[发明专利]改进的热电池

说明书

本文描述了用于水平和垂直平面的热电池设计以及使用单独的体积补偿器的热电池。特别地，描述了一种改进的热电池设计，其克服了在使用期间电池单元内的过压问题。

技术领域

本发明涉及一种热电池设计，其能够克服水平和竖直方向的热电池的过压问题。所述热电池可包括能够控制所述热电池内部的压力的可膨胀装置或可替代的单独的体积补偿器。

背景技术

本领域中需要提供一种改进的热电池装置，其能够控制热电池，尤其是相变材料(Phase Change Material，PCM)热电池内部的压力。

在现有技术中，当热电池耗尽时，电池内的热传递会导致相变材料(即PCM)的液位变化。可以发现PCM液位升高并压缩了电池内的储气层。这可能会导致过压并损坏电池。这会对电池的效率和寿命产生致命性影响。过压还会带来安全问题和危害，因为施加在电池单元壳体上的高压其有时会破裂，导致有毒物质从电池中泄漏出来。因此，本发明要解决过压电池存在的安全隐患。

如果将热电池作水平安装布置，则已经发现这种布置效率很低并且会遇到明显的性能下降。

本发明的至少一个方面的目的是消除或减轻至少一个或多个上述问题。

因此，本发明的至少一个方面的目的是提供一种改进的热电池，其可以在水平和竖直平面上以提高的性能水平工作，并克服过压效应。

因此，本发明解决了包含PCM材料的热电池中的问题，例如过压，热电池的性能降低以及热电池的组件(如控制传感器和加热元件)在电池的活性部分之外，从而损害了热电池的功能。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种热电池，其包括：

电池单元壳体；

相变材料(例如PCM)，位于所述电池单元壳体内；

可膨胀装置，位于所述电池单元壳体内，其能够膨胀和收缩以管理所述电池单元壳体内的膨胀和/或体积变化。

因此，本发明涉及可膨胀装置的使用，该可膨胀装置用于管理电池单元壳体内部的膨胀和/或体积变化。

所述可膨胀装置可以是可充气的组件，其可以被膨胀和/或放气。

本发明解决了一系列问题，例如过压，热电池的性能下降以及热电池的组件(如控制传感器和加热元件)在电池的活性部分之外并因此损害了热电池的功能。

所述可膨胀装置(例如，加压的气囊或气球)可用于在热电池的热循环期间管理PCM的体积的膨胀变化和热电池单元中的压力。

在具体实施例中，热电池可以位于竖直方向或基本竖直方向(即平面)。

膨胀和/或体积变化可能由于诸如PCM的体积的膨胀和/或收缩之类的参数范围而引起。还可能有残留在电池单元壳体内的气体(例如空气)，其根据温度和/或电池单元壳体内其他组件(例如PCM)所施加的压力而膨胀和/或收缩。这些膨胀和/或体积变化导致现有技术的电池变得过压。

在本发明的热电池的操作期间，将发生热循环，并且可膨胀装置可用于控制电池单元壳体内部的压力并将该压力保持在例如预定的最佳压力。通过控制压力，可以避免与过压相关的任何形式的危害和危险。通过具有这样的控制，还可以通过防止将过大的压力和/或温度施加在热电池的组件(例如PCM，热交换器和控制传感器)上来延长热电池的寿命。

在具体实施例中，所述膨胀装置可以是气囊(例如，气球)，其可以被过度增压或增压不足，从而控制电池单元壳体内部的压力。囊的增压是可以控制的。

已经发现，使用所述可膨胀装置(例如，增压气球)的这种布置不仅适用于位于竖直或基本竖直设置的热电池，而且还适用于水平或基本水平设置的热电池。