[发明专利]电发热器件

说明书

本申请提供一种电发热器件，属于电加热技术领域。电发热器件包括纳米碳纤维膜、第一金属集流体、第二金属集流体、第一极耳和第二极耳。第一金属集流体和第二金属集流体间隔粘附于纳米碳纤维膜的表面，且与纳米碳纤维膜构成电性接触。第一极耳焊接于第一金属集流体的一端，第二极耳焊接于第二金属集流体一端，且第一极耳和第二极耳用于与供电导线连接。此电发热器件使用纳米碳纤维膜作为发热膜，发热效果更好，加热温度更均匀。

技术领域

本申请涉及纳米碳纤维膜在电加热领域中的应用技术领域，具体而言，涉及一种电发热器件。

背景技术

电加热材料在人类的生活中有广泛的应用，其中电热合金丝作为最常用的材料，生产工艺简单，价格低，但存在明显的缺点：容易发生氧化反应而烧断，且电热合金丝通电时产生的热量较集中，需要通过一定的介质传导给被加热物体，容易造成局部过热而引发安全问题。电热膜材料由于发热均匀，不易发生烧断及局部过热问题，逐渐被广泛应用于各种加热器件，替代电热合金丝。

目前，电加热的材料由电热合金丝替换成了电热膜。电热膜一般是碳材料/高分子复合膜，即在炭黑或石墨中添加粘结剂制成导电浆料，以涂覆或丝网印刷的方式成膜。如申请号为201910351258.9的专利文献公开了一种石墨烯电热膜，将石墨烯粉、高分子粘结剂、分散剂、稀释剂等混合配置成浆料，涂覆在基底上，干燥后可得到石墨烯远红外电热膜；申请号为201510573809.8的专利文献公开了一种纳米碳纤维发热地板，将纳米碳纤维和纳米石墨粉加入植物原浆纤维中，经高速搅拌、涂布、热压后制成片状柔性高分子电发热材料。以高分子和碳材料复合而成的电热膜具有柔性好，远红外发射率高，温度均匀性较高等优点，但由于电热膜中含有较多的高分子，也存在发热效率较低，耗电量高等缺点。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电发热器件，使用纳米碳纤维膜作为发热材料，发热效率更高，加热温度更均匀。

电发热器件包括纳米碳纤维膜、第一金属集流体、第二金属集流体、第一极耳和第二极耳。第一金属集流体和第二金属集流体间隔粘附于纳米碳纤维膜的表面，且与纳米碳纤维膜构成电性接触。第一极耳焊接于第一金属集流体的一端，第二极耳焊接于第二金属集流体的一端，且第一极耳和第二极耳用于与供电导线连接。

含碳量高的纳米碳纤维膜作为发热材料，发热及散热面积大，纤维之间接触良好，相比高分子复合膜，其温度均匀性更好，发热效率和远红外发射率更高。极耳焊接在金属集流体上，且用于与供电导线连接，极耳的强度高，在使用的时候不易发生断裂。金属集流体的设置可使通电时电流在纳米碳纤维膜上均匀分布，使纳米碳纤维膜发热均匀。

在一种可能的实施方式中，金属集流体与纳米碳纤维膜之间设置导电胶层或导电浆料层，以将金属集流体粘附于纳米碳纤维膜的表面。

通过导电胶层和导电浆料层的设置，可以实现纳米碳纤维膜与金属集流体之间的牢固连接和良好的电接触，由于纳米碳纤维与金属的相容性较差，无法直接通过焊接的方式与供电导线连接，需先使用导电胶或导电浆料和金属集流体实现牢固连接。

在一种可能的实施方式中，极耳通过锡焊的方式焊接于金属集流体的一端。采用锡焊的方式，可以实现低温牢固焊接，以避免焊接极耳的过程中温度过高，造成导电胶层或导电浆料层的破坏，使金属片与纳米碳纤维膜之间的连接更加牢固。

在一种可能的实施方式中，金属集流体为铜片、铝片或镍片。在一种可能的实施方式中，纳米碳纤维膜的厚度为20-200μm，纤维直径为100-200nm，电阻率为0.02-0.2Ω·cm。可以使纳米碳纤维膜的发热效率较高。

纳米碳纤维膜的制备方法包括：PAN溶液经静电纺丝、预氧化、碳化和石墨化处理。纳米碳纤维膜由连续的纳米碳纤维组成，纤维之间相互连接形成良好的导电网络，含碳量高，比表面积大，发热及散热面积大，且纤维之间接触良好，相比高分子复合膜，其温度均匀性，发热效率和远红外发射率更高，发热效果更好。