专利名称：一种核电池和锂电池相结合的微小型电池的制作方法
技术领域：
本发明属于核能利用和电力电子技术领域，具体涉及一种核电池和锂电池相结合的微小型电池。
背景技术：
由于特殊环境的限制，某些微小型电子设备需要设备内部微小型电源供电，如手机、iPad、便携式笔记本、数据采集器和心脏起搏器等。现如今，这些微小型电子设备大都采用锂电池进行供电。锂电池具有充电迅速、技术成熟等很多优点，但是在电源耗尽时需要外部电源充电或更换电池，供电时间有限。以N0KIA6150手机为例，其原装电池容量为900mAh，纯待机电流I. 25mA 26mA， 通话电流228mA 260mA。如果按照纯待机电流14mA，则手机待机时间约为64h ;如果一直通话状态，电流取250mA，则待机时间为3. 6h。而对于出差或旅游的人来说，纯待机平均时间都不到100小时的手机肯定无法满足要求。因此，很多人选择了携带备用锂电池。但多一块备用电池，时间也只是多了一倍，但总待机时间仍不是很长。纵然现在市场上出现大容量电池达到1600mAh等，再使用一块备用电池，其总待机时间也只是提高不到4倍。一旦出现紧急情况，需要手机联系时，将会出现问题。而随着科技的发展，iPhone手机和iPad平板电脑涌现市场，这些微小型设备功能强大，但同时耗电量也增加，使用的锂电池也会出现类似的需要充电或更换电池的问题。目前，太阳能电池和核电池将有望解决这一问题。但微型太阳能电池需要光作为原始能源，受环境因素限制较强。核电池放射性同位素的半衰期大多长达数十年到数百年， 能够使用数十年之久，被称为电池中的“永动机”。核电池又叫放射性同位素电池、原子电池，它是利用放射性同位素衰变放出载能离子并将其能量转化为电能的装置，属于辐生伏特技术。是继碱性锌锰电池、锂电池、燃料电池和太阳能电池后新型电池。由于辐射的作用，传统的核电池中固体半导体很快就会受损，而为了降低受损程度，核电池就必须做得足够大。所以，它就很难在微型或小型电子设备上派上用场。近几年，科学家把核电池内易受损的固体半导体换成了不易受损的液体半导体， 这样不但能完成收集带电粒子的使命，而且还可以大幅度减小核电池体积。但实际上这种微型核电池仍然无法直接作为微小型电子设备的电源使用，原因在于小体积时放射源的强度也较小，产生的电压很小，且输出的电功率也有限。如美国、德国和乌克兰联合研制的高功率核电池也只能提供40mW电功率；最新的微型核电池也只能提供640mW电功率。现在市场上使用的手机，额定电压为3. 7V，通话电功率约为IOOOmW,纯待机时电功率约为50mW。即使核电池满足了纯待机时需要，也无法满足通话时高电功率的要求。总之，虽然现有的微型核电池能够长期供电总能量很大，但由于其微型体积使得内部放射源浓度低，单位时间放出的能量还是不能满足微小型电子设备消耗的电功率，而且电压也不能满足供电要求。所以，现有微型核电池还不能作为微小型电子设备的电源直接使用。
发明内容
本发明的目的是提出一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，克服目前微型核电池不能直接作为微小型电子设备电源以及锂电池不能长久供电的缺点。本发明的目的还在于提供上述核电池和锂电池相结合的微小型电池在心脏起搏器、手机、iPad、便携式笔记本或数据采集器中供电方面的应用。—种核电池和锂电池相结合的微小型电池,锂电池I和变压充电器3放置在核电池2中，锂电池I设有锂电池供电电极4和锂电池充电电极5，核电池2设有核电池供电电极6，变压充电器3连接核电池供电电极6和锂电池充电电极5，把核电池2的电能供应给锂电池I充电。所述核电池2设计成矩形环套状。所述核电池2最外层由合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线泄漏出来；第三层是换能器，将热能被转换成电能；核心为放射性同位素， 衰变时，能够释放出带电粒子，通过核电池内部半导体能够产生电流。根据权利要求2所述一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，其特征在于，所述合金为3003H14铝合金；所述辐射屏蔽层为树脂和纳米铅复合材料，或树脂和纳米硫酸铅复合材料；所述换能器为碲化铋、碲化铅、锗硅合金或硒族化合物；所述放射性同位素为钚-238、钋-210 或锶-90。上述核电池和锂电池相结合的微小型电池在心脏起搏器、手机、iPad、便携式笔记本或数据采集器中供电方面的应用。本发明的有益效果本发明的微小型电池解决了核电池无法直接作为微小型电子设备供电电源的问题，以及锂电池无法长久供电、需充电或更换的缺点，是两种技术的结合，实施方便简单。
图I是本发明核电池和锂电池相结合的微小型电池剖面示意图；图2是本发明核电池和锂电池相结合的微小型电池立体示意图；图中，I-锂电池、2-核电池、3-变压充电器、4-锂电池供电电极、5-锂电池充电电极、6-核电池供电电极。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。实施例I一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，如图I和图2所示，锂电池I和变压充电器3放置在核电池2中，锂电池I设有锂电池供电电极4和锂电池充电电极5，核电池2 设有核电池供电电极6,变压充电器3连接核电池供电电极6和锂电池充电电极5,把核电池2的电能供应给锂电池I充电。核电池2最外层由3003H14铝合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，由树脂/纳米铅复合材料或树脂/纳米硫酸铅复合材料制成，防止辐射线泄漏出来；第三层是换能器，由碲化铋碲化铅、锗硅合金或硒族化合物制成，将热能被转换成电能；核心为放射性同位素钚-238、针-210或锶-90等衰变时，能够释放出带电粒子，通过核电池内部半导体能够产生电流。变压充电器3具有实现电能转换的功能。变压充电器3的电源输入端与核电池2 的供电电极6相连接。核电池2产生的电压和电流经过变压充电器3的放大电路，然后经过电源输出端与锂电池I的充电电极5相连接。核电池2产生的电能将通过变压充电器3 转换充入锂电池I。锂电池I根据相应的微小型电子设备的供电要求设计制造。为了便于充电和供电同时进行，以及空间布置的合理，需要在锂电池上设置充电电极5和供电电极4。充电电极 5与变压充电器3电源输出端相连接,供给锂电池I充电。供电电极4与微小型电子设备箱连接，供应设备的正常运行。辐射屏蔽层使得核电池的应用成为可能。辐射屏蔽层对核电池核心部分放射性同位素，例如原子钚-238等产生的辐射得以屏蔽，使得这种微小型电池使用安全；同时具有保护这种微小型电池在受到撞击等不会受到损坏，使用更为可靠。
权利要求
1.一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，其特征在于，锂电池(I)和变压充电器(3)放置在核电池(2)中，锂电池(I)设有锂电池供电电极⑷和锂电池充电电极(5)，核电池⑵设有核电池供电电极(6)，变压充电器(3)连接核电池供电电极(6)和锂电池充电电极(5)，把核电池⑵的电能供应给锂电池⑴充电。
2.根据权利要求I所述一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，其特征在于，所述核电池(2)最外层由合金制成，次外层是辐射屏蔽层，第三层是换能器，核心为放射性同位素。
3.根据权利要求2所述一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，其特征在于，所述合金为3003H14铝合金；所述辐射屏蔽层为树脂和纳米铅复合材料，或树脂和纳米硫酸铅复合材料；所述换能器为碲化铋、碲化铅、锗硅合金或硒族化合物；所述放射性同位素为钚-238、钋-210 或锶-90。
4.权利要求I所述核电池和锂电池相结合的微小型电池在心脏起搏器、手机、iPad、便携式笔记本或数据采集器中供电方面的应用。
全文摘要
本发明公开了属于核能利用和电力电子技术领域的一种核电池和锂电池相结合的微小型电池。锂电池和变压充电器放置在核电池中，锂电池设有锂电池供电电极和锂电池充电电极，核电池设有核电池供电电极，变压充电器连接核电池供电电极和锂电池充电电极，把核电池的电能供应给锂电池充电。本发明的微小型电池实现了电池的长久供电，无需外界充电或更换，解决了现有微小型电子设备内部电源不能长久使用和需要外界电源充电或更换的问题。
文档编号H01M10/46GK102593544SQ201210035489
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者周涛, 张蕾, 段军, 洪德训 申请人:华北电力大学