[实用新型]软体融合型外压力自适应电池

说明书

本实用新型公开一种软体融合型外压力自适应电池，由具有弹性模量梯度的混合共聚弹性体多层结构、混合共聚粘流体薄层、卷绕成螺旋状的电池芯、极耳、电池保护板以及导线组成。所述混合共聚弹性体多层结构的层数为3‑5层，所述弹性模量梯度是指所述混合共聚弹性体多层结构的弹性模量从内侧到外侧以指数分布的方式逐渐增加，所述的内侧是指靠近电池芯一侧，所述的外侧是指远离电池芯一侧。所述电池芯的正负极由极耳引出，电池保护板与极耳连接后引出导线。所述电池芯、电池保护板以及极耳由混合共聚粘流体薄层裹覆，并封装于混合共聚弹性体多层结构内。本实用新型提供一种安全可靠、成本低廉、适应外压范围极广（0至2000个大气压）的可满足深水至太空环境下装备需求的软体复合结构电池。

技术领域

本实用新型涉及到一种软体融合型外压力自适应电池，属于电池领域。

背景技术

海洋面积占了地球表面积的百分之七十以上，而人类已探索的海底只占了百分之五。海底拥有大量的矿产、石油以及天然气等资源，因此，对海洋特别是海底的探索显得尤为重要。而深海中的巨大压力环境对水下探测器的能源供给是一个很大的难题，传统的深水电池是利用在电池外面套上极厚的钛合金或陶瓷外壳来保证电池不被水压压坏，但这样会增加电池的体积及重量，加大耗能，占用探测装备有限空间等，且价格昂贵，很难大规模地生产制造。公开号为CN 206059557 U的专利公开了一种由充满绝缘液体的柔性外壳封装的锂离子电池。柔性外壳由刚性顶板与柔性外囊组成。采用充液可变形柔性外壳容器封装电池芯可以防止在100～11000米水深压力下造成的对电池芯的损坏。但是该技术未做到全软体，刚性顶板与柔性外囊的连接部位容易产生可靠性低下等问题。此外，尽管海洋最深处大约为11000米，但是在实际的深海作业中，电池很有可能与周围环境发生接触甚至碰撞与挤压，此时电池受到的压力将会高于该水深处的静水压力。因此，设计一种全软体的、能承受超过11000米水深压力的新型电池非常有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决传统硬质外壳深水潜用电池存在的质量大、体积大、成本高、加工困难等问题，提供一种满足深潜装备需求的软体融合型外压力自适应电池。有别于已有的以部分柔性外壳封装的电池，本实用新型电池利用分层封装技术形成具有弹性模量梯度的多层式全软体密封外壳，能承受相当于20000米水深的静水压力，并且和非全软体密封外壳相比具有更高的可靠性。

本实用新型提供的技术方案是：

一种软体融合型外压力自适应电池，其特征在于，由具有弹性模量梯度的混合共聚弹性体多层结构、混合共聚粘流体薄层、卷绕成螺旋状的电池芯、极耳、电池保护板以及导线组成，所述弹性模量梯度是指所述混合共聚弹性体多层结构的弹性模量从内侧到外侧以线性分布的方式逐渐增加，所述的内侧是指靠近电池芯一侧，所述的外侧是指远离电池芯一侧；所述电池芯的正负极由极耳引出，电池保护板与极耳连接后引出导线，所述电池芯、电池保护板以及极耳由混合共聚粘流体薄层裹覆，并封装于具有弹性模量梯度的混合共聚弹性体多层结构内；优选的，所述混合共聚弹性体多层结构的层数为3-5层。

进一步地，所述的电池可通过混合共聚弹性体多层结构与混合共聚粘流体薄层的逐级自适应变形将外界的压剪复杂载荷转化为施加在电池芯表面的均匀静水压力，并能有效防止在高外压环境下由于软体包覆结构与硬质电池芯变形不同而引起的应力集中和界面脱离破裂。

进一步地，所述电池可承受200MPa(相当于20000米水深，接近地球上最深的海沟——马里亚纳海沟深度11000米的2倍)的静水压力。

进一步地，所述弹性模量的指数分布方式满足公式：E(x)＝E₀[(h-x)/h]ⁿ，其中，x为弹性体多层结构中任意一层中心点位置与最外层中心点位置的距离，E(x)为弹性体多层结构中任意一层的杨氏模量，E₀为弹性体多层结构的参考杨氏模量，h为弹性体多层结构的厚度，n为分布指数，其取值范围为所有实数。优选的，所述混合共聚弹性体多层结构的层数为3层。