一種新型熱電池單體電池的制作方法

本實用新型涉及一種新型熱電池單體電池，屬于熱電池技術領域。

背景技術：

熱電池是熱激活儲備電池，它是以熔鹽作電解質，利用熱源使其熔化而激活的一次性儲備電池。熱電池工作時內部溫度在450℃～550℃，具有輸出功率大，激活時間短，貯存壽命長，環境適應性強等優點。

由于熱電池輸出高溫熔鹽電池，在工作狀態下，隔膜中電解質和負極材料（LiB合金）均為半熔融態，具有一定的流動性。在苛刻的高過載環境力學條件下和較高的熱量匹配下，電池中的電解質和負極材料會發生流淌，引起短路，嚴重時電池會發生燃燒爆炸等現象。

為了防止隔膜中的電解質流淌，在過去的熱電池設計中，通常采用具有較強吸附性能的氧化鎂充當電解質流動抑制劑，以利用氧化鎂的多孔結構產生的毛細現象束縛住電解質，同時在復合片中引入限流環，防止其流淌。另外為了防止負極LiB合金的流淌，通常采用絕緣限流環限制LiB合金流淌。

盡管采用上述措施能夠解決電解質和LiB合金的流淌問題，但當熱電池在高過載環境力學條件下，比如10000g以上沖擊或者高熱量設計狀態下，隔膜中的電解質和負極材料LiB合金仍然可能溢出流淌，引起短路。

傳統的熱電池單體電池結構如圖1所示，其工作原理是：熱電池激活以后，在煙火熱源的作用下，電解質和負極快速熔融，從而構建電化學體系，輸出電能。在激活過程中，電解質和負極材料從固相變為液相，體積膨脹，在較高的電堆壓力下，常規電池中的限流環不能完全束縛住電解質和LiB合金，二者均可能從隔膜與負極接觸面間溢流而出造成短路（圖1中所示溢流口6）。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種新型熱電池單體電池，通過增強限流環厚度形成桶狀半封閉結構，通過縮減復合片尺寸嵌入限流環形成一體化單體電池，以解決熱電池隔膜中電解質和負極材料流淌的技術難題。

本實用新型的技術方案：一種熱電池單體電池，包括集流片，負極片，含有正極和隔膜的復合片，以及用絕緣材質制作的限流環，其中，限流環粘接在集流片上，負極片置于限流環內底部，且與集流片接觸，所述復合片置于限流環內，且位于負極片上方，在限流環內壁與復合片和負極片外壁之間留有間隙。

所述限流環厚度為復合片和負極片總厚度的0.9~1.3倍。

所述限流環內徑與復合片和負極片直徑尺寸之差為0.5~2mm。

所述限流環外徑與集流片外徑尺寸相同。

所述絕緣材質為石棉或云母。

本實用新型的有益效果是：本實用新型通過限流環構建的桶裝半封閉結構、嵌入極片形成的一體化單體電池結構。相比常規熱電池單體電池結構，具有如下優點：

1、限流環形成的桶狀半封閉結構消除了溢流口，不僅僅限制住負極LiB合金流淌，而且限制住隔膜中的電解質流淌，具有較高的可靠性。

2、本實用新型提供的熱電池單體為半封閉一體化結構，完全不同于具有相同尺寸的復合片+半封閉的負極組件結構，減少了電池組件數量，結構上更可靠，有利于增強高過載下環境力學性能。

3、本實用新型提供的熱電池單體具有較高的安全適應性，由于限流環與極片存在一定間隙，不僅可以提供單體裝配時存在的公差，而且可以構建極端條件下電解質或隔膜在流淌的填充空間。

4、本實用新型提供的熱電池單體中限流環厚度與極片（復合片+負極片）總厚度相近，不會出現局部壓力過大情況，可以更好地防止超薄單體電池之間的搭接，拓寬了單體電池的實用空間。

綜上所述，本實用新型與現有技術相比，可以增強電池的安全性能，拓寬熱電池熱量設計范圍，可以更好地滿足高溫環境和高過載熱電池使用要求。

附圖說明

圖1是傳統的熱電池單體電池結構示意圖；

圖2是本實用新型的結構示意圖；

圖3是限流環的結構示意圖；

圖中：1為集流片，2為限流環，3為正極，4為隔膜，5為負極片，6為溢流口。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。

實施例1：

本實用新型熱電池單體電池結構及制作方法如下：將厚0.5mm，環寬為1mm，環外徑為Φ22的用石棉環制作的限流環2粘接于Φ22的集流片1上，將0.1mm厚LiB合金沖壓成Φ19.5的負極片5，采用壓機制備含有正極3和隔膜4的復合片，復合片厚0.4mm，直徑Φ19.5，先后將LiB負極片5和復合片嵌入粘有限流環2的集流片1中，得到新型熱電池單體。其中單體電池極片為Φ19.5，限流環2寬1mm，限流環2外徑Φ22，限流環2內徑與極片直徑差值為0.5mm，限流環2厚度等于LiB負極片5與復合片總厚度0.5mm。

實施例2：

將厚0.8mm，環寬為1.5mm，環外徑為Φ72的用石棉環制作的限流環2粘接于Φ72的集流片1上，將0.2mm厚LiB合金沖壓成Φ68的負極片5，采用壓機制備含有正極3和隔膜4的復合片，復合片厚0.50mm，直徑Φ68，先后將LiB負極片5和復合片嵌入粘有限流環2的集流片1中，得到新型熱電池單體。其中單體電池極片為Φ68，限流環2寬1.5mm，限流環2外徑Φ72，限流環2內徑與極片直徑差值為1mm，限流環2厚度（0.8mm）等于LiB負極片5與復合片總厚度（0.70mm）的1.15倍。

實施例3：

將厚1.2mm，環寬為2mm，環外徑為Φ92的用云母制作的限流環2粘接于Φ92的集流片1上，將0.3mm厚LiB合金沖壓成Φ86的負極片5，采用壓機制備含有正極3和隔膜4的復合片，復合片厚1.05mm，直徑Φ86，先后將LiB負極片5和復合片嵌入粘有限流環2的集流片1中，得到新型熱電池單體。其中單體電池極片為Φ86，限流環2寬2mm，限流環2外徑Φ92，限流環2內徑與極片直徑差值為2mm，限流環2厚度（1.20mm）等于LiB負極片5與復合片總厚度（1.35mm）的0.9倍。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。