CN111725534A - 一种耐500℃高温环境热电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐500℃高温环境热电池，属于热电池技术领域，包括：电池壳体、电池盖体和位于壳体中的电堆，其特征在于：还包括绝缘隔热组件；所述电池壳体、电池盖体均采用钛合金材质，接线柱共有四个，其中一个为正极接线柱、一个为负极接线柱、两个为电点火头接线柱；四个接线柱分别密封固定在壳盖上。所述单体电池自上至下依次由负极、电解质、正极、加热药压制而成；所述电池电堆绝缘隔热组件采用低导热率的纳米隔热材料制成，所述电堆由47片单体电池串联构成，并通过上端板和下端板紧固在一起。通过采用上述技术方案，本发明热电池能够在500℃极端高温环境下使用，大大提高了热电池的高温使用极限，拓宽了热电池的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种耐500℃高温环境热电池。
背景技术
热电池是用电池本身的加热系统把不导电的固体状态盐类电解质加热熔融呈离子型导体而进入工作状态的一种热激活贮备电池。目前已知热电池的使用环境温度在-55℃～+71℃之间，个别使用温度能达到+120℃，但还未有能够在500℃高温环境下使用的热电池。常规使用温度下的热电池，其生产制备技术已不能满足高温500℃环境条件，必须采用新的技术才能达到要求。
发明内容
本发明为了解决提供一种耐500℃高温环境热电池，其在500℃高温环境下能够正常安全工作。
本发明的目的是提供一种耐500℃高温环境热电池，包括：电池壳体、电池盖体和位于壳体中的电堆，其特征在于：还包括绝缘隔热组件；其中：
所述电池壳体、电池盖体均采用钛合金材质，接线柱共有四个，其中一个为正极接线柱、一个为负极接线柱、两个为电点火头接线柱；四个接线柱分别密封固定在壳盖上。
所述单体电池自上至下依次由负极、电解质、正极、加热药压制而成；
所述电池电堆绝缘隔热组件采用低导热率的纳米隔热材料制成。
优选地，所述电堆由47片单体电池串联构成，并通过上端板和下端板紧固在一起。
优选地，所述电堆的正极通过导流条连接在正极接线柱上，所述电堆的负极通过导流条连接在负极接线柱上。
优选地，所述负极为LiB；所述电解质为LiClLiBrLiF；所述正极为MS。
优选地，所述纳米隔热材料的导热系数为0.01W/mK。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明热电池能够在500℃极端高温环境下使用，大大提高了热电池的高温使用极限，拓宽了热电池的应用领域。
附图说明
图1是本发明优选实施例的电路图
图2是本发明优选实施例中电堆的结构图；
其中：1、上端板；2、正极导流条；3、负极导流条；4、单体电池；5、引燃条；6、下端板。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1至图2所示，本发明的技术方案为：
一种耐500℃高温环境热电池，包括电池壳体、电池盖体、位于壳体中的电堆，以及对电堆进行绝缘隔热用的绝缘隔热组件。
所述电池壳体、电池盖体均采用钛合金材质，接线柱共有四个，其中一个为正极接线柱、一个为负极接线柱、两个为电点火头接线柱；分别密封固定在壳盖上。
并且，所述电堆由47片单体电池4(负极向上)串联构成，并通过上端板1和下端板6紧固在一起。电堆的正极通过正极导流条2连接在正极接线柱上，电堆的负极通过负极导流条3连接在负极接线柱上。
所述单体电池自上至下依次由负极、电解质、正极、加热药压制而成，负极为LiB；电解质为LiCl·LiBr·LiF；正极为MS。
下面对上述优选实施例做进一步详细阐述：
1)耐高温电池壳体、盖体
传统热电池使用不锈钢作为电池壳体、盖体材质，但使用不锈钢壳体、盖体制备的热电池不能够在500℃高温条件下正常使用，存在发生变形、泄漏等风险。
本技术中，采用了TA15钛合金作为电池壳体、盖体材料，钛合金作为一种新型结构材料，它具有优良的综合性质，如密度小，比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异。
500℃环境下，这种材料的性能参数如表1所示。
表1材料性能参数
采用TA15钛合金壳体、盖体制备的热电池在高温500℃条件下，仍然能够保持优良的机械性能，也不会发生变形、泄漏等情况。
2)电池内部的热设计技术
本技术中，由于电池使用环境温度很高，达到500℃，因此，电池的热设计是安全稳定工作的重要保证，一方面要保证电池足够的热寿命以维持其电寿命，另一方面，要在电池内部建立均衡稳定的热场，避免受外部高温的影响导致局部过热，在技术上可以采取适宜的梯度热量技术。传统热电池配热在75％以上，本技术中配热维持在60％～70％之间。
3)采用低导热率的纳米隔热材料
传统热电池采用陶瓷纤维、石棉做为包括电堆组件的绝缘隔热材料，这些材质绝缘效果较好，但隔热效果欠佳。在正常使用温度范围内，其隔热效果受影响较小，未暴露弊端，但在500℃高温环境下，陶瓷纤维、石棉的隔热效果基本失效，不能有效阻挡外部热量的传入，进而影响电池电性能。
本技术中，采用了低导热率的纳米隔热材料对电堆组件进行包裹，该材料与陶瓷纤维、石棉相比，导热率极低(石棉导热系数为0.1W/mK，纳米隔热材料导热系数仅为0.01W/mK)，能够有效阻挡外部500℃高温产生的热量，大大减轻外部热量对电池内部的影响。
4)电池结构设计
本技术中，电池结构设计借鉴传统热电池，主要组成部分：电堆、点火组件、引燃加热组件、集流片组件、电池盖、电池壳及绝缘隔热组件等；电堆由若干单体电池、加热片集流片组件相间叠放，两端放石棉垫、云母垫和引燃条5，最后通过上下端板和紧固条锁紧而成。典型电堆装配结构如附图2所示。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种耐500℃高温环境热电池，包括：电池壳体、电池盖体和位于壳体中的电堆，其特征在于：还包括绝缘隔热组件；其中：
所述电池壳体、电池盖体均采用钛合金材质，接线柱共有四个，其中一个为正极接线柱、一个为负极接线柱、两个为电点火头接线柱；四个接线柱分别密封固定在壳盖上。
所述单体电池自上至下依次由负极、电解质、正极、加热药压制而成；
所述电池电堆绝缘隔热组件采用低导热率的纳米隔热材料制成。
2.根据权利要求1所述的耐500℃高温环境热电池，其特征在于，所述电堆由47片单体电池串联构成，并通过上端板和下端板紧固在一起。
3.根据权利要求1或2所述的耐500℃高温环境热电池，其特征在于，所述电堆的正极通过导流条连接在正极接线柱上，所述电堆的负极通过导流条连接在负极接线柱上。
4.根据权利要求1所述的耐500℃高温环境热电池，其特征在于，所述负极为LiB；所述电解质为LiClLiBrLiF；所述正极为MS。
5.根据权利要求1所述的耐500℃高温环境热电池，其特征在于，所述纳米隔热材料的导热系数为0.01W/mK。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101653960A (zh) * | 2009-08-26 | 2010-02-24 | 武汉科技大学 | 一种轻质隔热保温材料及其制备方法 |
| CN108110269A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种能够在高温环境条件下长时间工作热电池 |
| CN109873241A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-11 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种封闭式热电池的壳热发散处理方法 |
| CN110212208A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-09-06 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种用于贮备热电池的电解质材料 |
| CN110993875A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-10 | 上海空间电源研究所 | 一种新型热电池内部引流系统 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101653960A (zh) * | 2009-08-26 | 2010-02-24 | 武汉科技大学 | 一种轻质隔热保温材料及其制备方法 |
| CN108110269A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种能够在高温环境条件下长时间工作热电池 |
| CN109873241A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-11 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种封闭式热电池的壳热发散处理方法 |
| CN110212208A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-09-06 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 一种用于贮备热电池的电解质材料 |
| CN110993875A (zh) * | 2019-11-15 | 2020-04-10 | 上海空间电源研究所 | 一种新型热电池内部引流系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘占辰等: "军用热电池钛合金壳体材料应用试验研究", 《弹道学报》 * |
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