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Abstract

本发明公开了一种用于低温地带的电池，包括圆柱形的壳体、内芯、正电极、负电极；所述内芯包括正极材料与负极材料；所述正极材料与正电极电性连接，所述负极材料与负电极电性连接，所述负电极使用铝质金属制成，所述壳体的侧壁开设有一个环形气室，所述环形气室位于内芯的外部。优点在于：当电池的温度较低而无法正常工作时，电池中内芯的电阻也较高，此时会内芯会与电阻丝产生闭合回路，由于内芯的内阻高于电阻丝而产生更多的热量，使其内芯能够产生更高的热量使其本体升温，由于环形气室能够对内芯起到一定的保温效果，此后电池便可向外界稳定供电。

Description

一种用于低温地带的电池
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种用于低温地带的电池。
背景技术
在电池行业中，技术的性能突破受到许多外界条件的限制，尤其是温度条件的制约，良好的运行温度是电池安全、高效工作的前提。电池温度是制约电池性能提升的关键因素，在我国北方等低温地带中，冬季的室外温度经常能达到-30℃左右，而现实生活中的最常用的锂电池工作温度为-20℃～60℃，不过一般低于0℃后锂电池性能就会下降，放电能力就会相应降低，极易导致使用电池在使用初期无法向外界正常稳定的供电。
现有技术中的解决办法是人为的给电池加热，以使其达到稳定的工作温度，但此种方法较为麻烦，难以推广。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺点，而提出的一种用于低温地带的电池。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于低温地带的电池，包括圆柱形的壳体、内芯、正电极、负电极；所述内芯包括正极材料与负极材料；所述正极材料与正电极电性连接，所述负极材料与负电极电性连接，所述负电极使用铝质金属制成，所述壳体的侧壁开设有一个环形气室，所述环形气室位于内芯的外部；
所述内芯靠近负电极的一侧固定连接有一个第一圆管，所述第一圆管远离内芯的一侧固定连接有一个固定杆，所述固定杆远离第一圆管的一侧固定连接有一个第二圆管，所述第一圆管与第二圆管均为密闭的空心管状结构，所述第二圆管的两侧分别固定连接有第一接电片和第二接电片，所述第二接电片使用导线与正电极电性连接，所述第二圆管中设置有一个电阻丝，所述电阻丝的两端分别与第一接电片和第二接电片电性连接；
所述第一圆管和第二圆管互相靠近的一侧均贯穿连接有一个圆筒，两个所述圆筒中均密封滑动连接有一个第一活塞，两个所述第一活塞共同连接有一个硬质的连杆，两个所述圆筒分别与第一圆管和第二圆管连通，所述连杆上固定连接有一个连通件，所述连通件的一端与第一接电片相抵，所述负电极上固定连接有一个第三接电片，所述负电极受挤压变形时第三接电片会与连通件接触，所述连通件使用金属材质制成。
在上述的用于低温地带的电池中，所述电阻丝的电阻小于电池-20℃的内阻，大于电池0℃时的内阻，所述连通件位于连杆的中点处。
在上述的用于低温地带的电池中，所述壳体内开设有一个圆柱状的感受腔，所述感受腔内填充有低温蒸发液，所述内芯与负电极之间设置有方盒，所述方盒固定在壳体的内壁，所述方盒内密封滑动连接有一个第二活塞，所述感受腔与方盒共同连通有第一管道，所述环形气室内密封滑动连接有个环形的第三活塞，所述方盒与环形气室共同连通有第二管道，所述第一管道和第二管道分别位于方盒中第二活塞相对的两侧，所述方盒和环形气室在第二活塞与第三活塞之间的区域填充有导热液，所述环形气室远离方盒的一端连通有气管，所述气管与电池外界连通。
在上述的用于低温地带的电池中，所述导热液选用蒸馏水。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明中，当电池的温度较低而无法正常工作时，电池中内芯的电阻也较高，此时会内芯会与电阻丝产生闭合回路，由于内芯的内阻高于电阻丝而产生更多的热量，使其内芯能够产生更高的热量使其本体升温，此过程中内芯的电阻会随其减小，当内芯的温度升高至可正常供电时，电阻丝的发热量会明显高于内芯，使得第二圆管内的温度高于第一圆管，使得连通件向第一圆管方向运动直至连通件与第一接电片断开连接，由于环形气室能够对内芯起到一定的保温效果，此后电池便可向外界稳定供电；
2、当电池长时间使用而处于高温状态时，感受腔中的低温蒸发液会蒸发成气态，推动第二活塞运动将导热液挤压至环形气室内，使得内芯中热量可快速的传导至外界，避免其温度过高而出现危险。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于低温地带的电池的结构示意图；
图2为图1中A部分结构的放大示意图；
图3为本发明提出的一种用于低温地带的电池的另一种实施例的结构示意图；
图4为图3中B部分结构的放大示意图
图中：1壳体、2内芯、3正电极、4负电极、5环形气室、6第一圆管、7第二圆管、8固定杆、9第一接电片、10第二接电片、11电阻丝、12圆筒、13第一活塞、14连杆、15连通件、16第三接电片、17方盒、18感受腔、19第一管道、20第二活塞、21第二管道、22第三活塞、23气管。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例一
参照图1-2，一种用于低温地带的电池，包括圆柱形的壳体1、内芯2、正电极3、负电极4；内芯2包括正极材料与负极材料；正极材料与正电极3电性连接，负极材料与负电极4电性连接，负电极4使用铝质金属制成，使得电池装夹在用电器中时，负电极4会产生一定的形变而使第三接电片16与连通件15连接，壳体1的侧壁开设有一个环形气室5，环形气室5位于内芯2的外部；
内芯2靠近负电极4的一侧固定连接有一个第一圆管6，第一圆管6远离内芯2的一侧固定连接有一个固定杆8，固定杆8远离第一圆管6的一侧固定连接有一个第二圆管7，第一圆管6与第二圆管7均为密闭的空心管状结构，第二圆管7的两侧分别固定连接有第一接电片9和第二接电片10，第二接电片10使用导线与正电极3电性连接，第二圆管7中设置有一个电阻丝11，电阻丝11的两端分别与第一接电片9和第二接电片10电性连接；
第一圆管6和第二圆管7互相靠近的一侧均贯穿连接有一个圆筒12，两个圆筒12中均密封滑动连接有一个第一活塞13，两个第一活塞13共同连接有一个硬质的连杆14，两个圆筒12分别与第一圆管6和第二圆管7连通，连杆14上固定连接有一个连通件15，连通件15的一端与第一接电片9相抵，负电极4上固定连接有一个第三接电片16，负电极4受挤压变形时第三接电片16会与连通件15接触，连通件15使用金属材质制成。
电阻丝11的电阻小于电池-20℃的内阻，大于电池0℃时的内阻，连通件15位于连杆14的中点处。
本实施例中，环形气室5在内芯外形成了一侧空气保温层，使得内芯2的热量无法较快的传导至电池外部，避免电池迅速降温而影响放电效率。
电池在投入使用时，正电极3和负电极4对收到相对挤压的力，进而使得负电极4产生挤压变形，促使第三接电片16与连通件15接触产生电性连接，当本电池处于0摄氏度以上的温度时，内芯2的放电能力较好，内芯2的电阻小于电阻丝11的电阻，此时由于电阻丝11的电阻远远小于外界用电器的电阻，所以外界的用电器会被短路而无电流通过，内芯2会与电阻丝11串联成闭合回路，此回路中由焦耳定律Q＝I2Rt可得电阻丝的发热量高于内芯2的内阻，即会使得第二圆管7中的热量高于第一圆管6，进而使得第二圆管7中的气压高于第一圆管6，带动两个第一活塞13向第一圆管6方向运动，直至连通件15随两个第一活塞13一起运动至与第一接电片9脱离接触，此时电阻丝11处于断电状态，电池的内芯2仅通过正电极3和负电极4向外界的用电器供电。
当电池处于-20℃及以下时，内芯2的放电效率远远低于正常值而难以向外界正常供电，且此时内芯2的电阻明显较高。使用电池而使负电极4形变导致第三接电片16与第一接电片9相抵时，电阻丝11通电与内芯2形成闭合回路，此时由于电池内芯2的内阻较高而使得内芯2的温度可以较快的升高，此过程中内芯2的内阻也逐渐降低，当内芯2的温度升高至0℃以上时，内芯2的放电效率也随之明显升高，此时便如同上段所描述一样可对外界的用电器正常供电。
实施例二
参照图3-4，本实施例与实施例一的区别在于：壳体1内开设有一个圆柱状的感受腔18，感受腔18内填充有低温蒸发液，低温蒸发液可选用沸点为39.75℃的二氯甲烷，内芯2与负电极4之间设置有方盒17，方盒17固定在壳体1的内壁，方盒17内密封滑动连接有一个第二活塞20，感受腔18与方盒17共同连通有第一管道19，环形气室5内密封滑动连接有个环形的第三活塞22，方盒17与环形气室5共同连通有第二管道21，第一管道19和第二管道21分别位于方盒17中第二活塞20相对的两侧，方盒17和环形气室5在第二活塞20与第三活塞22之间的区域填充有导热液，环形气室5远离方盒17的一端连通有气管23，气管23与电池外界连通，导热液选用蒸馏水。
本实施例中，电池在使用过程中不断的产生热量，在其长期使用时可能处于较高的温度，当电池的温度较高时会导致电极降解以及电解液分解等有害反应的发生，影响电池的使用寿命，甚至对电池内部结构造成永久性损坏，目前社会上公知的是电池稳定高于45℃时，会逐渐对电池产生损伤，本实施例中二氯甲烷的沸点为39.75℃，当内芯2的温度高于此温度时，感受腔18中的二氯甲烷便会快速汽化并推动方盒17中的第二活塞20运动并将导热液挤压至环形气室5内，直至环形气室5的第三活塞22运动至远离方盒17的一侧，使得环形气室5中充满导热液，此时内芯2中的热量可以较快的传导至电池的外界，实现将电池整体的降温而避免电池温度过高而损坏。
尽管本文较多地使用了壳体1、内芯2、正电极3、负电极4、环形气室5、第一圆管6、第二圆管7、固定杆8、第一接电片9、第二接电片10、电阻丝11、圆筒12、第一活塞13、连杆14、连通件15、第三接电片16、方盒17、感受腔18、第一管道19、第二活塞20、第二管道21、第三活塞22、气管23等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种用于低温地带的电池，包括圆柱形的壳体(1)、内芯(2)、正电极(3)、负电极(4)；所述内芯(2)包括正极材料与负极材料；所述正极材料与正电极(3)电性连接，所述负极材料与负电极(4)电性连接，其特征在于：所述负电极(4)使用铝质金属制成，所述壳体(1)的侧壁开设有一个环形气室(5)，所述环形气室(5)位于内芯(2)的外部；
所述内芯(2)靠近负电极(4)的一侧固定连接有一个第一圆管(6)，所述第一圆管(6)远离内芯(2)的一侧固定连接有一个固定杆(8)，所述固定杆(8)远离第一圆管(6)的一侧固定连接有一个第二圆管(7)，所述第一圆管(6)与第二圆管(7)均为密闭的空心管状结构，所述第二圆管(7)的两侧分别固定连接有第一接电片(9)和第二接电片(10)，所述第二接电片(10)使用导线与正电极(3)电性连接，所述第二圆管(7)中设置有一个电阻丝(11)，所述电阻丝(11)的两端分别与第一接电片(9)和第二接电片(10)电性连接；
所述第一圆管(6)和第二圆管(7)互相靠近的一侧均贯穿连接有一个圆筒(12)，两个所述圆筒(12)中均密封滑动连接有一个第一活塞(13)，两个所述第一活塞(13)共同连接有一个硬质的连杆(14)，两个所述圆筒(12)分别与第一圆管(6)和第二圆管(7)连通，所述连杆(14)上固定连接有一个连通件(15)，所述连通件(15)的一端与第一接电片(9)相抵，所述负电极(4)上固定连接有一个第三接电片(16)，所述负电极(4)受挤压变形时第三接电片(16)会与连通件(15)接触，所述连通件(15)使用金属材质制成。
2.根据权利要求1所述的一种用于低温地带的电池，其特征在于，所述电阻丝(11)的电阻小于电池-20℃的内阻，大于电池0℃时的内阻，所述连通件(15)位于连杆(14)的中点处。
3.根据权利要求1所述的一种用于低温地带的电池，其特征在于，所述壳体(1)内开设有一个圆柱状的感受腔(18)，所述感受腔(18)内填充有低温蒸发液，所述内芯(2)与负电极(4)之间设置有方盒(17)，所述方盒(17)固定在壳体(1)的内壁，所述方盒(17)内密封滑动连接有一个第二活塞(20)，所述感受腔(18)与方盒(17)共同连通有第一管道(19)，所述环形气室(5)内密封滑动连接有个环形的第三活塞(22)，所述方盒(17)与环形气室(5)共同连通有第二管道(21)，所述第一管道(19)和第二管道(21)分别位于方盒(17)中第二活塞(20)相对的两侧，所述方盒(17)和环形气室(5)在第二活塞(20)与第三活塞(22)之间的区域填充有导热液，所述环形气室(5)远离方盒(17)的一端连通有气管(23)，所述气管(23)与电池外界连通。
4.根据权利要求3所述的一种用于低温地带的电池，其特征在于，所述导热液选用蒸馏水。
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