CN109346738A - 一种具有气体吸收体的热电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热电池技术领域，具体涉及一种具有气体吸收体的热电池，所述热电池由电池堆、绝缘系统，保温系统，热电池外壳、气体吸收体组成；所述气体吸收体放置位置为电池堆内、绝缘系统内、保温系统内、电池堆与绝缘系统之间、电池堆与保温系统之间、保温系统与热电池外壳之间、绝缘系统与热电池外壳之间中的任一位置，该热电池工作过程中壳体内的气压不会过大，壳体不会发生因内部压力过大而导致的形变，热电池的空载安全性更易满足标准，热电池的热量设计上限和电化学性能相应提高。

Description

一种具有气体吸收体的热电池

技术领域

本发明涉及热电池技术领域，具体涉及一种具有气体吸收体的热电池。

背景技术

热电池是一种热激活贮备电池，在常温下电解质为固体，使用时利用热源将其熔化而激活的储备电池。由于它内阻小、使用温度范围宽、贮存时间长、激活迅速可靠、不需要维护，故而发展成为导弹、核武器、火炮等现代化武器的理想电源。

随着我国军事领域的快速发展，武器系统对于热电池的要求也越来越高，不仅需要热电池在超高温或低温等苛刻条件下工作，还要求热电池具有优异的承载能力、输出能力和空载安全性等。热电池系统内热量的增加是提高热电池承载能力和输出能力的一项非常有效的方式。然而，热量的提高会导致电池内部电极材料的热解加快，产生大量的气体，同时随着壳体内温度的迅速上升，壳体内的气压也随之快速上升，当气压上升到一定程度会发生壳体爆破甚至爆炸等危险情况，不仅不能满足热电池的电性能指标，还会增加安全隐患。

专利号201721264585.3公开了一种带温度警报的电池存储防爆箱，包括箱体、升降装置、散热装置和温度传感器，所述箱体通过多个竖直设置的隔板分隔为多个独立的腔体，所述腔体的上端开口；所述升降装置竖直设置在所述腔体内，所述电池置于所述升降装置上，且可沿所述腔体上下移动；所述散热装置设置在所述电池的外侧；多个所述温度传感器分别固定在所述电池的外侧面上，所述温度传感器的信号输出端与所述升降装置的信号输入端电连接。本发明一种带温度警报的电池存储防爆箱通过在电池外侧面设置温度传感器，实现对电池温度的检测，在通过升降装置控制电池的位置，通过设置在电池外侧的散热装置实现对过热电池散热。

专利号201710545362.2公开了一种热电池研制用相变蓄热型抑爆材料，以MgO和MgCl₂为主要原料，同时添加BN纤维作为结构增强组分保证抑爆材料的结构强度，在去氧、去水条件下，通过二次压制烧结法进行固相反应制备，获得具有化学稳定性好，热焓高，材料相变响应温度适宜，机械强度优良的相变蓄热型抑爆材料。所获得相变蓄热型抑爆材料的单位热焓约为160-250J/g，可有效切断故障热电池的链式热失控；相变温度为715℃，基本位于热电池热失控临界温度点；耐力学冲击量级大于10000g，基本覆盖所有在役、在研产品线，完全满足热电池型号的实际研制需要。

现有技术均难以从根本上解决气压升高所带来的安全性、电性能影响，研究一种能提高稳定性、安全性的热电池至关重要。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有气体吸收体的热电池。

具体按照以下技术方案实现：

一种热电池，电池壳体内含有电池堆和气体吸收体13。

所述热电池15由电池堆、绝缘系统11，保温系统12，热电池外壳14、气体吸收体13组成；所述气体吸收体13放置位置为电池堆内、绝缘系统11内、保温系统12内、电池堆与绝缘系统11之间、电池堆与保温系统12之间、保温系统12与热电池外壳14之间、绝缘系统11与热电池外壳14之间中的任一位置。

所述绝缘系统11位于电池堆与保温系统12之间；所述保温系统 12位于绝缘系统与热电池外壳14之间。

所述热电池外壳设置正极柱1、负极柱4、激活极柱2、激活极柱3，正极柱1、负极柱4通过导线5与电池堆连接，激活极柱2、与3与内部烟火系统连接。

所述电池堆由底部至顶部为正极10、隔膜9、负极8、加热片7、激活系统6组成，其中正极10、隔膜9、负极8、加热片7按从下至上的结构组合多次循环放置。

所述的气体吸收体13由如下材料中的任意一种或两种以上与载体装置组成：气体吸收装置、气体转化装置、储存转化物装置、气压降低装置。

气体转化装置装载气体转化材料，通过化学反应或物理吸附作用吸收壳体内产生的气体，将其转化为非气态物质。

所述的气体吸收装置为气嘴、压力阀、自由孔道。

所述的载体为透气性的胶囊、海绵体、包裹层中任意一种。

所述的载体装载气体吸收材料和消耗材料。

所述的气压降低装置装载吸收电池内部热量的吸收材料或为将内部气体压缩于局部空间的机构。

所述的吸收材料为吸热相变材料、复合相变材料、金属单质、金属化合物中任意一种或几种的混合物。

本发明的有益效果在于：

本发明创造为了克服热电池工作过程中产生较高的热量，而热量过高会导致壳体内气压迅速上升极易发生爆破的矛盾，提供了一种具有有气体吸收体的热电池，通过气体吸收体将壳体内的气氛转化成液相或固相物质的方式，吸收热电池壳体内的热量从而降低壳体内温度的方式，以及压缩壳体内的气氛于局部区域的方式来降低电池壳体内部的气压，达到防止壳体内气压过大的目的，有效地降低了热电池的空载难度和热量设计上限，使热电池具备更好的承载能力和输出能力。

本发明创造的热电池工作过程中壳体内的气压不会过大，壳体不会发生因内部压力过大而导致的形变，热电池的空载安全性更易满足标准，热电池的热量设计上限和电化学性能相应提高。

附图说明

图1：热电池示意图

图2：气体吸收体示意图

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

一种热电池，电池壳体内含有电池堆和气体吸收体13。

所述热电池15由电池堆、绝缘系统11，保温系统12，热电池外壳14、气体吸收体13组成；所述气体吸收体13放置位置为电池堆内、绝缘系统11内、保温系统12内、电池堆与绝缘系统11之间、电池堆与保温系统12之间、保温系统12与热电池外壳14之间、绝缘系统11与热电池外壳14之间中的任一位置。

所述绝缘系统11位于电池堆与保温系统12之间；所述保温系统 12位于绝缘系统与热电池外壳14之间。

所述电池堆由底部至顶部为正极10、隔膜9、负极8、加热片7、激活系统6组成，其中正极10、隔膜9、负极8、加热片7按从下至上的结构组合多次循环放置。

所述的气体吸收体13由如下材料组成：气体吸收装置、气体转化装置、储存转化物装置、气压降低装置、载体装置。

气体转化装置装载气体转化材料，通过化学反应或物理吸附作用吸收壳体内产生的气体，将其转化为非气态物质。

所述的气体吸收装置为气嘴、压力阀、自由孔道。

所述的载体为透气性的胶囊。

所述的载体装载气体吸收材料和消耗材料。

所述的气压降低装置装载吸收电池内部热量的吸收材料。

所述的气压降低装置为将内部气体压缩于局部空间的机构。

所述的吸收材料为吸热相变材料、复合相变材料、金属单质、金属化合物。

实施例2

一种热电池，在实施例1的基础上所述气体吸收体13放置位置为保温系统12与热电池外壳14之间(如图1：热电池示意图)。

实施例3

一种热电池，在实施例2的基础上，所述气体吸收体用于及时吸收和转化电池工作过程中产生的气氛；所述气体吸收体13结构如图 2所示，由如下材料组成：气体转化装置17、储存转化物装置19、载体装置16、气体吸收装置18。

所述载体装置16为气体吸收体的包裹层，用于承载气体吸收装置18；所述气体吸收装置18用于吸收壳体内的气体；所述气体转化装置17用于吸收、转化和消耗壳体内的气体；所述储存转化物装置 19用于储存气体转化装置17产生的物质。

其工作方式是：当热电池激活后，壳体内的气压超过气体吸收体中的气压一定值时，气体吸收体表面的“人”字形气嘴(18)在压力差的作用下张开，壳体内气体进入气体吸收体的内部，进入气体吸收体的气氛在气体吸收体中转化物质附载的条形“骨架”(17)间流动，并与骨架上易与气氛反应的物质接触，并与之发生反应，转化为液体或固体物质。在气体吸收体中具有存储转化物的匣盒，可将产生的转化物进行收集。气体吸收体上的气嘴受壳体内的压力控制张开和闭合，从而有效控制壳体内的气压。而当壳体内气压降低时，受压力差的作用，气嘴不会张开，从而有效防止气体吸收体中的物质流出。

实施案例4

在实施例2的基础上，所述吸收材料为复合相变材料，用于及时吸收热电池工作过程中产生的热量，从而使热电池内部的温度降低，由于热电池壳体为密封性结构，受温度的影响，壳体内的气压降低。

实施案例5

在实施例2的基础上，所述气压降低装置为微型气体压缩装机，用于将壳体内的气氛压缩至气体吸收体中，从而使热电池壳体内部气体吸收体外部的气压降低。

Claims (9)

1.一种热电池，其特征在于，电池壳体内含有电池堆和气体吸收体(13)。

2.如权利要求1所述的热电池，其特征在于，所述热电池(15)由电池堆、绝缘系统(11)，保温系统(12)，热电池外壳(14)、气体吸收体(13)组成；所述气体吸收体(13)放置位置为电池堆内、绝缘系统(11)内、保温系统(12)内、电池堆与绝缘系统(11)之间、电池堆与保温系统(12)之间、保温系统(12)与热电池外壳(14)之间、绝缘系统(11)与热电池外壳(14)之间中的任一位置。

3.如权利要求1所述的热电池，其特征在于，所述电池堆由底部至顶部为正极(10)、隔膜(9)、负极(8)、加热片(7)、激活系统(6)组成，其中正极(10)、隔膜(9)、负极(8)、加热片(7)按从下至上的结构组合多次循环放置。

4.如权利要求1或2所述的热电池，其特征在于，所述的气体吸收体(13)由如下材料中的任意一种或两种以上与载体装置组成：气体吸收装置、气体转化装置、储存转化物装置、气压降低装置。

5.如权利要求4所述的热电池，其特征在于，所述的气体吸收装置为气嘴、压力阀、自由孔道。

6.如权利要求4所述的热电池，其特征在于，所述的载体为透气性的胶囊、海绵体、包裹层中任意一种。

7.如权利要求4或6所述的热电池，其特征在于，所述的载体装载气体吸收材料和消耗材料。

8.如权利要求4所述的热电池，其特征在于，所述的气压降低装置装载吸收电池内部热量的吸收材料或为将内部气体压缩于局部空间的机构。

9.如权利要求8所述的热电池，其特征在于，所述的吸收材料为吸热相变材料、复合相变材料、金属单质、金属化合物中任意一种或几种的混合物。