CN112542633B - 一种包含自加热层的电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含自加热层的电池装置，该装置包括从内到外依次包括电池、自加热层和保温隔热层。该装置可以利用自加热层的放热反应给电池提供热量，使电池的实际温度高于环境温度，进而改善电池低温下的放电性能。

Description

一种包含自加热层的电池装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种包含自加热层的电池装置。

背景技术

目前军用装备如坦克、履带车、装甲车等的启动一般依赖外部交直流转换电源，紧急情况下可以使用坦克自身装备的铅酸电池启动，但是这两种方式都有着非常明显的短板。首先，交直流转换电源，必须依赖外界交流输入，一般是通过柴油发电机组获取电力输入，虽然设备本身重量体积都不大，但依赖外界电力输入的特性严重影响其机动性，给野外作战带来了诸多不便。而坦克自身装备的铅酸电池，作为紧急启动电源，极少使用，尤其在极寒地区(温度低于-20℃)，铅酸电池低温特性基本无法保证车辆启动。目前，锂离子电池的耐低温性能已经能满足常规低温使用环境(约-20℃左右)，但军用装备在寒区应用的需求还有待完善。因此，提供一种具有耐低温性、高可靠性、能长时间给装备供电的低温启动电池，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种包含自加热层的电池装置，该装置通过在电池外部包裹一层自加热层和保温隔热层，该自加热层能进行放热反应给电池提供热量，保温隔热层能有效防止热量的损失，使电池温度处于适合放电的温度范围内。

为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：

一种包含自加热层的电池装置，该装置包括从内到外依次包括电池、自加热层和保温隔热层。

进一步的技术方案为，所述自加热层包括反应层、分割层和电池接触层，所述电池接触层设置在电池的外表面，所述反应层分为第一反应层和第二反应层，所述第一反应层和第二反应层通过分割层分开，所述分割层上设置有漏液孔，与所述第一反应层和第二反应层连通。

进一步的技术方案为，所述分割层的材料为铝塑膜或者PET膜，所述电池接触层的材料为无纺布。

进一步的技术方案为，所述反应层上还设置有橡胶凸台，与所述漏液孔位置相对，实现与漏液孔的闭合和分开。可选择合适的凸台数量来调控反应速率。

进一步的技术方案为，所述第一反应层中的物质为超低温下不凝固的水溶液，所述第二反应层中的物质能够与第一反应层中的物质发生放热反应。

其中，反应层中的物质可以为酸与碱的组合，金属与酸的组合，金属单质与氧气、水蒸气的组合，强碱、碱性氧化物、活泼金属氧化物与水的组合、含氧酸根与水的组合。

进一步的技术方案为，所述漏液孔的直径为0.5mm～10mm。可选择合适的孔径大小来调控反应速率。

进一步的技术方案为，所述电池为一次电池或二次电池，所述电池的形状为方形、圆柱形或软包。

进一步的技术方案为，所述一次电池包括锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、锌-汞电池、锌-银电池、锌-空电池、锂一次电池，所述二次电池包括镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池、铅蓄电池。

进一步的技术方案为，所述保温隔热层的材料为聚氨酯保温材料、陶瓷纤维棉材料、二氧化硅气凝胶材料、蛭石材料中的一种或者多种。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过在电池外侧设置有自加热层和保温隔热层，该自加热层能进行放热反应给电池提供热量，保温隔热层能有效防止热量的损失，使电池温度处于适合放电的温度范围内，进而改善电池的低温(＜-20℃)放电性能。

附图说明

图1为本发明的电池装置的整体结构示意图；

图2为本发明的自加热层的剖面图；

其中，A：电池接触层；B：橡胶凸台；C：第一反应层；D：分割层；E：第二反应层；F：漏液孔。

具体实施方式

实施例1

将自加热层包裹、粘贴在尺寸为50*30*4mm、标称容量为1000mAh的方形锂电池外表面上，电池保温外套由聚氨酯保温材料制备而成。其中自加热反应层中物质一为浓度为29.9％的氯化钙水溶液，该浓度的氯化钙水溶液凝固温度为-55℃。物质二为氧化钙粉末，粉末粒径低于100um。漏液孔孔径为0.8mm。物质一与物质二的质量比为1:1，分别为20g。电池单个大面正对的橡胶凸台数量为3个，均匀排布在电池接触层下方。闭合橡胶凸台和漏液孔，将上述含有自加热层的电池放入-50℃的低温试验箱中，静置2h后，分开橡胶凸台和漏液孔，启动放热反应，进行放电性能测试。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：物质一与物质二的质量分别为10g。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：漏液孔孔径为1.2mm。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：橡胶凸台数量为4个。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于：物质二为氢氧化钠粉末。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于：对比例不含有自加热层。

将以上实施例和对比例中的电池进行表面温度的测定、0.2C放电性能的测试，所得数据如表1所示。

表1实施例和对比例的测试结果

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种包含自加热层的电池装置，其特征在于，该装置包括从内到外依次包括电池、自加热层和保温隔热层；所述自加热层包括反应层、分割层和电池接触层，所述电池接触层设置在电池的外表面，所述反应层分为第一反应层和第二反应层，所述第一反应层和第二反应层通过分割层分开，所述分割层上设置有漏液孔，与所述第一反应层和第二反应层连通；所述反应层上还设置有橡胶凸台，与所述漏液孔位置相对，实现与漏液孔的闭合和分开；所述漏液孔的直径为0.5mm～10mm，所述第一反应层中的物质为超低温下不凝固的水溶液，所述第二反应层中的物质能够与第一反应层中的物质发生放热反应，其中，第一反应层中的物质为氯化钙水溶液，第二反应层中的物质为氧化钙粉末或氢氧化钠粉末。

2.根据权利要求1所述的包含自加热层的电池装置，其特征在于，所述分割层的材料为铝塑膜或者PET膜，所述电池接触层的材料为无纺布。

3.根据权利要求1所述的包含自加热层的电池装置，其特征在于，所述电池为一次电池或二次电池，所述电池的形状为方形或圆柱形。

4.根据权利要求3所述的包含自加热层的电池装置，其特征在于，所述一次电池包括锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、锌-汞电池、锌-银电池、锌-空气电池、锂一次电池，所述二次电池包括镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池、铅蓄电池。

5.根据权利要求1所述的包含自加热层的电池装置，其特征在于，所述保温隔热层的材料为聚氨酯保温材料、陶瓷纤维棉材料、二氧化硅气凝胶材料、蛭石材料中的一种或者多种。

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