CN113347748B - 一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法 - Google Patents
一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113347748B CN113347748B CN202110592579.5A CN202110592579A CN113347748B CN 113347748 B CN113347748 B CN 113347748B CN 202110592579 A CN202110592579 A CN 202110592579A CN 113347748 B CN113347748 B CN 113347748B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrothermal film
- electrode
- single electrode
- negative
- left end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 79
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 102
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 12
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 49
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 21
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/03—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本申请涉及电热技术领域，特别涉及一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法。本申请提供的矩形碳基电热膜的制备方法包括以下步骤：将多个正极单电极和多个负极单电极沿着电热膜的长度方向依次等间隔平行排列在电热膜的正面，然后将所述正极单电极和负极单电极分别压合在电热膜上；对位于电热膜的正面的正极单电极和负极单电极进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；在所述电热膜的背面分别布置第一集流体电极和第二集流体电极，将所述第一集流体电极的一端与正极单电极铆接，将所述第二集流体电极的一端与负极单电极铆接。本申请提供的制备方法操作简单，大幅提升了电热膜的功率密度。
Description
技术领域
本申请涉及电热技术领域，特别涉及一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法。
背景技术
目前常见的加热方式有电阻丝加热、电磁辐射加热和电热膜加热，电阻丝加热是利用电流流过导体的焦耳效应产生的热能对物体进行电加热，存在热效率低、安全系数低、寿命短等缺陷；电磁辐射加热利用辐射能进行加热，存在成本过高的问题；电热膜加热是通电后将电能转化为热能对物体进行加热，具有显著的节能效果，因此电热膜加热技术越来越受到人们的关注。
按照材料类型，可以将电热膜分为金属基电阻膜、碳基电热膜和PTC(PositiveTemperature Coefficient，正的温度系数)导电高分子膜，金属基电阻膜的功率可控性高，通过调节金属条带的总长度/宽度即可调整加热功率，虽然其使用可靠性高，但是存在柔性差、重量大、发热不均匀的问题；碳基电热膜具有重量轻、热效率高、发热均匀的优点，然而其功率密度较低；PTC导电高分子膜采用PTC电阻制成，具有电阻率随温度升高而增大的特性，但是存在成本较高的问题。
碳基电热膜的功率密度由膜功率和膜发热面积决定，针对碳基电热膜的功率密度低的问题，现有设计中采用以下方式提高功率密度：1、改变浆料中的碳含量占比；2、改变浆料涂敷层的厚度和致密度；3、改变电热膜的长宽比；上述方式虽然能够提高碳基电热膜的功率密度，但是涉及到原料配方、制模工艺和产品外形的改动，受到客观条件的限制。
因此，有必要提供一种不受客观条件限制就能制备出功率密度高的矩形碳基电热膜的方法。
发明内容
本申请实施例提供一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法，本申请提供的制备方法可以在不改变电热膜面积、长宽比的情况下，制备出功率密度高的碳基电热膜。
第一方面，本申请提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S101，将多个正极单电极和多个负极单电极沿着电热膜的长度方向依次等间隔平行排列在电热膜的正面，然后将所述正极单电极和负极单电极分别压合在电热膜上；
步骤S102，对位于电热膜的正面的正极单电极和负极单电极进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；
步骤S103，在电热膜的背面分别布置第一集流体电极和第二集流体电极，将所述第一集流体电极的一端与正极单电极铆接，将所述第二集流体电极的一端与负极单电极铆接。
一些实施例中，所述正极单电极的长度和负极单电极的长度均大于电热膜的宽度。
一些实施例中，所述电热膜包括电热膜左端和电热膜右端，所述正极单电极包括正极单电极左端和正极单电极右端，所述正极单电极左端与电热膜左端的正面平齐，所述正极单电极右端折叠压合在电热膜右端的背面上。
一些实施例中，位于所述电热膜右端的背面上的正极单电极的长度约为20mm。
一些实施例中，所述负极单电极包括负极单电极左端和负极单电极右端，所述负极单电极右端与电热膜右端的正面平齐，所述负极单电极左端折叠压合在电热膜左端的背面上。
一些实施例中，位于所述电热膜左端的背面上的负极单电极的长度约为20mm。
一些实施例中，所述正极单电极选用2～4mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，所述负极单电极选用2～4mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，掩模过程中使用的掩模板的宽度比正极单电极的宽度小1～2mm。
一些实施例中，掩模过程中使用的掩模板的宽度比负极单电极的宽度小1～2mm。
一些实施例中，所述碳基浆液的制备过程为：将碳纳米管粉体加入N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌，即得到碳基浆液。一些优选实施例中，所述碳基浆液的制备过程为：称取1.1kg～1.2kg碳纳米管粉体加入20L N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌使充分混合10h，即得到碳基浆液。
一些实施例中，所述第一集流体电极选用6～8mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，所述第二集流体电极选用6～8mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，所述第一集流体电极的一端与正极单电极右端铆接，所述第二集流体电极的一端与负极单电极左端铆接，所述第一集流体电极的另一端和第二集流体电极的另一端分别与电源连接。
一些实施例中，所述正极单电极的数量为至少两个。一些优选实施例中，所述正极单电极的数量为五个。
一些实施例中，所述负极单电极的数量为至少一个。一些优选实施例中，所述负极单电极的数量为四个。
第二方面，本申请提供了一种矩形碳基电热膜，所述电热膜利用上述制备方法制得，所述电热膜的正面沿着其长度方向依次等间隔平行布置多个正极单电极和多个负极单电极，所述正极单电极和负极单电极分别压合在电热膜上，所述电热膜的背面分别布置第一集流体电极和第二集流体电极，所述第一集流体电极与正极单电极铆接，所述第二集流体电极与负极单电极铆接。
一些实施例中，所述电热膜包括电热膜左端和电热膜右端，所述正极单电极包括正极单电极左端和正极单电极右端，所述正极单电极左端与电热膜左端的正面平齐，所述正极单电极右端折叠压合在电热膜右端的背面上。
一些实施例中，位于所述电热膜右端的背面上的正极单电极的长度约为20mm。
一些实施例中，所述负极单电极包括负极单电极左端和负极单电极右端，所述负极单电极右端与电热膜右端的正面平齐，所述负极单电极左端折叠压合在电热膜左端的背面上。
一些实施例中，位于所述电热膜左端的背面上的负极单电极的长度约为20mm。
一些实施例中，所述正极单电极选用2～4mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，所述负极单电极选用2～4mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，掩模过程中使用的掩模板的宽度比正极单电极的宽度小1～2mm。
一些实施例中，掩模过程中使用的掩模板的宽度比负极单电极的宽度小1～2mm。
一些实施例中，所述碳基浆液的制备过程为：将碳纳米管粉体加入N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌，即得到碳基浆液。一些优选实施例中，所述碳基浆液的制备过程为：称取1.1kg～1.2kg碳纳米管粉体加入20L N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌使充分混合10h，即得到碳基浆液。
一些实施例中，所述第一集流体电极选用6～8mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，所述第二集流体电极选用6～8mm宽的矩形铜带。
一些实施例中，所述第一集流体电极的一端与正极单电极右端铆接，所述第二集流体电极的一端与负极单电极左端铆接，所述第一集流体电极的另一端和第二集流体电极的另一端分别与电源连接。
一些实施例中，所述正极单电极的数量为至少两个。一些优选实施例中，所述正极单电极的数量为五个。
一些实施例中，所述负极单电极的数量为至少一个。一些优选实施例中，所述负极单电极的数量为四个。
一些实施例中，所述正极单电极的长度和负极单电极的长度均大于电热膜的宽度。
第三方面，本申请提供了上述矩形碳基电热膜的应用，所述电热膜应用于电池包加热。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
1、本申请提供的制备方法操作简单，在不改变电热膜的面积和长宽比的前提下，通过使用多对电极对电热膜的矩形发热面进行分割，使分割后的矩形发热面获得了极高的长宽比，从而明显减小发热面的面电阻，大幅提升了电热膜的功率密度；
2、本申请提供的制备方法将第一集流体电极和第二集流体电极折叠到了电热膜的背面，不占用电热膜的正面有效发热面积；
3、利用本申请提供的制备方法制得的电热膜适用于车载加热功率密度大的应用场景，如：喷嘴加热、玻璃熔冰、电池包加热。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为利用本申请提供的制备方法制得的电热膜的正面示意图；
图2为利用本申请提供的制备方法制得的电热膜的背面示意图；
图3为本申请实施例提供的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法的流程示意图；
图4为本申请实施例2提供的矩形碳基电热膜的正面示意图；
图5为本申请实施例2提供的矩形碳基电热膜的背面示意图；
图6为本申请实施例3提供的矩形碳基电热膜的正面示意图；
图7为本申请实施例3提供的矩形碳基电热膜的背面示意图；
图8为本申请实施例4提供的矩形碳基电热膜的正面示意图；
图9为本申请实施例4提供的矩形碳基电热膜的背面示意图。
图中：正极单电极-1，正极单电极左端-11，正极单电极右端-12，负极单电极-2，负极单电极左端-21，负极单电极右端-22，电热膜-3，电热膜左端-31，电热膜右端-32，第一集流体电极-4，第二集流体电极-5。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜，图1是本申请一实施例的电热膜3的正面示意图，图2是本申请一实施例的电热膜3的背面示意图，参考图1和图2，该电热膜3的正面沿着其长度方向依次等间隔平行布置多个正极单电极1和多个负极单电极2，正极单电极1和负极单电极2分别压合在电热膜3上，多个正极单电极1和多个负极单电极2将电热膜3分割为多个发热区。
电热膜3包括电热膜左端31和电热膜右端32，正极单电极1包括正极单电极左端11和正极单电极右端12，正极单电极左端11与电热膜左端31的正面平齐，正极单电极右端12折叠压合在电热膜右端32的背面上；负极单电极2包括负极单电极左端21和负极单电极右端22，负极单电极右端22与电热膜右端32的正面平齐，负极单电极左端21折叠压合在电热膜左端31的背面上。
电热膜3的背面分别布置第一集流体电极4和第二集流体电极5，第一集流体电极4的一端与正极单电极右端12铆接，第二集流体电极5的一端与负极单电极左端21铆接，第一集流体电极4的另一端和第二集流体电极5的另一端分别与电源连接。
本申请实施例还提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，本申请提供的制备方法可以在不改变电热膜面积、长宽比的情况下，制备出功率密度高的碳基电热膜。
图3是本申请实施例提供的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法的流程示意图，参考图3，本申请实施例提供的制备方法包括以下步骤：
步骤S101，将多个正极单电极1和多个负极单电极2沿着电热膜3的长度方向依次等间隔平行排列在电热膜3的正面，然后将正极单电极1和负极单电极2分别压合在电热膜3上；其中，正极单电极1选用2～4mm宽的矩形铜带，负极单电极2选用2～4mm宽的矩形铜带；
步骤S102，对位于电热膜3的正面的正极单电极1和负极单电极2进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；其中，掩模过程中使用的掩模板的宽度比正极单电极1和负极单电极2的宽度小1～2mm，碳基浆液的制备过程为：将碳纳米管粉体加入N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌，即得到碳基浆液；
步骤S103，在电热膜3的背面分别布置第一集流体电极4和第二集流体电极5，将第一集流体电极4的一端与正极单电极右端12铆接，将第二集流体电极5的一端与负极单电极左端21铆接；其中，第一集流体电极4选用6～8mm宽的矩形铜带，第二集流体电极5选用6～8mm宽的矩形铜带。
下面结合实施例对本申请提供的功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法进行详细说明。
实施例1：
本申请的实施例1提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜，图1是本申请实施例1的电热膜3的正面示意图，图1中箭头表示电流流动方向，图2是本申请实施例1的电热膜3的背面示意图，参考图1和图2，该电热膜3的正面沿着其长度方向等间隔平行布置五个正极单电极1和四个负极单电极2，正极单电极1和负极单电极2分别压合在电热膜3上。
电热膜3包括电热膜左端31和电热膜右端32，正极单电极1包括正极单电极左端11和正极单电极右端12，正极单电极左端11与电热膜左端31的正面平齐，正极单电极右端12折叠压合在电热膜右端32的背面上；负极单电极2包括负极单电极左端21和负极单电极右端22，负极单电极右端22与电热膜右端32的正面平齐，负极单电极左端21折叠压合在电热膜左端31的背面上。
电热膜3的背面分别布置第一集流体电极4和第二集流体电极5，第一集流体电极4的一端与正极单电极右端12铆接，第二集流体电极5的一端与负极单电极左端21铆接，第一集流体电极4的另一端和第二集流体电极5的另一端分别与电源连接。
上述电热膜3的制备方法为：
(1)将五根2mm宽的矩形铜带A1和四根2mm宽的矩形铜带B1沿着电热膜3的长度方向等间隔平行排列在电热膜3的正面，使矩形铜带A1的左端与电热膜左端31的正面平齐，矩形铜带A1的右端折叠在电热膜右端32的背面上，矩形铜带B1的右端与电热膜右端32的正面平齐，矩形铜带B1的左端折叠在电热膜左端31的背面上，然后利用热压法将矩形铜带A1和矩形铜带B1分别压合在电热膜3上；压合在电热膜3的背面上的矩形铜带A1和矩形铜带B1的长度均为20mm；
(2)对位于电热膜3的正面的矩形铜带A1和矩形铜带B1进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；其中，碳基浆液的制备过程为：将1.1kg碳纳米管粉体加入20L N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌使充分混合10h，即得到碳基浆液；
(3)在电热膜3的背面分别布置6mm宽的矩形铜带C1和6mm宽的矩形铜带D1，然后将矩形铜带C1的一端与矩形铜带A1的右端铆接，将矩形铜带D1的一端与矩形铜带B1的左端铆接，将矩形铜带C1的另一端和矩形铜带D1的另一端分别与电源连接。
实施例1提供的利用五个正极单电极1和四个负极单电极2分割后的矩形碳基电热膜，与相同形状、面积的一个正极单电极和一个负极单电极的矩形碳基电热膜相比，在24V稳压电源下，其发热功率密度可提升7～8倍。
分割前后电热膜的发热功率密度的计算过程为：
设分割前电热膜的面积为S，电阻为R，长度为L(与电流方向平行)，宽度为W(与电流方向垂直)，发热功率为P；电阻R的计算公式为：R＝ρL/Wt,记Rsh＝ρ/t,则R＝RshL/W，Rsh表示方块电阻，t表示制备电热膜使用的碳基材料的厚度，ρ表示制备电热膜使用的碳基材料的电阻率；
分割后单块电热膜发热区的长度为L1，L1＝L/8，单块电热膜发热区的宽度为W1，W1＝W，电阻为R1，发热功率为P1；
电热膜工作时，第一集流体电极4和第二集流体电极5间的电压为U，单根矩形铜带A1和单根矩形铜带B1间的电压为U1，U1＝U；
发热功率的计算公式为：
P＝U2/R，P1＝U1 2/R1；
电热膜分割前后，方块电阻Rsh不变，则R1＝Rsh*L1/W1＝Rsh*L/8W＝R/8
P1＝U1 2/R1＝8U2/R＝8P
由上述计算可知，分割后电热膜的发热功率为分割前电热膜的发热功率的8倍，若考虑到电极本身面积带来的膜发热面积损失，则分割后电热膜的发热功率为分割前电热膜的发热功率的7～8倍。
实施例2：
本申请的实施例2提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜，图4是本申请的电热膜3的正面示意图，图5是本申请的电热膜3的背面示意图，参考图4和图5，该电热膜3的正面沿着其长度方向等间隔平行布置三个正极单电极1和两个负极单电极2，正极单电极1和负极单电极2分别压合在电热膜3上。
电热膜3包括电热膜左端31和电热膜右端32，正极单电极1包括正极单电极左端11和正极单电极右端12，正极单电极左端11与电热膜左端31的正面平齐，正极单电极右端12折叠压合在电热膜右端32的背面上；负极单电极2包括负极单电极左端21和负极单电极右端22，负极单电极右端22与电热膜右端32的正面平齐，负极单电极左端21折叠压合在电热膜左端31的背面上。
电热膜3的背面分别布置第一集流体电极4和第二集流体电极5，第一集流体电极4的一端与正极单电极右端12铆接，第二集流体电极5的一端与负极单电极左端21铆接，第一集流体电极4的另一端和第二集流体电极5的另一端分别与电源连接。
上述电热膜3的制备方法为：
(1)将三根2mm宽的矩形铜带A1和两根2mm宽的矩形铜带B1沿着电热膜3的长度方向等间隔平行排列在电热膜3的正面，使矩形铜带A1的左端与电热膜左端31的正面平齐，矩形铜带A1的右端折叠在电热膜右端32的背面上，矩形铜带B1的右端与电热膜右端32的正面平齐，矩形铜带B1的左端折叠在电热膜左端31的背面上，然后利用热压法将矩形铜带A1和矩形铜带B1分别压合在电热膜3上；压合在电热膜3的背面上的矩形铜带A1和矩形铜带B1的长度均为20mm；
(2)对位于电热膜3的正面的矩形铜带A1和矩形铜带B1进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；其中，碳基浆液的制备过程为：将1.1kg碳纳米管粉体加入20L N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌使充分混合10h，即得到碳基浆液；
(3)在电热膜3的背面分别布置6mm宽的矩形铜带C1和6mm宽的矩形铜带D1，然后将矩形铜带C1的一端与矩形铜带A1的右端铆接，将矩形铜带D1的一端与矩形铜带B1的左端铆接，将矩形铜带C1的另一端和矩形铜带D1的另一端分别与电源连接。
按照实施例1提供的发热功率密度的计算过程：
分割后单块电热膜发热区的长度为L2，L2＝L/4，单块电热膜发热区的宽度为W2，W1＝W，电阻为R2，发热功率为P2；R2＝Rsh*L2/W2＝Rsh*L/4W＝R/4；
电热膜工作时，第一集流体电极4和第二集流体电极5间的电压为U，单根矩形铜带A1和单根矩形铜带B1间的电压为U2，U2＝U；
发热功率P2的计算公式为：
P2＝U2 2/R2；
电热膜分割前后，方块电阻Rsh不变，则
P2＝U2 2/R2＝4U2/R＝4P
由上述计算可知，实施例2提供的利用四个正极单电极1和三个负极单电极2分割后的矩形碳基电热膜，与相同形状、面积的一个正极单电极和一个负极单电极的矩形碳基电热膜相比，在24V稳压电源下，其发热功率密度可提升3～4倍。
实施例3：
本申请的实施例3提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜，图6是本申请的电热膜3的正面示意图，图7是本申请的电热膜3的背面示意图，参考图6和图7，该电热膜3的正面沿着其长度方向等间隔平行布置四个正极单电极1和三个负极单电极2，正极单电极1和负极单电极2分别压合在电热膜3上。
电热膜3包括电热膜左端31和电热膜右端32，正极单电极1包括正极单电极左端11和正极单电极右端12，正极单电极左端11与电热膜左端31的正面平齐，正极单电极右端12折叠压合在电热膜右端32的背面上；负极单电极2包括负极单电极左端21和负极单电极右端22，负极单电极右端22与电热膜右端32的正面平齐，负极单电极左端21折叠压合在电热膜左端31的背面上。
电热膜3的背面分别布置第一集流体电极4和第二集流体电极5，第一集流体电极4的一端与正极单电极右端12铆接，第二集流体电极5的一端与负极单电极左端21铆接，第一集流体电极4的另一端和第二集流体电极5的另一端分别与电源连接。
上述电热膜3的制备方法为：
(1)将四根3mm宽的矩形铜带A2和三根3mm宽的矩形铜带B2沿着电热膜3的长度方向等间隔平行排列在电热膜3的正面，使矩形铜带A2的左端与电热膜左端31的正面平齐，矩形铜带A2的右端折叠在电热膜右端32的背面上，矩形铜带B2的右端与电热膜右端32的正面平齐，矩形铜带B2的左端折叠在电热膜左端31的背面上，然后利用热压法将矩形铜带A2和矩形铜带B2分别压合在电热膜3上；压合在电热膜3的背面上的矩形铜带A2和矩形铜带B2的长度均为20mm；
(2)对位于电热膜3的正面的矩形铜带A2和矩形铜带B2进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；其中，碳基浆液的制备过程为：将1.2kg碳纳米管粉体加入20L N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌使充分混合10h，即得到碳基浆液；
(3)在电热膜3的背面分别布置7mm宽的矩形铜带C2和7mm宽的矩形铜带D2，然后将矩形铜带C2的一端与矩形铜带A2的右端铆接，将矩形铜带D2的一端与矩形铜带B2的左端铆接，将矩形铜带C2的另一端和矩形铜带D2的另一端分别与电源连接。
按照实施例1提供的发热功率密度的计算过程：
分割后单块电热膜发热区的长度为L3，L3＝L/6，单块电热膜发热区的宽度为W3，W3＝W，电阻为R3，发热功率为P3；R3＝Rsh*L3/W3＝Rsh*L/6W＝R/6；
电热膜工作时，第一集流体电极4和第二集流体电极5间的电压为U，单根矩形铜带A2和单根矩形铜带B2间的电压为U3，U3＝U；
发热功率P3的计算公式为：
P3＝U3 2/R3；
电热膜分割前后，方块电阻Rsh不变，则
P3＝U3 2/R3＝6U2/R＝6P
由上述计算可知，实施例3提供的利用四个正极单电极1和三个负极单电极2分割后的矩形碳基电热膜，与相同形状、面积的一个正极单电极和一个负极单电极的矩形碳基电热膜相比，在24V稳压电源下，其发热功率密度可提升5～6倍。
实施例4：
本申请的实施例4提供了一种功率密度高的矩形碳基电热膜，图8是本申请的电热膜3的正面示意图，图9是本申请的电热膜3的背面示意图，参考图8和图9，该电热膜3的正面沿着其长度方向等间隔平行布置六个正极单电极1和五个负极单电极2，正极单电极1和负极单电极2分别压合在电热膜3上。
电热膜3包括电热膜左端31和电热膜右端32，正极单电极1包括正极单电极左端11和正极单电极右端12，正极单电极左端11与电热膜左端31的正面平齐，正极单电极右端12折叠压合在电热膜右端32的背面上；负极单电极2包括负极单电极左端21和负极单电极右端22，负极单电极右端22与电热膜右端32的正面平齐，负极单电极左端21折叠压合在电热膜左端31的背面上。
电热膜3的背面分别布置第一集流体电极4和第二集流体电极5，第一集流体电极4的一端与正极单电极右端12铆接，第二集流体电极5的一端与负极单电极左端21铆接，第一集流体电极4的另一端和第二集流体电极5的另一端分别与电源连接。
上述电热膜3的制备方法为：
(1)将六根4mm宽的矩形铜带A3和五根4mm宽的矩形铜带B3沿着电热膜3的长度方向等间隔平行排列在电热膜3的正面，使矩形铜带A3的左端与电热膜左端31的正面平齐，矩形铜带A3的右端折叠在电热膜右端32的背面上，矩形铜带B3的右端与电热膜右端32的正面平齐，矩形铜带B3的左端折叠在电热膜左端31的背面上，然后利用热压法将矩形铜带A3和矩形铜带B3分别压合在电热膜3上；压合在电热膜3的背面上的矩形铜带A3和矩形铜带B3的长度均为20mm；
(2)对位于电热膜3的正面的矩形铜带A3和矩形铜带B3进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；其中，碳基浆液的制备过程为：将1.1kg碳纳米管粉体加入20L N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌使充分混合10h，即得到碳基浆液；
(3)在电热膜3的背面分别布置8mm宽的矩形铜带C3和8mm宽的矩形铜带D3，然后将矩形铜带C3的一端与矩形铜带A3的右端铆接，将矩形铜带D3的一端与矩形铜带B3的左端铆接，将矩形铜带C3的另一端和矩形铜带D3的另一端分别与电源连接。
按照实施例1提供的发热功率密度的计算过程：
分割后单块电热膜发热区的长度为L4，L4＝L/10，单块电热膜发热区的宽度为W4，W4＝W，电阻为R4，发热功率为P4；R4＝Rsh*L4/W4＝Rsh*L/10W＝R/10；
电热膜工作时，第一集流体电极4和第二集流体电极5间的电压为U，单根矩形铜带A3和单根矩形铜带B3间的电压为U4，U4＝U；
发热功率P4的计算公式为：
P4＝U4 2/R4；
电热膜分割前后，方块电阻Rsh不变，则
P4＝U4 2/R4＝10U2/R＝10P
由上述计算可知，实施例4提供的利用六个正极单电极1和五个负极单电极2分割后的矩形碳基电热膜，与相同形状、面积的一个正极单电极和一个负极单电极的矩形碳基电热膜相比，在24V稳压电源下，其发热功率密度可提升9～10倍。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101，将多个正极单电极(1)和多个负极单电极(2)沿着电热膜(3)的长度方向依次等间隔平行排列在电热膜(3)的正面，然后将所述正极单电极(1)和负极单电极(2)分别压合在电热膜(3)上；
S102，对位于所述电热膜(3)的正面的正极单电极(1)和负极单电极(2)进行掩模，然后喷涂碳基浆液，烘干；
S103，在所述电热膜(3)的背面分别布置第一集流体电极(4)和第二集流体电极(5)，将所述第一集流体电极(4)的一端与正极单电极(1)铆接，将所述第二集流体电极(5)的一端与负极单电极(2)铆接。
2.根据权利要求1所述的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，其特征在于，所述正极单电极(1)选用2～4mm宽的矩形铜带。
3.根据权利要求1所述的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，其特征在于，所述负极单电极(2)选用2～4mm宽的矩形铜带。
4.根据权利要求1所述的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，其特征在于，所述碳基浆液的制备过程为：将碳纳米管粉体加入N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌，即得到碳基浆液。
5.根据权利要求1所述的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，其特征在于，所述电热膜(3)包括电热膜左端(31)和电热膜右端(32)，所述正极单电极(1)包括正极单电极左端(11)和正极单电极右端(12)，所述正极单电极左端(11)与电热膜左端(31)的正面平齐，所述正极单电极右端(12)折叠压合在电热膜右端(32)的背面上。
6.根据权利要求5所述的功率密度高的矩形碳基电热膜的制备方法，其特征在于，所述负极单电极(2)包括负极单电极左端(21)和负极单电极右端(22)，所述负极单电极右端(22)与电热膜右端(32)的正面平齐，所述负极单电极左端(21)折叠压合在电热膜左端(31)的背面上。
7.利用权利要求1-6任一项所述制备方法制得的矩形碳基电热膜，其特征在于，在所述电热膜(3)的正面沿着其长度方向依次等间隔平行布置多个正极单电极(1)和多个负极单电极(2)，所述正极单电极(1)和负极单电极(2)分别压合在电热膜(3)上，所述电热膜(3)的背面分别布置第一集流体电极(4)和第二集流体电极(5)，所述第一集流体电极(4)与正极单电极(1)铆接，所述第二集流体电极(5)与负极单电极(2)铆接。
8.根据权利要求7所述的矩形碳基电热膜，其特征在于，所述电热膜(3)包括电热膜左端(31)和电热膜右端(32)，所述正极单电极(1)包括正极单电极左端(11)和正极单电极右端(12)，所述正极单电极左端(11)与电热膜左端(31)的正面平齐，所述正极单电极右端(12)折叠压合在电热膜右端(32)的背面上。
9.根据权利要求8所述的矩形碳基电热膜，其特征在于，所述负极单电极(2)包括负极单电极左端(21)和负极单电极右端(22)，所述负极单电极右端(22)与电热膜右端(32)的正面平齐，所述负极单电极左端(21)折叠压合在电热膜左端(31)的背面上。
10.根据权利要求7所述的矩形碳基电热膜，其特征在于，所述第一集流体电极(4)和第二集流体电极(5)均选用6～8mm宽的矩形铜带。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110592579.5A CN113347748B (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110592579.5A CN113347748B (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113347748A CN113347748A (zh) | 2021-09-03 |
| CN113347748B true CN113347748B (zh) | 2022-05-03 |
Family
ID=77471927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110592579.5A Active CN113347748B (zh) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | 一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113347748B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079902A (en) * | 1963-08-06 | 1967-08-16 | Sidney John Noyce | Improvements in heating elements |
| CN1296723A (zh) * | 1998-02-02 | 2001-05-23 | 曼弗雷德·埃尔萨塞 | 平面加热元件和平面加热元件的应用 |
| CN202738133U (zh) * | 2012-08-02 | 2013-02-13 | 王伟 | 一种印刷型电热膜 |
| CN202750249U (zh) * | 2012-08-23 | 2013-02-20 | 佛山市南海区罗村暖丰电热膜厂 | 减少电磁辐射的电热膜 |
| KR20140049672A (ko) * | 2012-10-18 | 2014-04-28 | 박준 | 난방필름의 구조와 제어시스템 |
| CN104869676A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-08-26 | 冯冠平 | 一种低电压透明电热膜及其制备工艺 |
| CN104883760A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-09-02 | 冯冠平 | 一种低电压透明电热膜 |
| CN207706470U (zh) * | 2017-10-28 | 2018-08-07 | 山东暖匠暖通科技有限公司 | 一种远红外电热膜 |
| CN108882407A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-11-23 | 莫林红 | 一种快速调整碳晶电加热膜及其有效加热宽度的方法 |
| JP2018203580A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 大日本印刷株式会社 | 加熱電極シート、加熱電極シートロール |
| KR20190025450A (ko) * | 2017-09-01 | 2019-03-11 | 주식회사 대창 | 취성 전원차단용 전원연결구조, 히팅모듈 및 이를 포함하는 차량 |
| CN110198576A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 吴金珠 | 电热芯片结构、安装方法、成型方法及风力发电机组 |
| CN211744766U (zh) * | 2020-03-31 | 2020-10-23 | 安玟璇 | 一种背部除湿装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10631372B2 (en) * | 2015-04-24 | 2020-04-21 | Guanping Feng | Low-power electro-thermal film devices and methods for making the same |
| US20200015325A1 (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-09 | Goodrich Corporation | Fusion welded positive temperature coefficient heater assemblies |
-
2021
- 2021-05-28 CN CN202110592579.5A patent/CN113347748B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079902A (en) * | 1963-08-06 | 1967-08-16 | Sidney John Noyce | Improvements in heating elements |
| CN1296723A (zh) * | 1998-02-02 | 2001-05-23 | 曼弗雷德·埃尔萨塞 | 平面加热元件和平面加热元件的应用 |
| CN202738133U (zh) * | 2012-08-02 | 2013-02-13 | 王伟 | 一种印刷型电热膜 |
| CN202750249U (zh) * | 2012-08-23 | 2013-02-20 | 佛山市南海区罗村暖丰电热膜厂 | 减少电磁辐射的电热膜 |
| KR20140049672A (ko) * | 2012-10-18 | 2014-04-28 | 박준 | 난방필름의 구조와 제어시스템 |
| CN104883760A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-09-02 | 冯冠平 | 一种低电压透明电热膜 |
| CN104869676A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-08-26 | 冯冠平 | 一种低电压透明电热膜及其制备工艺 |
| JP2018203580A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 大日本印刷株式会社 | 加熱電極シート、加熱電極シートロール |
| KR20190025450A (ko) * | 2017-09-01 | 2019-03-11 | 주식회사 대창 | 취성 전원차단용 전원연결구조, 히팅모듈 및 이를 포함하는 차량 |
| CN207706470U (zh) * | 2017-10-28 | 2018-08-07 | 山东暖匠暖通科技有限公司 | 一种远红外电热膜 |
| CN110198576A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 吴金珠 | 电热芯片结构、安装方法、成型方法及风力发电机组 |
| CN108882407A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-11-23 | 莫林红 | 一种快速调整碳晶电加热膜及其有效加热宽度的方法 |
| CN211744766U (zh) * | 2020-03-31 | 2020-10-23 | 安玟璇 | 一种背部除湿装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113347748A (zh) | 2021-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8346069B2 (en) | Water heating apparatus | |
| US20200166242A1 (en) | Heating device and method for producing such a heating device | |
| CN106304428A (zh) | 一种高温电热膜及其制备方法 | |
| CN106604422A (zh) | 一种电制热器及其制备方法 | |
| CN113347748B (zh) | 一种功率密度高的矩形碳基电热膜及其制备方法 | |
| CN108271280B (zh) | 一种石墨烯变流电热膜 | |
| CN103458542A (zh) | 设有波纹状散热翅片的陶瓷ptc加热器 | |
| CN112272421A (zh) | 一种金属纤维材料导电加热器及其应用 | |
| CN114246373A (zh) | 发热组件及气溶胶形成装置 | |
| CN213485187U (zh) | 一种金属纤维材料导电加热器 | |
| CN111640822A (zh) | 一种用铜丝做主栅的晶硅电池及其组件的制备方法 | |
| CN210381343U (zh) | 电加热膜及安装其的电加热器 | |
| CN213908505U (zh) | 发热组件及气溶胶形成装置 | |
| WO2022062341A1 (zh) | 发热组件及气溶胶形成装置 | |
| CN201637075U (zh) | 液体电加热器组 | |
| CN212785913U (zh) | 发热器及温度调节设备 | |
| CN209983671U (zh) | 一种发热膜吹风机 | |
| CN211152230U (zh) | 一种耐高温的石墨烯加热板 | |
| CN1091566C (zh) | 红外辐射电热薄膜及其生产方法 | |
| CN113892702A (zh) | 一种外壳导电型发热体的制作方法 | |
| CN220138453U (zh) | 电池加热片 | |
| CN214315638U (zh) | 一种ptc热敏电阻发热器 | |
| CN2706186Y (zh) | 一种治疗仪用半导瓷厚膜远红外动态发热治疗头 | |
| CN221283365U (zh) | 一种用于联结碳陶瓷发热片的并联多通道导电夹具 | |
| CN214481335U (zh) | 一种具有过温防护的石墨烯加热膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |