[發明專利]超級絕熱導線、導管

無效

• 申請號: 201310430599.8
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103836304A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 濮琳;施毅;張榮;鄭有炓
• 申請（專利權）人: 蘇州源正熱伏有限公司
• 主分類號: F16L59/02
• 分類號: F16L59/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.技術領域

本發明《超級絕熱導線、導管》【*專利1】公開了一類對“導線”、“導管”實施“徑向超級絕熱”保護的通用性技術及其具體實施方法。其中(一)“導線”、“導管”指的是可以用來輸運“特定物質或能量形態”的線型材料或管型材料，其可輸運的“特定物質或能量形態”涉及：電荷(電子、空穴、離子、極化的顆粒或結構實體)、等離子體、基本粒子、顆粒集合體(全同顆粒)、粒子集合體(全同粒子)、熱(聲子)、光、機械波(聲波)、電磁波、電場、磁場、電磁場、液體、氣體、超流體(超流態液氦)、膠體、凝聚體(凝聚態物質)、有限體積的真空；(二)“超級絕熱”指的是用一種“熱導率低于同環境溫度下空氣熱導率的結構材料”即“超級絕熱材料”封閉性包裹“導線”或“導管”外周，從而幾乎完全隔絕周邊環境與該“導線”、“導管”沿其徑向方向的熱交換。?

2.背景技術

人類生產活動中所涉及的最廣泛的一類活動形態是利用特定的“導線”、“導管”在關聯系統間實施“特定物質或能量形態”的輸運，這里所指的可被輸運的“特定物質或能量形態”涉及：電荷(電子、空穴、離子、極化的顆粒或結構實體)、等離子體、基本粒子、顆粒集合體(全同顆粒)、粒子集合體(全同粒子)、熱(聲子)、光、機械波(聲波)、電磁波、電場、磁場、電磁場、液態物質、氣態物質、超流態物質、膠體、凝聚態物質、有限體積的真空。例如輸運電流的電線、輸送自來水的水管、傳遞光信號的光纖、傳導電磁波的波導、傳導電磁波的真空管道(管型真空區域)、傳導熱流的熱管、熱線等等。?

“導線”或“導管”在輸運“特定的物質或能量形態”時，常常需要對其進行“徑向絕熱保護”(其中“徑向”指的是垂直于導線或導管輸運方向的方向)。第一種情況是當系統面臨一般的“非正常低溫或高溫”時，或者面臨極端的“超正常溫度”時，例如水管的低溫工作保護(防凍裂)、油氣管道的高溫防爆/低溫防裂、電線的高溫工作保護(防過熱起火短路)、信號線的恒溫工作維持。常規指標的絕熱防護已經廣為使用，例如通常只要在管線外周包裹相對低熱導率材料的橡膠、工程塑料、無機物或聚合物或無機-聚合物纖維膜、或其它一些陶瓷材料都均能起到一定的徑向絕熱功效，但是當系統在“超正常溫度”環境下工作時，例如(-50℃--200℃)，常規絕熱材料將難以勝任。?

第二種情況是“正常溫度”工作時的“超級絕熱防護”或“超級絕熱維持”問題，這通常屬于信號的超高精度測量、保持、傳輸等應用需求情境。實際上，超高精度系統在包括正常溫度在內的任何溫度環境下的應用都需要“超級絕熱防護”或“超級絕熱維持”。?

輸運管線所面臨的“超級絕熱防護”或“超級絕熱維持”問題依其所輸運“特定物質或能量形態”的不同而不同，絕熱防護或維持有時是為了保護輸運管線本身，有時是為了保護其內被輸運的“特定物質或能量形態”。?

在此我們例舉兩個典型案例以明示對相關“導線、導管”進行“超級絕熱”在相關應用中不可或缺的原因：?

其一，“超級絕熱防護”——鋰離子二次電池的超正常低溫工作問題。?

民用二次電池工作溫區的一般標準為(-10℃-+50℃)，視二次電池構成材料如電極、?電解液、隔膜、封裝材料的不同，這一工作溫區有相應的變化，例如溫區(-20℃-+50℃)；鋰離子電池工作溫區的軍用標準要高一些，例如我國一個軍用電池標準要求鋰電池能工作的低溫下限要達到-40℃【*文獻1～3】，且其所對應的低溫效能要能達到室溫標稱的40％；上個世紀90年代以后，美國開展了一些低溫電池的主題研究，其重點集中于高性能低溫電解液的研究【*文獻4～14】【*專利2】。二次電池美國的一個軍用指標要求作為“自由車”動力的鋰離子電池的工作溫區能勝任(-30℃-+52℃)、非失活存儲溫區達到(-46℃-+66℃)【*文獻11～12】【*專利2】。?

研究表明，僅就電池主要構成模塊(材料)而言，在低溫環境下工作時，電池電極固態電解質界面層(SEI)阻抗增加、界面處電荷極化嚴重；低溫下電解液的粘滯度加大而致離子的遷移率下降、隔膜孔道容易阻塞而致電池失效；電解液中添加防凍劑等措施會導致電池的比容量與放電倍率嚴重下降；總之，在“淺低溫“如-10℃以下工作，電池性能就會實質性下降【*文獻10】，而在“過低溫”如-40℃以下，電池就幾乎失活，例如，商用鋰離子電池-40℃時的放電容量僅為20℃工作時的5％，而其放電功率密度下降為標稱的1.25％【*文獻7】；而在“甚低溫“如-65℃以下，許多有機電解液將凍結【*文獻6】。?