一种热电池用PCM增强绝热控温装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种热电池用PCM增强绝热控温装置，包括包裹层(1)，所述包裹层(1)内部为空腔结构，所述空腔结构内部设置电池电堆，所述包裹层(1)外部设置电池外壳；所述包裹层(1)内部具有靠近所述电池电堆的PCM层(2)和靠近电池外壳的绝热层(3)。所述的包裹层厚度为0.05mm～0.15mm，PCM层厚度为0.1mm～1.0mm，绝热层厚度为1.8mm～3.0mm。所述的PCM材料熔点为500℃～650℃，熔化热为300～700J/g。该装置通过PCM层显热储热和潜热储热效应储存电池激活前期多余的热量，并在工作后期释放，加之绝热层低导热系数纳米SiO2气凝胶材料的应用，使热电池全程维持在较高的工作温度，可延长热电池的工作时间，并使热电池具备末期大功率输出的能力。的能力。的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种热电池用PCM增强绝热控温装置


[0001]本专利技术属于热电池
，其涉及一种热电池用PCM增强绝热控温装置。

技术介绍

[0002]热电池是使用自带的加热材料把常温不导电的固体盐类电解质加热熔融呈离子型导体而输出电能的一次贮备电池，其最大特点是工作温度可达500
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600℃，具备在
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60℃～+60℃之间正常工作的独特性能。
[0003]随着各类武器性能的不断进步，对热电池产品的工作时间和末期大功率输出能力的要求也在不断提升。热电池内部加热材料在激活后一次性释放大量热量，在外部自然对流等散热途径以及内部保温设计等隔热途径的共同作用下，电池内部温度缓慢降低，但现有材料和结构设计下，热电池的工作时间难以超过1h，且末期输出功率难以进一步提升。因此，采取合适的热控制结构设计，延长热电池的工作时间，同时使热电池在工作后期内部仍具有较高的温度以满足大功率输出的需求逐渐成为了热电池领域的研究热点之一。
[0004]冯勇等人公开了一种LiCl热缓冲储热材料(中国专利CN 109370531 B)，并将该材料制成圆片，放置于电池电堆中，起到提高电池安全性和延长工作时间的作用，但该材料熔化热较小，在延长电池工作时间上效果并不明显。
[0005]郭灏等人公开了一种热电池用缓释供热装置(中国专利CN 108878917B)，该装置由复合绝缘隔热层、螺旋缠绕热管和保温层组成。通过热电池激活后，电堆向外热传导，使螺旋热管中的加热材料达到燃点进而燃烧释放热量的目的。但该装置具有以下技术缺陷：一是热管为密封结构，加热材料燃烧会迅速放出气体，该装置安全性较差；二是热管中加热材料的燃烧是通过电堆热传导使之达到燃点而实现的，而热电池的工作环境温度一般要求为
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40℃～+60℃，即热管中加热材料的引燃是随机不可控的。

技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种热电池用PCM增强绝热控温装置，以解决热电池工作时间难以延长、后期电堆温度较低难以实现大功率输出的问题，并提高热电池的安全性。
[0007]本专利技术提出一种热电池用PCM增强绝热控温装置，包括包裹层，所述包裹层内部为空腔结构，所述空腔结构内部设置电池电堆，所述包裹层外部设置电池外壳；所述包裹层内部具有靠近所述电池电堆的PCM层和靠近电池外壳的绝热层。
[0008]进一步的，所述包裹层厚度为0.05mm～0.15mm，所述PCM层厚度为0.1mm～1.0mm，所述绝热层厚度为1.8mm～3.0mm。
[0009]进一步的，所述包裹层材料为玻纤布、玻纤纸，陶瓷纤维布、陶瓷纤维纸、石棉纤维布或石棉纤维纸中的一种或多种。
[0010]进一步的，所述PCM层材料熔点为500℃～650℃，熔化热为300～700J/g。
[0011]进一步的，所述PCM层包括PCM和功能助剂。
[0012]进一步的，PCM在所述PCM层中的质量占比为50％～90％，PCM为KF
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KCl、LiF
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NaF
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CaF2、LiF
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NaF
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MgF2、LiF
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NaF
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CaF2
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BaF2
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BaMoO4或NaCl
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NiCl2中的一种。
[0013]进一步的，所述功能助剂包括粘结剂和红外吸收剂。
[0014]进一步的，所述粘结剂在PCM层中的质量占比为10％～45％，所述粘结剂为SiO2、MgO、Al2O3、ZrO2、BN、AlN材料中的一种或多种。
[0015]进一步的，所述红外吸收剂在PCM层中的质量占比为0％～5％，所述红外吸收剂为SiC、SiO2、Al2O3、ZrO2、CoO、Fe2O3、CuO、TiO2、NiO、MnO2、MgO、Cr2O3、La2O3或CoO材料中的一种或多种。
[0016]进一步的，所述绝热层材料为纳米SiO2气凝胶。
[0017]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0018](1)PCM层包裹于电堆四周，PCM层中的共熔盐相变材料通过相变储热可减小电堆轴向温度梯度，维持电堆工作温度稳定在共熔盐材料的熔点附近，保证电堆工作全程具有较高的温度，电极材料具有高活性，可大功率输出。
[0019](2)PCM层位于电堆四周而非置于电堆内部，可充分利用电池内部体积空间，大幅增加共熔盐材料的重量，从而提高共熔盐的储热量以及后期的放热量，满足热电池长工作时间和末期大功率输出的需求。
[0020](3)除了共熔盐材料外，PCM层中的粘结剂为高热容材料，具有显热储热效应；PCM层中的红外吸收剂可减小电堆对外热辐射；绝热层可减小电堆对流传热和热传导，在热传递源头上减缓电堆对外散热，从而延长电池工作时间。。
附图说明
[0021]图1为本专利技术热电池用PCM增强绝热控温装置示意图；
[0022]图2为本专利技术实施例1热电池电性能图；
[0023]图3为本专利技术实施例2热电池电性能图；
[0024]图4为本专利技术实施例3热电池电性能图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提出一种热电池用PCM增强绝热控温装置，图1所示，该温控装置包括用于固定、封装PCM层和绝热层的包裹层、靠近电池电堆一侧的PCM层2和靠近电池外壳的绝热层3。
[0026]包裹层1内部为空腔结构，空腔结构内部设置电池电堆，包裹层1外部设置电池外壳。包裹层1内部具有靠近电池电堆的PCM层2和靠近电池外壳的绝热层3。
[0027]包裹层1材料为玻纤布、玻纤纸，陶瓷纤维布、陶瓷纤维纸、石棉纤维布和石棉纤维纸中的一种或多种。PCM层2包括PCM和功能助剂，PCM层2厚度为0.1mm～1.0mm。绝热层3材料为纳米SiO2气凝胶。
[0028]PCM在PCM层2中的质量占比为50％～90％，PCM为KF
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KCl、LiF
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NaF
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CaF2、LiF
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NaF
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MgF2、LiF
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NaF
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CaF2‑
BaF2‑
BaMoO4、NaCl
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NiCl2等共熔盐中的一种，熔点为500℃～650℃，熔化热为300～700J/g，共熔盐的组成为接近或等于共熔盐具有低共熔点时的组成。
[0029]功能助剂包括粘结剂和红外吸收剂中的一种或多种。粘结剂在PCM层中的质量占比为10％～45％，粘结剂为SiO2、MgO、Al2O3、ZrO2、BN、AlN等材料中的一种或多种。
[0030]红外吸收剂在PCM层中的质量占比为0％～5％，红外吸收剂为SiC、SiO2、Al2O3、ZrO2、CoO、Fe2O3、CuO、TiO2、NiO、MnO2、MgO、Cr2O3、La2O3、CoO等材料中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电池用PCM增强绝热控温装置，其特征在于，包括包裹层(1)，所述包裹层(1)内部为空腔结构，所述空腔结构内部设置电池电堆，所述包裹层(1)外部设置电池外壳；所述包裹层(1)内部具有靠近所述电池电堆的PCM层(2)和靠近电池外壳的绝热层(3)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述包裹层(1)厚度为0.05mm～0.15mm，所述PCM层(2)厚度为0.1mm～1.0mm，所述绝热层(3)厚度为1.8mm～3.0mm。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述包裹层(1)材料为玻纤布、玻纤纸，陶瓷纤维布、陶瓷纤维纸、石棉纤维布或石棉纤维纸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PCM层(2)材料熔点为500℃～650℃，熔化热为300～700J/g。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PCM层(2)包括PCM和功能助剂。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，PCM在所述PCM层(2)中的质量占比为50％～90％，PCM为KF
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KCl、LiF
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N...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶丹宏，赵昱枫，周立鸣，周立鹏，高文秀，张莫楠，沈思乐，
申请(专利权)人：宜兴市百泰绝热材料有限公司，
类型：发明
国别省市：