膜处于温度较高的环境时，其电阻较大，功率密度较小，可以减缓升温的速度，可以缓慢增加电池的温度，这样，pptc电阻膜可以根据环境温度适应性地调节加热速度，使得电池处于恒温加热状态，避免被电池在加热过程中出现局部过热而发生爆炸；而且，pptc电阻膜本身可以用作温度传感器，无需额外的温控系统，结构简单，重量较轻，大大降低成本。另外，由于pptc电阻膜具有柔而薄的特点，可以贴覆在任意形状的电池外侧进行加热，占地空间小、造价低，不会出现其他安全问题；而且pptc电阻膜具有优良的导热性能，与电池之间的换热系数高，在对电池进行加热时，可以达到快速热量交换。

需要说明的是，本发明实施例提供的pptc电阻膜不仅可以用于对电池进行加热，还可以用于对其他需要加热的被加热体。举例而言，冬天室内温度较低，为了保证鱼儿的正常生活温度，可以在鱼缸外侧贴覆一层pptc电阻膜，通过对pptc电阻膜加热进而恒温加热鱼缸；又比如，在室内或室外放置的座椅板凳上贴覆一层pptc电阻膜，可以加热pptc电阻膜而使座椅表面均匀发热；在汽车后视镜上贴覆pptc电阻膜，通过加热pptc电阻膜使后视镜温度升高，避免后视镜被雾气遮挡视线；在屋内地板上贴覆pptc电阻膜，可以在加热pptc电阻膜的同时加热地板，相当于在屋内安装地暖，省去供暖时需要燃烧的大量燃料，大大节约能源。

当然，本发明对应用pptc电阻膜进行加热的被加热体并不进行限制，任何可以通过加热pptc电阻膜而达到加热效果的被加热体都在本发明的保护范围之内。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。