[發明專利]一種熱激活電池結構及其應用

在審

• 申請號: 202110231483.6
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112952126A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 張鵬;劉一錚;趙金保
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M6/36
• 分類號: H01M6/36;H01M50/474;H01M50/486
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;游學明

本發明屬于電化學領域，具體涉及一種熱激活電池結構及其應用。本發明公開了一種熱激活電池結構，解決了熱電池熱激活溫度過高的問題。本發明通過在電池正極和電解質、負極和電解質或電解質中間增加一層物理阻隔層，使電池處于無法放電的未激活狀態，升高溫度阻隔層熔化，電池內部離子通路導通，電池被激活可實現正常放電。

技術領域

本發明屬于電化學領域，具體涉及一種熱激活電池結構及其應用。

背景技術

熱(熱激活)電池是一種重要的儲備電池。通過激活系統點燃加熱元件產生熱量，使熱電池內部溫度快速上升到500℃左右，電解質熔融成液態導電狀態并輸出電能。

然而常見的鹵化鹽所組成的共融鹽的熔點較高，使得電池的激活溫度大多在400℃以上，這種高的激活溫度帶來了很多不利的影響：1.電池內部需要更多的煙火材料來達到所需的激活溫度，不利于電池的小型化和能量密度的提高；2.對電池的保溫層和外殼的要求更高，增加了電池的成本；3.油氣開采等較低溫度(300℃以下)的應用場景不適用，使得熱電池的普適性不強；4.常用的熱電池正極材料黃鐵礦(FeS₂)在較高溫度下會分解，造成電池容量的損失。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種熱激活電池結構及其應用，解決現有技術存在的熱激活電池激活溫度過高的問題。

本發明的技術方案之一在于提供一種熱激活電池結構：包括正極、負極和電解質，還包括物理阻隔層，所述物理阻隔層位于所述正極和所述電解質之間將所述正極和所述電解質阻隔開；或位于所述負極和所述電解質之間將所述負極和所述電解質阻隔開；或位于所述電解質中間，將所述電解質分為與所述正極接觸的第一部分以及與所述負極接觸的第二部分，且第一部分和第二部分被所述的物理阻隔層阻隔開；并且在300℃以下，所述物理阻隔層在加熱條件下能夠從固相轉變為液相。

所述的電解質為具有離子傳導性質的連續相。

所述的物理阻隔層為在加熱條件下能夠從固相轉變為液相的聚合物薄膜和室溫下為固體狀態的有機物中的一種。

所述的聚合物薄膜的組成優先為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚酰亞胺聚、聚偏二氯乙烯、聚甲基戊烯、聚氧化丙烯、聚異丁烯、聚磷酸酯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚環氧乙烯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯、聚硅氧烷、聚丙烯腈、聚乙烯醇縮丁醛酯(PVB)、聚氨酯(PU)中的一種。

所述的有機物優先為碳酸乙烯酯(EC)、石蠟、苯酚中的一種。

所述的物理阻隔層是致密的，不存在孔結構。

所述的物理阻隔層的厚度為1nm-500μm。

所述的物理阻隔層為聚合物膜時其厚度為1nm-10μm。

本發明的技術方案之二在于提供一種熱激活電池結構的應用。

本技術方案具有如下有益效果：

1.通過加入物理阻隔層隔離了電池中的正負極和電解質部分，使電池處于一個不能放電的未激活狀態，這樣電池本身就不會出現自放電，電池可以長時間貯存而不損失電量；升高溫度物理阻隔層熔化，電池內部離子通路導通，電池被激活可實現正常放電。

2.引入的物理阻隔層為聚合物或者有機物，聚合物膜的種類和分子量可以靈活調節，可將熔點控制在300℃以下，因此可以實現熱電池的激活溫度的降低以及激活溫度的連續可調。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明實施例中物理阻隔膜處在三種不同位置的熱激活電池結構。

圖2為本發明實施例1中電池的放電曲線。