一种长时间工作热电池的制作方法

1.本实用新型属于热电池技术领域，具体涉及一种长时间工作热电池。


背景技术：

2.热电池是热激活储备电池，它是以熔盐作电解质，利用热源使其熔化而激活的一次储备电池，工作时内部温度在450℃～550℃。由于它内阻小，具有很高的比能量和比功率、使用环境温度宽、贮存时间长、激活迅速可靠、结构紧凑、使用时无方向性不受安装方位的影响、具有良好的力学性能、不需要维护等优点，被广泛应用于各领域。
3.根据热电池的工作特性，热电池的工作时间取决于电池的容量和热散失的速率，随着工作时间的延长，电池热量逐渐散失，当电池内部温度下降至电解质熔点以下时，电解质逐渐凝固，电池极化内阻增大，电池带载能力减弱，进而影响电池的工作时间。
4.申请号为cn201721691045.3的专利公开了一种热电池用新型保温隔热结构，包括底座、壳体，所述壳体内中部设置有单元电池，所述单元电池内设置有电池堆，所述壳体内远离所述单元电池一侧设置有柔性保温层，所述柔性保温层远离所述单元电池一侧设置有紧固层，所述紧固层远离所述柔性保温层一侧设置有保护层。结合附图可知，该保温隔热结构在热电池的直径方向设置柔性保温层来减少热散失，提高热电池的使用性能。也就是该保温隔热结构只考虑了电池径向的保温设计，而对于轴向(即热电池高度方向)考虑不足。根据热电池的工作特性以及热力学原理可知，热电池中部温度高，两端温度相对较低，热电池从轴向散失热量的速率较径向快，进而影响热电池的工作时间，即影响热电池的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种长时间工作热电池，以解决上述背景技术中的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种长时间工作热电池，包括电池堆，与电池堆连接的电池盖和电池筒；
8.所述电池堆包括电池堆本体；
9.电池堆轴向保温层，设于电池堆本体轴向的两端；所述电池堆轴向保温层包括保温材料层、单体电池组中的一种或两种组合；
10.电池堆径向保温层，沿电池堆本体径向设置，并将电池堆本体和电池堆轴向保温层包裹。
11.优选的，所述保温材料层、单体电池组分别设置为多层。
12.优选的，所述保温材料层设置为实心圆片。
13.优选的，所述保温材料层包括石棉纸、硅酸铝纤维毡、min-k料、二氧化硅气凝胶材质垫片中的一种或多种。
14.优选的，每层所述单体电池组包括依次叠放的复合片、负极片、加热片。
15.优选的，所述电池堆轴向保温层的厚度取值范围为1mm～100mm。
16.优选的，所述电池堆径向保温层由二氧化硅气凝胶材质制成。
17.优选的，所述电池堆本体的正极为fe-co-s复合材料或ni-co-s复合材料中的一种，其电解质为熔盐类电解质，负极材料为lib合金。
18.优选的，所述熔盐类电解质的电导率不小于1.0ω-1
·
cm-1
，其熔点不大于300℃。
19.优选的，所述lib合金的锂含量为55％～70％。
20.与现有技术相比，本实用新型具有以下优势：
21.本实用新型中的一种长时间工作热电池，通过在电池堆的轴向和径向分别设置电池堆轴向保温层和电池堆径向保温层，减缓了热量散失速率；电池堆轴向保温层实现电池堆两端的保温，工作前期减弱电池堆两端端部保温对电池堆正极材料的热冲击，减少容量损失，工作后期减弱电池堆两端端部的热量散失，延长热电池的工作时间，进而提高了热电池的使用寿命。
22.电池堆本体的正极材料选用fe-co-s复合材料或ni-co-s复合材料,以其600℃以上的分解温度，降低了正极材料分解造成了容量损失，提高了该热电池后期带载能力，延长热电池的工作时间；电解质选用高电导低熔点电解质，延后了电解质内阻增大的时间，使得热电池在内部温度300℃以下时仍可正常工作，进一步延长热电池的工作时间；采用高锂含量lib合金，在限定的空间体积内，保证了热电池长时间工作的容量需求，进一步延长热电池的工作时间。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型中一种长时间工作热电池的外部结构示意图；
25.图2为本实用新型中一种长时间工作热电池实施例一的结构示意图；
26.图3为本实用新型中一种长时间工作热电池实施例二的结构示意图；
27.图4为本实用新型中一种长时间工作热电池实施例三的结构示意图；
28.附图标记：1-电池盖，2-电池筒，3-电池堆本体，4-保温材料层，5-单体电池组，6-电池堆径向保温层。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但不应就此理解为本实用新型所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本实用新型的范围内。
30.参照图1至图4，本实用新型中的一种长时间工作热电池，包括电池堆，与电池堆连接的电池盖1和电池筒2；所述电池堆设于所述电池筒2内，并与电池盖1装配为一体。
31.所述电池堆包括电池堆本体3，电池堆轴向保温层和电池堆径向保温层6。在所述
电池堆本体3的顶部与底部分别设置有正负引出。
32.具体的，电池堆轴向保温层，设于电池堆本体3轴向的两端，即所述电池堆本体3的顶部与底部；所述电池堆轴向保温层包括保温材料层4、单体电池组5中的一种或两种组合。
33.作为本实用新型的实施例一，参照图2，在本实施例中，所述电池堆轴向保温层为保温材料层4，设于电池堆本体3轴向的两端，也就是在电池堆本体3的顶部与底部分别设置有保温材料层4。
34.作为本实用新型的实施例二，参照图3，在本实施例中，所述电池堆轴向保温层为设于电池堆本体3轴向两端的单体电池组5，即在电池堆本体3的顶部和底部分别设置有单体电池组5。
35.作为本实用新型的实施例三，参照图4，在本实施例中，所述电池堆轴向保温层为保温材料层4和单体电池组5的组合，即在所述电池堆本体3的顶部和底部分别设置有保温材料层4和单体电池组5；作为本实施例的一优选方案，所述保温材料层4和单体电池组5交错设置。
36.电池堆径向保温层6，所述电池堆径向保温层6由二氧化硅气凝胶材质制成；其沿电池堆本体3径向设置，并将电池堆本体3和电池堆轴向保温层包裹，即所述电池堆径向保温层6设于所述电池堆本体3的侧壁上，并向电池堆轴向保温层方向延伸，将其包裹。
37.本实用新型中的一种长时间工作热电池，通过在电池堆的轴向和径向分别设置电池堆轴向保温层和电池堆径向保温层6，减缓了热量散失速率；电池堆轴向保温层实现电池堆两端的保温，工作前期减弱电池堆两端端部保温对正极材料的热冲击，减少容量损失，工作后期减弱电池堆两端端部的热量散失，延长电池的工作时间，进而提高了热电池的使用寿命。
38.作为本实施例的优选方案，所述保温材料层4、单体电池组5分别设置为多层。所述电池堆轴向保温层的厚度取值范围为1mm～100mm，例如厚度为55mm、80mm。所述保温材料层4、单体电池组5设置的层数、以及厚度可以根据实际应用情况相应的增加或较少。
39.所述保温材料层4设置为实心圆片，便于减弱热量的散失。所述保温材料层4包括石棉纸、硅酸铝纤维毡、min-k料、二氧化硅气凝胶材质垫片中的一种或多种；优选为二氧化硅气凝胶材质垫片。每层所述单体电池组5包括依次叠放的复合片、负极片、加热片。所述复合片为正极和隔膜。
40.所述电池堆本体3的正极为fe-co-s复合材料或ni-co-s复合材料中的一种，其电解质为熔盐类电解质，负极材料为lib合金。所述熔盐类电解质的电导率不小于1.0ω-1
·
cm-1
，其熔点不大于300℃。所述lib合金的锂含量为55％～70％。
41.在本实用新型中电池堆本体3的正极材料选用fe-co-s复合材料或ni-co-s复合材料,以其600℃以上的分解温度，降低了正极材料分解造成了容量损失，提高了该热电池后期带载能力，延长热电池的工作时间；电解质选用高电导低熔点电解质，延后了电解质内阻增大的时间，使得热电池在内部温度300℃以下时仍可正常工作，进一步延长热电池的工作时间；采用高锂含量lib合金，在限定的空间体积内，保证了热电池长时间工作的容量需求，进一步延长热电池的工作时间。
42.以上对本实用新型所提供的一种长时间工作热电池进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助
理解本实用新型的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求保护的范围内。