[發(fā)明專利]一種基于強(qiáng)化傳熱的熱電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011103597.4
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112234221A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉嶺;趙洪楷;鄒睿;李云偉;劉方;楊輝;趙貴平
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州梅嶺電源有限公司
• 主分類號: H01M6/36
• 分類號: H01M6/36;H01M6/50;H01M50/244;H01M50/253;H01M50/271;H01M50/547
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 萬國松

本方案公開了熱電池技術(shù)領(lǐng)域的一種基于強(qiáng)化傳熱的熱電池；包括殼體、高導(dǎo)熱層和電池堆，所述殼體包括內(nèi)殼、外殼和電池蓋，內(nèi)殼和外殼的兩端均分別通過所述電池蓋密閉連接，其中一塊所述電池蓋上設(shè)有連接電池堆正負(fù)極的極柱；所述高導(dǎo)熱層包裹內(nèi)殼且位于內(nèi)殼和電池堆之間，所述電池堆包裹高導(dǎo)熱層且位于外殼和高導(dǎo)熱層之間；所述電池堆包括多個(gè)自上而下依次連接的單體電池，單體電池包括自上而下依次接觸的集流片、正極、隔膜和負(fù)極。本申請中的熱電池不需要設(shè)置加熱片，顯著提高了熱電池的能量密度和功率密度；極柱主要起將熱電池的電能輸出到用電設(shè)備的作用，只含正負(fù)極極柱，不含常規(guī)熱電池所具有的激活回路極柱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于強(qiáng)化傳熱的熱電池。

背景技術(shù)

熱電池是一種熱激活貯備電池，在常溫下貯存時(shí)電解質(zhì)為不導(dǎo)電的固體，使用時(shí)用電發(fā)火頭或撞針機(jī)構(gòu)引燃其內(nèi)部的加熱藥劑，使電解質(zhì)熔融成為離子導(dǎo)體而被激活的一種儲備電池。由于熱電池內(nèi)阻小、使用溫度范圍寬、貯存時(shí)間長、激活迅速可靠、不需要維護(hù)，故而其已發(fā)展成為導(dǎo)彈、核武器、火炮等多種裝備的理想電源體系。

目前，裝備正朝著輕量化、小型化發(fā)展，進(jìn)而要求熱電池具有更高的功率密度和能量密度。熱電池由于其高溫工作的特性，常規(guī)的熱電池在設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)單體上下都需裝配加熱片，以供給電解質(zhì)融化所需要的熱量。因此，在熱電池堆中，加熱片的重量占據(jù)了30％～40％的比例，在很大程度上降低了熱電池的能量密度和功率密度。同時(shí)，隨著裝備的發(fā)展，其飛行時(shí)間和速度都提出了更高的要求，同時(shí)會產(chǎn)生更多的熱量排放，如何將其廢熱合理利用，轉(zhuǎn)化為裝備所需的電能，是一道急需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種基于強(qiáng)化傳熱的熱電池，以提高熱電池的能量密度和功率密度，并充分利用裝備的廢熱。

本方案中的一種基于強(qiáng)化傳熱的熱電池，包括殼體、高導(dǎo)熱層和電池堆，所述殼體包括內(nèi)殼、外殼和電池蓋，內(nèi)殼和外殼的兩端均分別通過所述電池蓋密閉連接，其中一塊所述電池蓋上設(shè)有連接電池堆正負(fù)極的極柱；所述高導(dǎo)熱層包裹內(nèi)殼且位于內(nèi)殼和電池堆之間，所述電池堆包裹高導(dǎo)熱層且位于外殼和高導(dǎo)熱層之間；所述電池堆包括多個(gè)自上而下依次連接的單體電池，單體電池包括自上而下依次接觸的集流片、正極、隔膜和負(fù)極。

本方案的工作原理及其有益效果：殼體、高導(dǎo)熱層和電池堆構(gòu)成的基于強(qiáng)化傳熱的熱電池為中部帶孔的圓柱。工作時(shí)，外部熱量經(jīng)過與內(nèi)殼緊貼的高導(dǎo)熱層快速傳遞至電池堆，電池堆隔膜中的電解質(zhì)逐漸升溫至熔點(diǎn)以上，電池從而被激活開始對外供電；本方案中的熱電池不需要設(shè)置加熱片，顯著提高了熱電池的能量密度和功率密度；極柱主要起將熱電池的電能輸出到用電設(shè)備的作用，只含正負(fù)極極柱，不含常規(guī)熱電池所具有的激活回路極柱。

本方案中的熱電池可以將裝備飛行過程中產(chǎn)生的廢熱合理利用，將廢熱傳遞至熱電池內(nèi)部,為熱電池提供工作所需的溫度條件，熱電池可以將電能傳輸至裝備的伺服系統(tǒng)、舵機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)或其他儀器儀表等，實(shí)現(xiàn)了裝備廢熱的有效利用。

進(jìn)一步，所述外殼與電池堆之間設(shè)有保溫層。通過保溫層的設(shè)置，可以最大限度的減少熱電池?zé)崃康纳⑹А?/p>

進(jìn)一步，所述高導(dǎo)熱層的熱導(dǎo)率大于200W/(m·K)。高導(dǎo)熱層的熱導(dǎo)率大于200W/(m·K)。更有利于熱量的快速傳導(dǎo)；可以更快速的使熱電池工作。

進(jìn)一步，所述高導(dǎo)熱層為SiC陶瓷、Si3N4陶瓷、BeO陶瓷、AlN陶瓷和BN陶瓷中的一種或多種。SiC陶瓷、Si3N4陶瓷、BeO陶瓷、AlN陶瓷和BN陶瓷及其組合均具有較高的熱導(dǎo)率，有利于熱量的快速傳導(dǎo)；可以更快速的使熱電池工作。

進(jìn)一步，所述隔膜由熔融鹽電解質(zhì)與吸附劑組成，電解質(zhì)與吸附劑之間的質(zhì)量比為70:30～50:50。熔融鹽電解質(zhì)電導(dǎo)率較大，可以實(shí)現(xiàn)大電流輸出，滿足裝備用電需求；同時(shí)，大幅度提高了熱電池的功率密度和能量密度。