一种空间用氢镍蓄电池的制作方法

本发明涉及一种空间用氢镍蓄电池，属于空间电池技术领域。

背景技术：

空间用氢镍蓄电池单体是一种中间圆柱形两端为半球形结构，在组装成蓄电池组时，氢镍蓄电池单体与锥形散热套组合，然后散热套通过紧固件固定在底板上，氢镍蓄电池单体与锥形散热套组合采用的是胶结办法，即在氢镍蓄电池壳体与散热套之间设计有一定的间隙以便填充导热硅胶，利用导热硅胶良好的粘结性能支撑固定电池单体。这就要求硅胶自身满足力热性能要求，同时硅胶粘结区域必须具有足够的面积，因为粘结强度除了与硅胶自身的剪切强度有关以外，还与硅胶的粘结面积大小有着直接的关系，如果硅胶的粘结面积不够，将会导致蓄电池单体在航天器发射、调姿或变轨过程中受到冲击、振动等力学环境条件下与散热套脱离，导致蓄电池组失效。

不仅如此，蓄电池单体与散热套之间填充的导热硅胶还起着传递蓄电池热量的作用。在环境为真空状态的航天器上，最主要的传热途径为：蓄电池单体内部产生的热量从蓄电池壳体通过导热硅胶到散热套再到底板，然后由底板通过航天器舱板传导出去。如果蓄电池单体与散热套之间导热硅胶填充不均或者填充不足，那么没有涂覆到的区域就处于真空隔热状态或气态(而空气的导热系数约为0.0251W/m·K)，导致该部位热量传导受阻，造成蓄电池单体不同部位温度不均，导致蓄电池单体性能下降，同时蓄电池单体与散热套之间硅橡胶不足也相当于减小了蓄电池单体传热面积，使热流密度增加，加剧传热不畅，造成传热效果差及蓄电池单体之间温度不均匀，这将降低电池组性能及可靠性、缩短电池组使用寿命。

目前的导热硅胶填充工艺是采用手工涂覆自然流胶的方法，即在蓄电池壳体直筒段表面用刮板手工涂覆上一层胶料，然后将其插入到散热套中固化而成。

在手工涂敷过程中，壳体上胶料厚薄很不均匀，而在插入散热套过程中，由于硅橡胶具有粘滞性，在间隙非常小的情况下很难流动，因此大部分硅胶被阻挡在间隙外面，造成间隙内胶料没有完全填充满，甚至不足50％。因此手工涂敷工艺不仅填充效果差，而且生产效率低，不适应批量生产的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间用氢镍蓄电池，可实现胶料填充无空隙和粘接的均匀性，增强结构粘接强度，改善传热效率，提高氢镍蓄电池组的性能、使用寿命和稳定性，同时简化手续，提高效率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种空间用氢镍蓄电池包括氢镍蓄电池单体、散热套、导热硅胶；

所述氢镍蓄电池单体安装在所述散热套内，所述氢镍蓄电池单体和所述散热套之间的间隙采用导热硅胶填充；

所述导热硅胶包括以下质量百分含量的组份：

金刚砂42％～45％、硫化硅橡胶107A 42％～45％、正硅酸乙酯12％～15％、二月桂酸二丁基锡0.1％～0.3％。

上述空间用氢镍蓄电池，所述氢镍蓄电池单体的中部圆柱体，两端为半球体；所述散热套为中空的锥体。

上述空间用氢镍蓄电池，所述氢镍蓄电池单体的中部设有定位条，所述定位条用于保持所述氢镍蓄电池单体与所述散热套之间的间隙均匀，所述定位条平行于所述氢镍蓄电池单体的轴线。

上述空间用氢镍蓄电池，所述定位条的厚度为0.25mm～1.0mm。

上述空间用氢镍蓄电池，所述散热套采用镁锂合金或O态硬质铝合金材料制成。

上述空间用氢镍蓄电池，所述空间用氢镍蓄电池的组装方法为：

(1)将所述导热硅胶倒入外部存胶器的凹坑内；将所述散热套套装在外部存胶器上，利用外部密封圈将外部存胶器与散热套密封；

(2)将所述氢镍蓄电池单体装入所述散热套的中空腔内，直到所述氢镍蓄电池单体接触外部存胶器；

(3)保持所述氢镍蓄电池单体与外部存胶器接触，固化12h～24h。

上述空间用氢镍蓄电池，在(3)之后，将外部存胶器和外部密封圈拆除。

上述空间用氢镍蓄电池，采用空间用氢镍蓄电池的组装方法，所述氢镍蓄电池单体与所述散热套之间间隙的胶料填充料大于等于90％。

一种导热硅胶，所述导热硅胶包括以下质量百分含量的组份：

金刚砂42％～45％、硫化硅橡胶107A42％～45％、正硅酸乙酯12％～15％、二月桂酸二丁基锡0.1％～0.3％。

一种导热硅胶的制备方法，包括：

(1)称取以下质量百分含量的组份：

金刚砂42％～45％、硫化硅橡胶107A42％～45％、正硅酸乙酯12％～15％、二月桂酸二丁基锡0.1％～0.3％；

(2)称取正硅酸乙酯的质量为二月桂酸二丁基锡的质量的8～10倍，然后将称取的正硅酸乙酯加入到二月桂酸二丁基锡中，混合均匀后形成催化剂；

(3)将金刚砂加入到硫化硅橡胶107A中，混合均匀形成第一混合物；

(4)将剩余的正硅酸乙酯加入到第一混合物中，混合均匀后形成第二混合物；

(5)将催化剂加入到第二混合物中，搅拌均匀后制成导热硅胶。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)采用本发明，其胶料填充率大幅度提高，达到了理论胶料填充率的90％以上；

(2)采用本发明，可实现胶料填充无空隙和粘接的均匀性，增强结构粘接强度，改善传热效率，提高氢镍蓄电池组的性能、使用寿命和稳定性，同时简化手续，提高效率。

附图说明

图1为本发明空间用氢镍蓄电池组装示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

一种导热硅胶，所述导热硅胶包括以下质量百分含量的组份：

金刚砂42％～45％、硫化硅橡胶107A 42％～45％、正硅酸乙酯12％～15％、二月桂酸二丁基锡0.1％～0.3％。

优选的，所述导热硅胶包括以下质量百分含量的组份：

包括43％的金刚砂、43％的硫化硅橡胶107A、13.8％正硅酸乙酯，0.2％二月桂酸二丁基锡。

一种导热硅胶的制备方法，包括：

(1)称取以下质量百分含量的组份：

金刚砂43％、硫化硅橡胶107A43％、正硅酸乙酯13.8％、二月桂酸二丁基锡0.2％；

(2)将正硅酸乙酯加入到二月桂酸二丁基锡，正硅酸乙酯加入质量为二月桂酸二丁基锡9倍，然后手动摇匀，形成催化剂；

(3)将金刚砂加入到硫化硅橡胶107A中混合均匀形成第一混合物；

(4)将剩余的正硅酸乙脂加入到第一混合物中，混合均匀后，形成第二混合物；

(5)将第一步形成催化剂加入到第二混合物中，用玻璃棒搅拌均匀，形成导热硅胶。

一种氢镍蓄电池与散热套组合方法，包括如下步骤:

步骤一、将六条定位条2沿圆周方向按六等分点均匀地粘贴于氢镍蓄电池单体1直筒段，定位条2须与氢镍蓄电池单体1直筒段轴向平行，定位条2厚度依据氢镍蓄电池单体1外壳与散热套间隙大小而定，使贴有定位条2的部位与散热套3内壁紧密接触，定位条2厚度一般在0.25mm～1.0mm之间。氢镍蓄电池单体1外壳与散热套3间隙依据航天器力学要求以及氢镍蓄电池单体质量大小而定。

步骤二、按图1所示，先将O形密封圈6套入存胶器5的凹槽中，然后将散热套3套在存胶器5上，并与存胶器5紧固，O形密封圈6外径与散热套3内径大小相同，O形密封圈6内径略小于存胶器5的凹槽外径，散热套3、存胶器5以及O形密封圈形成一个密封凹腔。存胶器5外形是一个圆柱体，圆柱体外径比散热套壳体3内径小0.1mm～0.5mm，存胶器5上端呈半球形凹坑，存胶器5凹坑球形半径比氢镍蓄电池单体1下端球形半径大0.1mm～1.0mm，存胶器5凹坑用来盛放导热硅胶。散热套3为镁锂合金或O态硬质铝合金材料，散热套3形状为上薄下厚圆锥体，上壁厚h1，下壁厚h2，h1和h2厚度依据氢镍蓄电池单体发热功率W大小、氢镍蓄电池单体外径D、氢镍蓄电池单体内部发热体(极堆)高度H、发热体(极堆)热量传输到散热套底部距离长短L、散热套导热率λ等而定，本实施例中上壁厚h1为0.8mm～1.5mm，下壁厚h2为1.5mm～2.5mm。

步骤三、按上述导热硅胶的制备方法制备导热硅胶。

步骤四、将配置好的导热硅胶4倒入存胶器5。

步骤五、氢镍蓄电池单体1装入散热套3内，通过工装以一定速度将氢镍蓄电池单体1向下压至与存胶器5凹坑部位相接触，存胶器5凹坑里导热硅胶4受到氢镍蓄电池单体1挤压，自动地向氢镍蓄电池壳体与散热套3之间的间隙处流动，直至填充满整个间隙。

步骤六、待导热硅胶4填充满整个间隙后，继续在氢镍蓄电池单体1上端维持恒定的压力，在常温静置12h～24h，直至导热硅胶固化。最后将存胶器和密封圈拆除。

实施例：

步骤1、粘贴定位条

将六条定位条2沿圆周方向按六等分点均匀地粘贴于氢镍蓄电池单体1直筒段，定位条2与氢镍蓄电池单体1直筒段轴向平行，定位条2厚度为0.45mm。

步骤2、组装

按图1所示，现将O形密封圈6套入存胶器5的凹槽中，然后将散热套3套在存胶器5上，并与存胶器5紧固。存胶器5圆柱体外径比散热套壳体3内径小0.1mm，存胶器5上端呈半球形凹坑，存胶器5凹坑球形半径比氢镍蓄电池单体1下端球形半径大0.5mm。

步骤3、配置导热硅胶4

将金刚砂、室温硫化硅橡胶107A、正硅酸乙脂、二月桂酸二丁基锡等按一定顺序和比例混合，并搅拌均匀。

步骤4、向存胶器5倒入导热硅胶4

将配置好的导热硅胶4倒入存胶器5，倒入导热硅胶量至存胶器5凹坑三分之二高度处。

步骤5、组合

氢镍蓄电池单体1装入散热套2内，通过工装以一定速度将氢镍蓄电池单体1向下压至与存胶器5凹坑部位相接触，存胶器5凹坑里导热硅胶4受到氢镍蓄电池单体1挤压，自动地向氢镍蓄电池壳体与散热套3之间的间隙处流动，直至填充满整个间隙。

步骤6、常温(25℃)固化

在氢镍蓄电池单体1上端维持恒定的压力，在常温静置16h，导热硅胶固化。最后将存胶器和密封圈拆除。

下面对本组装方法的机理进行描述

根据流体力学原理，在流体一端施加压强，流体便会向另一端流动。即通过对胶料施加一定的压力使导热硅胶4自动的向氢镍蓄电池单体1与散热套3之间的间隙处流动，直至填充满整个间隙。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。