[發(fā)明專利]一種熱電池復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)及其在制備熱電池中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910902113.3
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN110544809B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董亮平;王超;劉聯(lián);曹勇;楊瀟薇;高晨陽;崔益秀;劉效疆;蘭偉;李曉兵;李立;宋學(xué)兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號(hào): H01M10/615
• 分類號(hào): H01M10/615;H01M50/231;H01M50/126;H01M10/52;H01M6/36
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本發(fā)明公開了一種熱電池復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)及其在制備熱電池中的應(yīng)用，該復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)包括真空保溫腔體、氣凝膠保溫層、反射紅外輻射層、吸氣材料和電池蓋板，所述真空保溫腔體的殼體的側(cè)壁上設(shè)有凹槽，所述氣凝膠保溫層設(shè)于所述凹槽內(nèi)和真空保溫腔體的上端，所述反射紅外輻射層設(shè)于所述真空保溫腔體內(nèi)部，所述吸氣材料設(shè)于所述真空保溫腔體內(nèi)部的底部，所述電池蓋板設(shè)于所述真空保溫腔體和所述氣凝膠保溫層的上端。本發(fā)明提供的熱電池復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)能顯著延緩熱電池工作過程中電堆溫度的下降，提升熱電池的熱壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱電池復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)及其在制備熱電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

熱電池又稱熱激活電池，是以共晶熔融鹽作為電解質(zhì)，利用電池自身的加熱系統(tǒng)使電解質(zhì)融化而激活的一次貯備電池，具體地，可使用電激活或機(jī)械激活等方式引燃內(nèi)部煙火源，在短時(shí)間內(nèi)釋放大量的熱量令共晶熔融鹽由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)電解質(zhì)，從而使得接觸電解質(zhì)的正負(fù)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)并開始供電的一種一次電池。

熱電池是依靠內(nèi)部熱量工作的一種電池，熱電池的綜合性能極大地依賴于電池的保溫設(shè)計(jì)和保溫材料的保溫性能，這是因?yàn)闊犭姵剡m宜的工作溫度范圍較窄，通常為400～520℃，高于和低于該溫度段熱電池將不能發(fā)揮最佳性能甚至不能正常工作；這也就導(dǎo)致熱電池必須具備良好的保溫措施才能令其在長時(shí)間如大于半小時(shí)內(nèi)維持共晶熔融鹽的熔融溫度，否則一旦內(nèi)部溫度降低到相變溫度以下，共晶熔融鹽會(huì)立即從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，導(dǎo)致反應(yīng)立刻終止。而由傳熱學(xué)原理可知，熱電池工作時(shí)的內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度存在幾百攝氏度的溫差，如此大的溫度梯度使得熱電池內(nèi)部的熱量快速向外部低溫環(huán)境逸散，而由能量守恒可知，電池一旦激活后，內(nèi)部熱能不斷減少，電池表面溫度就會(huì)不斷升高，這種趨勢不能阻斷，只能通過相關(guān)手段減緩。

短壽命熱電池通常以硅酸鋁纖維氈、石棉紙等作為保溫材料，中長壽命熱電池一般則使用納米氣凝膠材料作為保溫材料，如美國Thermal Ceramic公司研發(fā)的Min-K材料，英國Microtherm公司研發(fā)的Microtherm保溫材料都屬于該類材料。納米氣凝膠材料導(dǎo)熱系數(shù)通常在0.025～0.040W/m/K之間，其雖是目前公開報(bào)道的針對熱電池最好的保溫材料，能較好的滿足中短壽命熱電池的要求，但對長壽命熱電池而言并不理想，仍存在以下突出問題：第一，單獨(dú)使用納米氣凝膠材料作為保溫材料的熱電池在長壽命和小型化方面存在矛盾，兩者很難同時(shí)兼顧，特別是對于壽命超過1小時(shí)的熱電池，這是因?yàn)殚L壽命熱電池對保溫性能的要求很高，而納米氣凝膠材料的保溫性能并不十分理想，為了達(dá)到好的保溫效果，所需的保溫層厚度大，相應(yīng)地體積很大，難以實(shí)現(xiàn)熱電池小型化的要求；第二，單獨(dú)使用納米氣凝膠材料作為保溫材料時(shí)，由于傳熱較快，熱電池表面溫度高，存在影響電池周圍其它電子元器件工作可靠性的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種熱電池復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)及其在制備熱電池中的應(yīng)用，該復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)具有較好的保溫效果，能顯著延緩熱電池工作過程中電池電堆溫度的下降，提升熱電池的熱壽命，同時(shí)還能顯著降低熱電池的表面溫度，以解決現(xiàn)有的熱電池保溫效果差及壽命短的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種熱電池復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，包括真空保溫腔體、氣凝膠保溫層、反射紅外輻射層、吸氣材料和電池蓋板，所述真空保溫腔體的殼體的側(cè)壁上設(shè)有凹槽，所述氣凝膠保溫層設(shè)于所述凹槽內(nèi)和真空保溫腔體的上端，所述反射紅外輻射層設(shè)于所述真空保溫腔體內(nèi)部，所述吸氣材料設(shè)于所述真空保溫腔體的內(nèi)部的底部，所述電池蓋板安裝于所述真空保溫腔體的上端。

進(jìn)一步地，所述真空保溫腔體的殼體由不銹鋼、可伐合金、鈦合金或工業(yè)純鈦材料制成。

進(jìn)一步地，所述吸氣材料為蒸散型吸氣材料、非蒸散型吸氣材料中的任一種或其組合。

進(jìn)一步地，所述吸氣材料為鈦、鋯、鉿、銥、鋁、鐵、鈷、錳中的任一種或其組合。

進(jìn)一步地，所述氣凝膠保溫層由納米二氧化硅氣凝膠或納米二氧化鋯氣凝膠制成。