CN114171832A - 一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用 - Google Patents
一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114171832A CN114171832A CN202111162617.XA CN202111162617A CN114171832A CN 114171832 A CN114171832 A CN 114171832A CN 202111162617 A CN202111162617 A CN 202111162617A CN 114171832 A CN114171832 A CN 114171832A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery pack
- battery
- power battery
- layer
- wave
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 21
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 17
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 13
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical group N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 5
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 5
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 5
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 abstract description 42
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical group CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
- H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
本发明提供了一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用。电池包具有胶囊状外形，主要由电池模组、电池管理组件、承力杆和外部壳体等部分组装而成；电池包外壳具有三层结构，表层为多孔石墨烯/树脂基复合材料构成的承力吸波层，中层为导电碳膜或导电铝膜构成的反射屏蔽层，里层为绝缘树脂构成的绝缘保护层。电池包外形连续无突起，有助于减少雷达散射面积(RCS)，加上壳体材料具有优异的宽频吸波能力，使得电池包具备太赫兹隐身功能。通过制备轻质、高强、宽频吸波复合材料，并结合简约的力学结构设计和紧凑的电芯排布方案，克服了现有方案中存在的体积、重量与隐身性能难以兼顾的难题，实现了动力电池包的太赫兹隐身。
Description
技术领域
本发明属于武器装备用雷达隐身技术领域，具体涉及一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用，该动力电池包可应用于各类小型无人飞行器，实现优异的太赫兹雷达隐身效果。
背景技术
21世纪以来，小型无人机在有效载荷小型化、续航时间、超视距通信、低成本化等方面持续取得进展，集群技术、自主技术、协同技术等智能化技术正推动着小型无人机战斗力的提升。无人机“蜂群”作战，是一种全新概念的作战模式，对未来战争的影响也将是颠覆式的。随着研究的深入，无人机集群作战正在从概念走向雏形。可以预见，未来无人机蜂群作战将会成为战场重要的作战方式。
雷达探测技术，能够通过接收目标反射的电磁信号来发现目标。尤其是太赫兹雷达，采用的电磁波波长极短，可以用于探测较小目标和实现精确的定位，同时太赫兹又包含了丰富的频率，有着非常宽的带宽(0.1THz到10THz)，能以成千上万种频率发射纳秒以至皮秒级的脉冲，不管是面对形状隐身、涂料隐身，还是等离子体隐身的目标时，都能让它们“无处遁形”。
小型无人机大多数采用电池提供飞行动力，动力电池包已经成为各类小型飞行器必不可少的部件。动力电池包主要由电池、导线、电子部件和外壳等部分组成，以上组成部分不可避免要采用金属材料。由于动力电池包都是直接暴露在无人机外部，当敌方雷达波照射到动力电池包时，将产生强烈的电磁散射，对无人机突防带来不利影响。小型无人机结构都非常紧凑，对重量要求亦非常严苛，因此动力电池包的体积和重量都要尽可能控制。传统的结构隐身和涂层隐身难以满足小型无人机的设计要求，面对太赫兹雷达时更是无法发挥隐身功能。迫切需要开发一种既能高效吸收雷达波，又能尽可能控制体积和重量的无人机动力电池包及其制备方法，满足小型无人机或飞行器等武器系统的技术需求。
发明内容
本发明提出一种采用多功能石墨烯复合材料外壳的小型无人飞行器(无人机)动力电池包及其制备方法，克服了现有技术中动力电池包存在的体积、重量与隐身性能难以兼顾的难题，实现了无人机动力电池包的太赫兹隐身。
本发明采用的技术方案：
一种动力电池包，包括电池模组、电池管理系统、承力杆、支架和外部壳体；
所述动力电池包具有胶囊状外形，主体为圆柱形的电池舱体区，两端为电池舱盖区，中间贯穿一根承力杆；所述电池模组由电芯按照最密排布而成，通过支架固定；所述电池模组设置在所述电池舱体区内，通过支架与电池舱体连接，通过承力杆与电池舱盖连接；
所述电池管理组件设置于所述电池舱盖区内；
所述外部壳体具有复合结构，所述复合结构层包括吸波壳体层、位于吸波壳体层内表面的导电层和位于导电层表面的绝缘隔离层。
根据本发明的实施方案，所述吸波壳体层由多孔石墨烯粉体和树脂基体复合而成，起到吸收太赫兹电磁波和力学承载功能。进一步地，所述吸波壳体层的厚度为1-4mm，例如为1.5-3mm，示例性为2mm、2.5mm。
优选地，所述多孔石墨烯粉体占吸波壳体层制备原料质量的0.1-5％，例如0.5-3％。
优选地，所述吸波壳体层由多孔石墨烯粉体、偶联剂、润滑剂和树脂基体混合、注塑得到。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，例如为KH-550、KH-903和A-150中的至少一种。进一步地，所述偶联剂的质量占比不超过吸波壳体层制备原料质量的0.1％。
优选地，所述润滑剂选自硬脂酸和/或甲基硅油。进一步地，所述润滑剂的质量占比不超过吸波壳体层制备原料质量的5％，例如为1％、2％、3％。
优选地，所述树脂基体选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚苯硫醚。
示例性地，所述多孔石墨烯粉体、偶联剂、润滑剂和树脂基体的质量比为0.1:0.05:1:98.85、0.5:0.1:1:98.4或5:0.1:5:89.9。
根据本发明的实施方案，所述导电层是由导电材料组成，起到反射探照雷达波和屏蔽内部电磁辐射功能。例如，所述导电层为导电碳膜或导电铝膜。进一步地，所述导电层的厚度为1-10μm，例如2-8μm，再如为5μm。
根据本发明的实施方案，所述绝缘隔离层为阻燃树脂，起到绝缘、阻燃和保护导电层的功能。例如，所述阻燃树脂为阻燃ABS树脂和/或阻燃环氧树脂。进一步地，所述绝缘阻隔层的厚度不超过1mm，例如为0.1-0.8mm，比如为0.5mm。
根据本发明的实施方案，所述外部壳体的厚度为2-6mm，例如为2.5-5.5mm，示例性为5mm。
根据本发明的实施方案，所述承力杆为中空结构，优选采用高弹性模量(例如弹性模量在80～200GPa之间)的玻纤增强树脂或者碳纤维增强树脂材料。
根据本发明的实施方案，所述电池模组的数量可以为一个、两个或更多个。
根据本发明的实施方案，所述电池模组通过汇流排和导线串并联。例如，所述电池模组可以为按照2并3串方案组成、6并6串方案组成、6并12串方案组成。几种典型的电池模组电芯排布结构如图2所示。
根据本发明的实施方案，所述动力电池包与外部的接口置于电池舱盖上。
根据本发明的实施方案，所述支架的材质为树脂材质。
根据本发明的实施方案，所述电池管理系统可以选自与电池模组适配的电路模块，例如选自3串12.6V MOS开关集成电路模块、6串25.2V MOS开关集成电路模块、12串50.4V MOS开关集成电路模块。
本发明还提供上述动力电池包的制备方法，包括：将上述电池模组、电池管理系统、外部壳体和承力杆按照结构设计图进行组装，得到所述动力电池包；
优选地，所述电池模组按照电池模组排布设计，用支架将电芯固定，并在电芯正负极上焊接汇流片形成串并联得到。
根据本发明的实施方案，所述外部壳体可以按照如下方法制备：
(A)由多孔石墨烯粉体、偶联剂、润滑剂和树脂基体混合、注塑得到吸波壳体层；
(B)在所述吸波壳体层的内表面制备导电层；
(C)在所述导电层的表面制备绝缘阻隔层。
根据本发明的实施方案，所述多孔石墨烯粉体、偶联剂、润滑剂和树脂基体具有如上文所示的选择和配比。
根据本发明的实施方案，所述多孔石墨烯粉体的制备过程包括：
(1)将氧化石墨烯(GO)分散于溶剂中，通过溶剂热反应制备还原氧化石墨烯凝胶(rGO)；
(2)对所述还原氧化石墨烯凝胶进行真空退火处理，得到所述多孔石墨烯粉体。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述溶剂为乙醇、乙二醇或者二者的混合物。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的浓度为0.1-1mg/ml。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述溶剂热反应的温度为150-200℃，反应的时间12-48h。
根据本发明的实施方案，步骤(2)中，所述的真空退火处理的真空度在10-3Pa以上。
根据本发明的实施方案，步骤(2)中，所述的真空退火处理的退火温度为800-1500℃，升降温速率为5℃/min，保温时间2-5h。
根据本发明的实施方案，步骤(B)在制备导电层时，还需对吸波壳体层的内表面进行清洗、烘干。
其中，所述导电层可以采用本领域已知方法制备，例如采用磁控溅射。
根据本发明的实施方案，所述绝缘阻隔层可以采用本领域已知方法制备，例如采用喷塑方法。
根据本发明示例性地方案，所述外部壳体的制备方法包括：
(A)将多孔石墨烯粉体、偶联剂、热塑性树脂、润滑剂按上述比例混合后送入高速混合机中混合，并通过模具注塑成形得到吸波壳体层；
(B)清洗、烘干后对吸波壳体层的内表面进行磁控溅射，沉积导电层；
(C)利用喷塑方法，在导电层的表面形成绝缘阻隔层。
本发明还提供上述动力电池包在无人飞行器中的应用。优选用于太赫兹隐身无人飞行器。
有益效果
1.动力电池包整体呈胶囊状，外形连续无突起，有助于减少雷达散射面积(RCS)；
2.采用高效宽频吸波壳体材料，使得动力电池包具备太赫兹隐身功能；
3.电池模组采用密堆积排布结构，能有效利用电池包空间，减少电池包体积；
4.采用轻质结构件(纤维增强树脂承力杆、树脂支架和树脂基外壳)，能够有效减少动力电池包的重量。
附图说明
图1给出了电池包的结构示意图。
图2给出了几种典型电池模组的电芯排布结构示意图。
图3给出了外部壳体复合结构的示意图。
附图标记：1-电池舱盖，2-电池模组，3-承力杆，4-电池舱体，5-电芯，6-吸波外壳层，7-导电层，7-绝缘隔离层。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
电池包呈胶囊状，胶囊直径约65mm，总长度约86mm。为了得到轻质、紧凑、太赫兹隐身的微型无人机电池包，本方案电芯采用三元18650圆柱电芯，按照2并3串方案组成电池模组，支架采用密排阻燃ABS支架，承力杆为玻纤增强树脂复合材料，电池管理选用3串12.6VMOS开关集成电路模块，电池包外壳采用2.5mm厚度多功能石墨烯复合材料。
多功能石墨烯复合材料舱体壳体和舱盖壳体制备过程如下：首先将Hummer法制备的氧化石墨烯分散于无水乙醇中，氧化石墨烯浓度为0.1mg/ml。将上述氧化石墨烯溶液置于水热反应釜中，反应温度控制为150℃，反应时间为12h，得到还原氧化石墨烯凝胶。将凝胶滤出、无水乙醇冲洗、干燥后，置于高真空热处理炉进行退火处理，真空度控制在1mPa，退火温度为800℃，升温速率5℃/min，保温时间2h，退火处理后以5℃/min速度冷却至50℃以下，得到多孔石墨烯粉末。将得到多孔石墨烯粉末与硅烷偶联剂KH-903、硬脂酸和聚对苯二甲酸乙二醇酯按照0.1:0.05:1:98.85重量比混合后送入高速混合机，控制温度250℃～280℃间将混合物注入对应模具中得到壁厚2mm的电池包舱体预制件和舱盖预制件。对预制件进行清洗和烘干，并采用磁控溅射设备在预制件内表面喷碳，形成1μm的导电碳膜。接下来利用喷塑机对喷完碳的表面进行喷塑处理，形成一层约0.5mm厚度的阻燃ABS树脂绝缘阻隔层。
按照电池模组排布设计，用支架将电芯固定，并在电芯正负极上焊接汇流片形成串并联，得到电池模组；用导线将电池模组、集成电路模块和外部接口按照电路设计图进行连接，组成电池管理系统；将电池模组、电池管理系统、承力杆和电池包舱体壳体和舱盖壳体按照结构设计图进行组装，就能得到所述的太赫兹隐身电池包，在0.2～1.2THz频率范围实现10dB以上吸波效果。
实施例2
电池包呈胶囊状，胶囊直径约152mm，总长度约220mm。为了得到轻质、紧凑、太赫兹隐身的微型无人机电池包，本方案电芯采用三元26650圆柱电芯，按照6并6串方案组成电池模组，支架采用密排耐低温尼龙支架，承力杆为碳纤维增强树脂复合材料，电池管理选用6串25.2V MOS开关集成电路模块，电池包外壳采用5mm厚度的多功能石墨烯复合材料。
多功能石墨烯复合材料舱体壳体和舱盖壳体制备过程如下：首先将Hummer法制备的氧化石墨烯分散于乙二醇中，氧化石墨烯浓度为1mg/ml。将上述氧化石墨烯溶液置于水热反应釜中，反应温度控制为200℃，反应时间为48h，得到还原氧化石墨烯凝胶。将凝胶滤出、无水乙醇冲洗、干燥后，置于高真空热处理炉进行退火处理，真空度控制在1mPa，退火温度为1500℃，升温速率5℃/min，保温时间5h，退火处理后以5℃/min速度冷却至50℃以下，得到多孔石墨烯粉末。将得到多孔石墨烯粉末与硅烷偶联剂A-150、硬脂酸和聚苯硫醚按照5:0.1:5:89.9重量比混合后送入高速混合机，控制温度260℃～280℃间将混合物注入对应模具中得到电池包舱体预制件和舱盖预制件。对预制件进行清洗和烘干，并采用磁控溅射设备在预制件内表面喷铝，形成10μm的导电铝膜。接下来利用喷塑机对喷完碳的表面进行喷塑处理，形成一层约1mm厚度的阻燃环氧树脂绝缘阻隔层。
按照电池模组排布设计，用支架将电芯固定，并在电芯正负极上焊接汇流片形成串并联，得到电池模组；用导线将电池模组、集成电路模块和外部接口按照电路设计图进行连接，组成电池管理系统；将电池模组、电池管理系统、承力杆和电池包舱体壳体和舱盖壳体按照结构设计图进行组装，就能得到所述的太赫兹隐身电池包。
实施例3
电池包呈胶囊状，胶囊直径约140mm，总长度约220mm。为了得到轻质、紧凑、太赫兹隐身的微型无人机电池包，本方案电芯采用三元18650圆柱电芯，按照6并12串方案组成电池模组，支架采用密排阻燃聚碳酸酯支架，承力杆为碳纤维增强树脂复合材料，电池管理选用12串50.4V MOS开关集成电路模块，电池包外壳采用5mm厚度多功能石墨烯复合材料。
多功能石墨烯复合材料舱体壳体和舱盖壳体制备过程如下：首先将Hummer法制备的氧化石墨烯分散于无水乙醇中，氧化石墨烯浓度为0.5mg/ml。将上述氧化石墨烯溶液置于水热反应釜中，反应温度控制为180℃，反应时间为24h，得到还原氧化石墨烯凝胶。将凝胶滤出、无水乙醇冲洗、干燥后，置于高真空热处理炉进行退火处理，真空度控制在1mPa，退火温度为1000℃，升温速率5℃/min，保温时间4h，退火处理后以5℃/min速度冷却至50℃以下，得到多孔石墨烯粉末。将得到多孔石墨烯粉末与硅烷偶联剂KH-550、甲基硅油和聚对苯二甲酸乙二醇酯按照0.5:0.1:1:98.4重量比混合后送入高速混合机，控制温度250℃～280℃间将混合物注入对应模具中得到电池包舱体预制件和舱盖预制件。对预制件进行清洗和烘干，并采用磁控溅射设备在预制件内表面喷碳，形成5μm的导电碳膜。接下来利用喷塑机对喷完碳的表面进行喷塑处理，形成一层约1mm厚度的阻燃ABS树脂绝缘阻隔层。
按照电池模组排布设计，用支架将电芯固定，并在电芯正负极上焊接汇流片形成串并联，得到电池模组；用导线将电池模组、集成电路模块和外部接口按照电路设计图进行连接，组成电池管理系统；将电池模组、电池管理系统、承力杆和电池包舱体壳体和舱盖壳体按照结构设计图进行组装，就能得到所述的太赫兹隐身电池包。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动力电池包，包括电池模组、电池管理系统、承力杆、支架和外部壳体；
所述动力电池包具有胶囊状外形，主体为圆柱形的电池舱体区，两端为电池舱盖区，中间贯穿一根承力杆；所述电池模组由电芯按照最密排布而成，通过支架固定；所述电池模组设置在所述电池舱体区内，通过支架与电池舱体连接，通过承力杆与电池舱盖连接；
所述电池管理组件设置于所述电池舱盖区内；
所述外部壳体具有复合结构，所述复合结构层包括吸波壳体层、位于吸波壳体层内表面的导电层和位于导电层表面的绝缘隔离层。
2.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述吸波壳体层由多孔石墨烯粉体和树脂基体复合而成。优选地，所述吸波壳体层的厚度为1-4mm。
优选地，所述多孔石墨烯粉体占吸波壳体层制备原料质量的0.1-5％。
3.根据权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述吸波壳体层由多孔石墨烯粉体、偶联剂、润滑剂和树脂基体混合、注塑得到。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，例如为KH-550、KH-903和A-150中的至少一种。优选地，所述偶联剂的质量占比不超过吸波壳体层制备原料质量的0.1％。
优选地，所述润滑剂选自硬脂酸和/或甲基硅油。优选地，所述润滑剂的质量占比不超过吸波壳体层制备原料质量的5％。
优选地，所述树脂基体选自聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚苯硫醚。
4.根据权利要求1-3任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述导电层是由导电材料组成。例如，所述导电层为导电碳膜或导电铝膜。进一步地，所述导电层的厚度为1-10μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述绝缘隔离层为阻燃树脂。例如，所述阻燃树脂为阻燃ABS树脂和/或阻燃环氧树脂。优选地，所述绝缘阻隔层的厚度不超过1mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述外部壳体的厚度为2-6mm。
优选地，所述承力杆为中空结构，优选采用高弹性模量(例如弹性模量在80～200GPa之间)的玻纤增强树脂或者碳纤维增强树脂材料。
优选地，所述电池模组的数量可以为一个、两个或更多个。
优选地，所述电池模组通过汇流排和导线串并联。
优选地，所述动力电池包与外部的接口置于电池舱盖上。
优选地，所述支架的材质为树脂材质。
优选地，所述电池管理系统选自与电池模组适配的电路模块。
7.权利要求1-6任一项所述的动力电池包的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将所述电池模组、电池管理系统、外部壳体和承力杆按照结构设计图进行组装，得到所述动力电池包；
优选地，所述电池模组按照电池模组排布设计，用支架将电芯固定，并在电芯正负极上焊接汇流片形成串并联得到。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述外部壳体按照如下方法制备：
(A)由多孔石墨烯粉体、偶联剂、润滑剂和树脂基体混合、注塑得到吸波壳体层；
(B)在所述吸波壳体层的内表面制备导电层；
(C)在所述导电层的表面制备绝缘阻隔层。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述多孔石墨烯粉体的制备过程包括：
(1)将氧化石墨烯分散于溶剂中，通过溶剂热反应制备还原氧化石墨烯凝胶；
(2)对所述还原氧化石墨烯凝胶进行真空退火处理，得到所述多孔石墨烯粉体。
优选地，步骤(2)中，所述的真空退火处理的真空度在10-3Pa以上。
优选地，步骤(2)中，所述的真空退火处理的退火温度为800-1500℃，升降温速率为5℃/min，保温时间2-5h。
10.权利要求1-6任一项所述的动力电池包在无人飞行器中的应用，优选用于太赫兹隐身无人飞行器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111162617.XA CN114171832A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111162617.XA CN114171832A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114171832A true CN114171832A (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=80476821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111162617.XA Pending CN114171832A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114171832A (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104990459A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-21 | 苏州工业园区高性能陶瓷纤维工程中心有限公司 | 一种雷达红外隐身集成复合隐身篷布及其制备方法 |
| CN204788056U (zh) * | 2015-05-10 | 2015-11-18 | 奚济孝 | 一种电磁屏蔽复合防护板 |
| CN108192315A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-06-22 | 重庆邮电大学 | 一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN108250685A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 航天神舟飞行器有限公司 | 一种具有吸波隐身性能的复合材料、制备方法及应用 |
| CN109294519A (zh) * | 2018-11-17 | 2019-02-01 | 哈尔滨烯创科技有限公司 | 一种多层结构浓度梯度设计的宽频石墨烯吸波材料的制备方法 |
| CN109553905A (zh) * | 2018-11-24 | 2019-04-02 | 浙江中科恒泰新材料科技有限公司 | 一种增强的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫复合材料的制备方法 |
| CN110054942A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-26 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种含石墨烯的红外雷达兼容隐身涂料及其制备方法 |
| CN110205096A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-09-06 | 青岛科凯达橡塑有限公司 | 一种可调控微孔吸波超材料及其制备方法和应用 |
| CN112159582A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-01 | 深圳市风采新材料科技有限公司 | 一种电磁波屏蔽材料及其制备方法 |
| CN112644103A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-13 | 北京机电工程研究所 | 一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法 |
| CN213425143U (zh) * | 2020-10-28 | 2021-06-11 | 江苏宜兴德融科技有限公司 | 无人机电池包结构及无人机 |
-
2021
- 2021-09-30 CN CN202111162617.XA patent/CN114171832A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204788056U (zh) * | 2015-05-10 | 2015-11-18 | 奚济孝 | 一种电磁屏蔽复合防护板 |
| CN104990459A (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-21 | 苏州工业园区高性能陶瓷纤维工程中心有限公司 | 一种雷达红外隐身集成复合隐身篷布及其制备方法 |
| CN108250685A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 航天神舟飞行器有限公司 | 一种具有吸波隐身性能的复合材料、制备方法及应用 |
| CN108192315A (zh) * | 2018-02-09 | 2018-06-22 | 重庆邮电大学 | 一种车辆仪器仪表壳体用电磁屏蔽复合材料及其制备方法 |
| CN109294519A (zh) * | 2018-11-17 | 2019-02-01 | 哈尔滨烯创科技有限公司 | 一种多层结构浓度梯度设计的宽频石墨烯吸波材料的制备方法 |
| CN109553905A (zh) * | 2018-11-24 | 2019-04-02 | 浙江中科恒泰新材料科技有限公司 | 一种增强的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫复合材料的制备方法 |
| CN110054942A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-26 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种含石墨烯的红外雷达兼容隐身涂料及其制备方法 |
| CN110205096A (zh) * | 2019-06-13 | 2019-09-06 | 青岛科凯达橡塑有限公司 | 一种可调控微孔吸波超材料及其制备方法和应用 |
| CN112159582A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-01 | 深圳市风采新材料科技有限公司 | 一种电磁波屏蔽材料及其制备方法 |
| CN213425143U (zh) * | 2020-10-28 | 2021-06-11 | 江苏宜兴德融科技有限公司 | 无人机电池包结构及无人机 |
| CN112644103A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-13 | 北京机电工程研究所 | 一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109845007A (zh) | 飞行器电池系统和包括飞行器电池系统的飞行器 | |
| KR101993069B1 (ko) | 항공기 배터리 격납 포드들 | |
| EP2534718B1 (en) | Component including a rechargeable battery | |
| CN102113166A (zh) | 电池组 | |
| CN108649182A (zh) | 一种高安全性锂离子电池 | |
| CN102569680A (zh) | 具有绝缘导热层的锂离子二次电池外壳和锂离子电池 | |
| CN209104252U (zh) | 动力电池模组及动力电池 | |
| EP3944396A1 (en) | Secondary battery, electrode member thereof, battery module and related apparatus | |
| CN103165840A (zh) | 锂二次电池的电极组件 | |
| KR101772446B1 (ko) | 고강성 직물형 섬유기반 구조전지 복합재 | |
| CN114171832A (zh) | 一种动力电池包及其制备方法和在隐身无人飞行器中的应用 | |
| CN105047907A (zh) | 一种高安全性锂离子蓄电池 | |
| CN205645943U (zh) | 锂电池模组及应用锂电池模组的电动叉车 | |
| KR102525677B1 (ko) | 리튬 이차 전지 | |
| CN106654086B (zh) | 一种应用于飞行器上的多功能结构电池 | |
| CN214848743U (zh) | 一种无集流体的电池 | |
| CN211858690U (zh) | 一种电池用隔热套 | |
| EP2535970A1 (en) | Component including a rechargeable battery | |
| Wolberg | IEEE Computer Society Press | |
| KR102497004B1 (ko) | 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| CN111342052A (zh) | 一种制造成本低、循环寿命长的锂离子电池及其制造方法 | |
| CN215070175U (zh) | 一种应用于agv的锂电池 | |
| CN204905337U (zh) | 一种安全隔离的锂电池包 | |
| US9647247B2 (en) | Encasement for a battery cell and for a battery system, process for producing said encasement, battery cell and battery system | |
| CN216401750U (zh) | 尾座式垂直起降分布式电推进变体无人攻击机 |
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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Ming Inventor before: Wang Nan Inventor before: Yang Ming Inventor before: Yan Changtong |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220311 |