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CN102148338A - 热电池用耐高温电堆 - Google Patents

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CN102148338A
CN102148338A CN2010101086139A CN201010108613A CN102148338A CN 102148338 A CN102148338 A CN 102148338A CN 2010101086139 A CN2010101086139 A CN 2010101086139A CN 201010108613 A CN201010108613 A CN 201010108613A CN 102148338 A CN102148338 A CN 102148338A
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CN
China
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battery
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thermal
discharge
stack
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Pending
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CN2010101086139A
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Inventor
胡华荣
高俊丽
周萍
季柳燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Space Power Sources
Original Assignee
Shanghai Institute of Space Power Sources
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Publication date
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Abstract

本发明属于热电池技术领域，具体公开了一种用于高电压热电池的耐高温电堆，其创新点在于，单体电池与紧固架之间采用云母、石棉和氧化铝陶瓷复合材料叠放隔离；单体电池周围采用云母和石棉复合材料包裹隔离；引流条采用云母和石棉复合材料包裹隔离。本发明通过电堆绝缘保护，可在各种环境条件下进行满载放电、过载放电、轻载放电以及空载放电时电压平稳、安全性高、无电弧放电和高压击穿，可广泛应用于各种武器的高电压热电池设计中。

Description

热电池用耐高温电堆
技术领域
本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种用于高电压热电池的耐高温电堆。
背景技术
热电池是用电池本身的加热系统把不导电的固体状态盐类电解质加热熔融呈离子型导体而进入工作状态的一种热激活储备电池。热电池内部电解质由两种或两种以上的无机盐组成的低共熔体，常温时，电解质是不导电固体；使用时，用外界电流引燃电池内部电点火头，从而点燃电池内部的加热材料，使电池内部温度迅速上升，导致熔融盐电解质融化并导电，激活电池，输出电能。使用固体盐类电解质是热电池的主要特征，它明显地区别于使用水溶液电解质、有机电解质和固体电解质的电池。这使得热电池具有贮存时间长、激活时间短、输出电流密度大、比能量较高、使用温度范围广、在贮存期间无需维护和保养等特点，因而在各种导弹、鱼雷及核武器的工作电源中得到广泛地应用。
目前，热电池的电化学体系主要是锂合金/二硫化物体系，正负极材料的性能决定了单体电池的工作电压一般为2V左右。在热电池应用中，要求其工作电压远高于2V，一般为28V，最高要求达到了500V。一般认为，高电压热电池的工作电压达到100V以上。为了达到如此高的电压，电堆中需要几十个到几百个100个单体电池需串联设计，大幅度提高了电堆高度，对电池的结构带来了不利。为此，常采用金属紧固件将单体电池紧固提高结构强度以满足热电池环境力学要求。热电池工作时内部温度达到了400℃以上，会释放出大量离子态的气体，在高电压的作用下容易通过金属紧固件、引流条等发生电池电弧放电和高压击穿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种高电压热电池工作电压平稳、安全性高、无电弧放电和高压击穿的耐高温电堆。
为了解决上述技术问题，本发明提供的用于高电压热电池的耐高温电堆采用绝缘保护，包括电堆两端的绝缘保护、单体电池周围的绝缘保护和引流条的绝缘保护，其中：电堆两端的绝缘保护是指在单体电池与紧固架之间采用天然云母、热电池用石棉和电子和电气用氧化铝陶瓷复合材料叠放以隔离单体电池和紧固架；单体电池周围的绝缘保护是指在单体电池周围采用天然云母和热电池用石棉复合材料包裹以隔离单体电池和外界气体；引流条的绝缘保护是指引流条采用天然云母和热电池用石棉复合材料包裹以隔离引流条与外界环境。
本发明中，由天然云母、热电池用石棉和/或电子和电气用氧化铝陶瓷组成绝缘保护材料是一种耐700℃以上的高绝缘性复合材料。
相对于现有技术，本发明提供的耐高温电堆具有耐温高、绝缘性能佳、使用方便的特点。采用耐高温电堆绝缘技术研制的高电压热电池具有工作电压高、输出功率高、体积小、重量轻、安全性高的特点。本发明通过电堆绝缘保护技术，在电堆制备过程中通过绝缘保护材料将电堆中的所有金属裸露保护起来，可在各种环境条件下进行满载放电、过载放电、轻载放电以及空载放电时电压平稳、安全性高、无电弧放电和高压击穿，可广泛应用于各种武器的高电压热电池设计中。
附图说明
图1为采用本发明耐高温电堆的热电池放电后电池外壳的外观示意图。
图2为采用常规电堆的热电池放电后电池外壳的外观示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
实施例1
将82片单体电池串联设计组成电堆，在电堆两端即单体电池与紧固架之间叠放由天然云母、热电池用石棉和电子和电气用氧化铝陶瓷组成的复合材料隔离单体电池和紧固架，在单体电池周围包裹由天然云母和热电池用石棉组成的复合材料隔离单体电池和外界气体，并用天然云母和热电池用石棉复合材料包裹引流条隔离引流条与外界环境。装入Φ60×120的不锈钢电池壳，用氩弧焊密封焊接。将电池在电流为25A的负载下放电，工作电压为140V，工作时间可达17s以上，输出功率为3500W。放电过程中无电弧放电、高压击穿、过热、穿孔、爆炸等安全性问题，放电后电池外壳如图1所示。
对比例1
采用常规电堆的热电池进行放电，当电压上升到130V时即激活0.7s后电压迅速下降，并伴随着电池外壳穿孔，放电后电池外壳如图2所示。

Claims (1)

1.一种热电池用耐高温电堆，其特征在于，单体电池与紧固架之间采用云母、石棉和氧化铝陶瓷复合材料叠放隔离；单体电池周围采用云母和石棉复合材料包裹隔离；引流条采用云母和石棉复合材料包裹隔离。
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C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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