【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及手机电池，具体为一种基于气凝胶的电池系统。
技术介绍
1、锂离子电池是近几年出现的金属锂蓄电池的替代产品。锂电池经过数十年的发展，目前已经成为日常生活中使用最为广泛的储能单元，主要是用在手机电池、笔记本电池等数码产品以及电池汽车等方面。
2、气凝胶，作为一种轻质、高孔隙度的材料，近年来受到了科研界的广泛关注，将气凝胶技术成功地应用于实际的电池系统中仍然面临许多挑战，如何确保气凝胶电池在高负荷工作时的稳定性和安全性。
技术实现思路
1、解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于气凝胶的电池系统，解决了现有技术中对于手机电池的需求。
3、技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于气凝胶的电池系统，包括电池模块，所述电池模块内部设有气凝胶电池单元，每个气凝胶电池单元之间设有隔离层，用于确保安全和稳定性，所述电池模块的外壳采用高强度、轻质的复合材料制成，以增强电池的结构强度并减轻重量，所述电池模块的底部设有散热片，用于导出电池工作时产生的热量，保持电池在最佳工作温度下运行，所述电池模块的顶部设有智能管理系统，用于实时监测电池的工作状态，并通过无线通信模块发送到用户的智能设备，用于用户实时了解电池的工作状态，所述气凝胶电池单元采用三维纳米结构，增加电池的电导率和储能密度，用于提高了电池的循环稳定性和安全性。
5、优选的，所述气凝胶电池单元的阳极材料采用氧化石墨烯与碳
6、优选的，所述气凝胶电池单元的电解质中peo与li2so4的质量比为3:2，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为2:1，纳米lifepo4与钴酸锂的质量比为4:1，所述电解质中的纳米级金属氧化物的添加量为电解质总质量的5%，并且所述电解质通过超声分散，用于纳米级金属氧化物在电解质中均匀分散。
7、优选的，所述导电剂为炭黑，炭黑经过氮掺杂处理，形成了氮掺杂炭黑，用于增强与电池材料的化学亲和性，所述氮掺杂炭黑还与纳米级硅混合，形成了复合导电剂。
8、优选的，所述粘合剂为聚氨酯，所述聚氨酯经过磷酸酯化处理，形成了磷酸酯化聚氨酯，磷酸酯化聚氨酯用于提高与电池材料的结合力，所述磷酸酯化聚氨酯还添加纳米级陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒用于提高粘合剂的机械强度。
9、优选的，所述气凝胶电池单元为柱形电芯，且气凝胶电池的电芯之间的缝隙为1-3mm，且缝隙内还填充有热导材料。
10、优选的，所述电池填料为纳米塑料颗粒，纳米塑料颗粒经过表面处理，所述电池填料还包括电芯冷却液，冷却液采用离子液体，电池填料紧密的填充在电池壳体的内腔之中。
11、优选的，所述制备方法如下：
12、sp1：凝胶化过程：
13、sp1.1、混合原材料：将硅酸钠或硅酸酯与交联剂混合在一起，并加入特定的纳米级填料，如纳米硅或纳米碳，以增强凝胶的机械性能；
14、sp1.2、添加催化剂：添加催化剂以加速硅源和交联剂的反应，并加入特定的ph调节剂，以控制反应的速度和方向；
15、sp1.3、加热：将混合物加热以促进反应的进行，并在特定的温度下保持一段时间，以确保反应的完整性；
16、sp1.4、冷却和凝固：将反应混合物冷却并凝固，形成凝胶，同时在冷却过程中加入特定的添加剂，如抗氧化剂或紫外线吸收剂，以提高凝胶的稳定性。
17、优选的，sp2、老化过程：
18、sp2.1、静置：将形成的凝胶在特定的环境条件下静置，并在静置过程中加入特定的气体，如氩气或氮气，以提高凝胶的化学稳定性；
19、sp2.2、冷却：将凝胶冷却以进一步提高其稳定性，并在冷却过程中加入特定的添加剂，如湿气吸收剂，以确保凝胶的干燥性；
20、sp2.3、清洗：清洗凝胶以去除杂质和未反应的原料，并在清洗过程中使用特定的溶剂，如超临界二氧化碳，以确保凝胶的纯净性。
21、优选的，电池系统的模块组成如下：
22、电池单元模块：包括气凝胶电池单元，每个电池单元都配有独立的温度和电压传感器，用于实时监测电池的工作状态；
23、冷却模块：采用液冷系统，包括冷却液循环泵、散热器和冷却液通道，确保电池系统在高负荷工作时仍能保持稳定的温度；
24、管理控制模块：集成了电池管理系统（bms）和中央控制单元，负责电池的充放电管理、健康状态监测、故障诊断和保护措施的执行；
25、能量存储模块：除了主要的气凝胶电池外，还包括超级电容器组，用于提供瞬时高功率输出，满足特定应用场景的需求；
26、通信模块：支持无线和有线通信，可以与外部设备或云平台进行数据交互，实现远程监控和管理；
27、结构支撑模块：采用轻质高强度材料制成，为电池系统提供结构支撑，同时设计有防震和防撞功能，确保电池系统在恶劣环境下的稳定性和安全性。
28、有益效果
29、本专利技术提供了一种基于气凝胶的电池系统。具备以下有益效果：
30、1、 本专利技术高效的能量管理与存储,电池系统采用了气凝胶电池单元与超级电容器组合的能量存储模块，气凝胶电池单元提供了持续的能量输出，而超级电容器则为系统提供瞬时高功率输出，这种组合确保了电池系统在常规使用下具有长时间的续航能力，同时在需要高功率输出（如启动、加速等）的情况下，超级电容器可以迅速提供所需的能量，从而满足多种应用场景的需求。
31、2、 本专利技术优化的热管理与安全性,电池系统配备了液冷冷却模块，包括冷却液循环泵、散热器和冷却液通道，此外，每个气凝胶电池单元都配有独立的温度传感器，有效的热管理确保了电池在高负荷工作时仍能保持稳定的温度，大大提高了电池的使用寿命和安全性，实时的温度监测可以预防过热情况，确保电池系统的安全运行。
32、3、 本专利技术智能监控与远程管理,电池系统集成了电池管理系统（bms）和中央控制单元，以及支持无线和有线通信的通信模块，用户可以实时监测电池的工作状态，包括电池的电压、电流、温度等关键参数，通过远程管理，用户可以在任何地方对电池系统进行监控和诊断，提前预防和解决潜在的问题。
33、4、 本专利技术结构的稳定性与耐用性,电池系统的结构支撑模块采用轻质高强度材料制成，并设计有防震和防撞功能，这确保了电池系统在恶劣环境或意外冲击下的稳定性和安全性，大大延长了电池系统的使用寿命。
34、5、 本专利技术环境友好与可持续性,电池系统采用了基于气凝胶的电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：包括电池模块，所述电池模块内部设有气凝胶电池单元，每个气凝胶电池单元之间设有隔离层，用于确保安全和稳定性，所述电池模块的外壳采用高强度、轻质的复合材料制成，以增强电池的结构强度并减轻重量，所述电池模块的底部设有散热片，用于导出电池工作时产生的热量，保持电池在最佳工作温度下运行，所述电池模块的顶部设有智能管理系统，用于实时监测电池的工作状态，并通过无线通信模块发送到用户的智能设备，用于用户实时了解电池的工作状态，所述气凝胶电池单元采用三维纳米结构，增加电池的电导率和储能密度，用于提高了电池的循环稳定性和安全性。
2.根据权利要求1所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述气凝胶电池单元的阳极材料采用氧化石墨烯与碳纳米管混合物，并融入了导电高分子聚吡咯，混合物通过高温热处理过程，形成了三维交联网络结构，用于提高电池的电导率和电容；阴极材料为纳米LiFePO4与钴酸锂混合物，其中纳米LiFePO4经过表面处理，增加其与钴酸锂之间的电子传导性，用于增强电池的储能；固态电解质为聚氧化乙烯（PEO）和硫酸锂（Li2SO4）混合物，并
3.根据权利要求2所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述气凝胶电池单元的电解质中PEO与Li2SO4的质量比为3:2，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为2:1，纳米LiFePO4与钴酸锂的质量比为4:1，所述电解质中的纳米级金属氧化物的添加量为电解质总质量的5%，并且所述电解质通过超声分散，用于纳米级金属氧化物在电解质中均匀分散。
4.根据权利要求3所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述导电剂为炭黑，炭黑经过氮掺杂处理，形成了氮掺杂炭黑，用于增强与电池材料的化学亲和性，所述氮掺杂炭黑还与纳米级硅混合，形成了复合导电剂。
5.根据权利要求3所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述粘合剂为聚氨酯，所述聚氨酯经过磷酸酯化处理，形成了磷酸酯化聚氨酯，磷酸酯化聚氨酯用于提高与电池材料的结合力，所述磷酸酯化聚氨酯还添加纳米级陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒用于提高粘合剂的机械强度。
6.根据权利要求1所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述气凝胶电池单元为柱形电芯，且气凝胶电池的电芯之间的缝隙为1-3mm，且缝隙内还填充有热导材料。
7.根据权利要求1所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述电池填料为纳米塑料颗粒，纳米塑料颗粒经过表面处理，所述电池填料还包括电芯冷却液，冷却液采用离子液体，电池填料紧密的填充在电池壳体的内腔之中。
8.根据任一权利要求所述的基于气凝胶的电池系统的制备方法，其特征在于所述制备方法如下：
9.根据权利要求8所述的基于气凝胶的电池系统的制备方法，其特征在于：
10.根据权利要求1-7任意一条所述的基于气凝胶的电池系统，其特征在于电池系统的模块组成如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：包括电池模块，所述电池模块内部设有气凝胶电池单元，每个气凝胶电池单元之间设有隔离层，用于确保安全和稳定性，所述电池模块的外壳采用高强度、轻质的复合材料制成，以增强电池的结构强度并减轻重量，所述电池模块的底部设有散热片，用于导出电池工作时产生的热量，保持电池在最佳工作温度下运行，所述电池模块的顶部设有智能管理系统，用于实时监测电池的工作状态，并通过无线通信模块发送到用户的智能设备，用于用户实时了解电池的工作状态，所述气凝胶电池单元采用三维纳米结构，增加电池的电导率和储能密度，用于提高了电池的循环稳定性和安全性。
2.根据权利要求1所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述气凝胶电池单元的阳极材料采用氧化石墨烯与碳纳米管混合物，并融入了导电高分子聚吡咯，混合物通过高温热处理过程，形成了三维交联网络结构，用于提高电池的电导率和电容；阴极材料为纳米lifepo4与钴酸锂混合物，其中纳米lifepo4经过表面处理，增加其与钴酸锂之间的电子传导性，用于增强电池的储能；固态电解质为聚氧化乙烯（peo）和硫酸锂（li2so4）混合物，并添加纳米级金属氧化物，用于增强其离子传导性和热稳定性。
3.根据权利要求2所述的一种基于气凝胶的电池系统，其特征在于：所述气凝胶电池单元的电解质中peo与li2so4的质量比为3:2，氧化石墨烯与碳纳米管的质量比为2:1，纳米lifepo4与钴酸锂的质量比为4:1，所述电解质...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱苹，
申请(专利权)人：深圳市诺希实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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