[发明专利]改进性能的热电池组

说明书

本发明涉及热电池组的改进，更具体地说，本发明涉及利用一个附加的、可单独激活的热源来改进热电池组的工作效率。

热电池组是主要的备用电池组，它们利用一种在环境温度下为非传导的固体电解质。热电池组的特征在于：具有很长的存放时间，在许多情况下长于10年，能被很快激活，并且随时间的推移其性能很少降低。一旦被激活，该电池组就能供给电能，从几秒钟到大约1小时或更长时间。在使用之前的存放过程中，热电池组不需要维护，使它可以永久放在设备中。

热电池组的特性使得它可以运用于许多方面，这种运用可以扩大到宽的环境温度范围和恶劣的动态环境。在-54℃到71℃的温度范围内存储之后，热电池组仍能可靠地工作。热电池组被激活，首先是靠激活热的供给，例如，一种可燃的焰火热源，它引起电解质的熔化，因而，激活电池组内的一个或者一个以上的电池。因为热电池组在存储过程中会承受一个宽的温度范围，所以，难以预计激活时的环境温度，并且难以预计熔化电解质以及激活电池组中的电池所需要的热量。这样，电池组的热平衡已经趋于包含一个折中方案。通常，所含的焰火热源材料在室温下将使热电池组具有良好的性能，一定量的这种材料在一个储热的电池组中将产生过高的开始温度，并且可以导致热散发(runaway)。当电池组在很低的温度下存储时，供给相同量的焰火热源材料却不能提供足够的激活热，来获得最佳的工作温度。

将多种热源用于热电池组是众所周知的。在一种构造中，电池堆包含主热源，一个辅助热源被围绕该电池堆的绝缘装置包围。来自辅助源的热降低了从电池堆内部到外部环境通过绝缘装置的温度梯度，因而降低了电池堆的冷却速率，并扩大了电池组的活性寿命。辅助热源一般是一种锆/钡铬酸盐/陶瓷纤维热纸。

在第二构造中，一种电阻加热元件或者加热丝被围绕电池堆的绝缘装置包围。供给这种加热元件的电能可以应用于使一个冷储电池组在使用之前加温。或者，热电池组可以被构造，以在热电池组放电过程中用电能供给加热元件，这样，为加热的目的，转移一部分热电池组的输出。如前面所说，来自辅助源的热降低了温度梯度，因而，降低了电池堆的冷却速率，并扩大了电池组的活性寿命。

本发明的目的是提供一种改进的热电池组，它提供的一种热激活能量的输入与该电池组的环境温度存储条件更密切相关。

本发明的另一个目的是提供一种改进的热电池组，除了一个第一焰火热源提供热能给该电池组之外，还具有一个第二独立的可激活焰火热源。

本发明又一个目的是提供一种改进的热电池组，具有一个温度传感器和热源激活装置，它将响应由传感器收集的数据，按环境存储温度条件的要求，只激活第一焰火热源，或者激活第一焰火热源和第二焰火热源。

本发明假定，在电池芯部或者邻近电池芯部测得的电池组的环境存储温度能改进对热电池组激活的控制。这种控制被实现，是由于除了第一焰火热源提供充足的能量之外，还利用第二可单独激活的焰火热源来熔化电解质，从而激活电池组的各个电池。至少，该第二焰火热源通过一个传感器和激活装置来控制。该传感器将评估芯部或者接近芯部的电池组的环境温度，并且也可以选择评估电池组箱的外部的电池组的环境温度，并确定除了第一热源之外第二热源是否必须被激活，以便使电池组箱内的电池堆达到最佳工作温度。第二焰火热源可以具有一种不同的组合物，该组合物的激活温度高于第一热源，这样，它就不会被由第一焰火热源或者其激活装置产生的热激活。或者，假如在第一和第二焰火热源之间提供充分的热绝缘，当只是一个被激活时，能防止两个都被激活，那么，各个热源可以用同样的可燃材料生产。在一种热源位于电池组箱内，另一种热源位于箱外的场合，采用后面这种焰火源的组合是有利的。最好是，第一和第二焰火热源都位于电池组箱内并紧密接近电解质，以更有效地传递热。

一种电池组，具有独立的可燃第一和第二焰火热源，其中，至少第二热源由一个传感器和激活装置控制，这种电池组能够在激活时至少部分地补偿电池组的环境温度，降低在过高环境温度时热散发和在低环境温度时无效工作的风险。

一种具有独立可燃热源的电池组的另一个优点是可选择地激活具有一个焰火热源的电解质，在电解质冷却之前允许各个电池部分放电，然后，在随后的一个时间，用第二热源再激活电解质。这种应用——特殊的布置能允许在必需时再激活。

各种其它的目的和优点将从本发明的下面描述和附图中表现出来。附图中

图1是一个电池组的平面剖视图，它采用一种可燃热源构造，其箱内装有多个电池。

图2是一个电池组的平面剖视图，它采用另一种可燃热源构造，其箱内装有多个电池。