[發明專利]一種具有層狀結構的熱量緩釋元件及其在熱電池中的應用

有效

• 申請號: 202110602929.1
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113328109B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 曹勇;崔益秀;王超;閻紅衛;劉鴻雁;魏曉春;崔艷華;蘭偉;楊開敏;高晨陽;劉效疆
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H01M6/50
• 分類號: H01M6/50;H01M6/36
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 楊浩林

本發明公開了一種具有層狀結構的熱量緩釋元件及其在熱電池中的應用，屬于熱電池技術領域。本發明公開的層狀結構熱量緩釋元件依次設置有氧化劑層、透“鋰”薄層、還原劑層，通過采用離子?電子導體構建透“鋰”薄層，控制“鋰”在其中的傳輸速度，從而控制熱量緩釋元件中的氧化劑與還原劑間的反應速度，進而控制熱量緩釋元件的熱量釋放速率，并實現熱電池內部溫度較為精準的控制，使得具有層狀結構的熱量緩釋元件應用于熱電池產品時，該電池的性能得到明顯提高，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及熱電池技術領域，具體涉及到一種具有層狀結構的熱量緩釋元件及其在熱電池中的應用。

背景技術

熱電池屬于熱激活式貯備電池，其主要由正極、電解質、負極、加熱材料等組成，具有激活時間短、貯存時間長、工作溫度范圍寬、比功率高等優點，廣泛應用于各種軍事及民事領域中。

目前，熱電池主要采用Fe/KClO₄作為加熱材料，通過一次加熱使熱電池內部溫度，快速升溫至其工作溫度。在熱電池工作過程中，其內部熱量逐漸向外釋放，并引起熱電池內部溫度持續下降，進而造成熱電池放電性能的顯著下降。通過采用氣凝膠和真空保溫殼體等保溫材料，能夠減緩熱電池內部溫度下降速率，但是仍難以滿足中長壽命熱電池對其內部溫度控制的需求，同時也顯著增大熱電池體積。鑒于此，本發明提供一種熱量能夠緩慢持續供給的熱量緩釋元件，通過透“鋰”薄膜控制其中的氧化劑和還原劑間的氧化反應速度，實現其熱量持續緩慢供給，從而在不顯著增大熱電池體積的情況下，實現熱電池內部溫度較為精準的控制，進而實現其放電性能較大幅度的提升。

發明內容

針對上述不足或缺陷，本發明的目的是提供一種具有層狀結構的熱量緩釋元件，可有效解決熱電池工作過程中的內部溫度下降速率快等問題。

為達上述目的，本發明采取如下的技術方案：

本發明提供一種具有層狀結構的熱量緩釋元件，該熱量緩釋元件依次設置有氧化劑層、透鋰薄層和還原劑層。

進一步地，氧化劑層包括氧化劑和鋰離子導體。

進一步地，還原劑層包括氧化劑和鋰離子導體。

進一步地，透鋰薄層包括鋰離子導體和電子導體。

進一步地，電子導體為CeO₂及其固溶體、Gd₂O₃及其固溶體、Sm₂O₃及其固溶體中的至少一種。

進一步地，上述鋰離子導體包括鋰金屬鹽和功能性助劑。

具體的，氧化劑層、透鋰薄層、還原劑層中鋰金屬鹽各自獨立的選自LiF、LiCl、LiBr、LiI、Li₂CO₃、Li₂SO₄、Li₃PO4、LiPO₃中的至少一種。

具體的，氧化劑層、透鋰薄層、還原劑層中功能性助劑各自獨立的選自KF、KCl、KBr、KI、K₂CO₃、K₂SO₄、K₃PO₄、KPO₃、NaF、NaCl、NaBr、NaI、Na₂CO₃、Na₂SO₄、Na₃PO₄、NaPO₃中的至少一種。