[发明专利]一种火灾响应的温控电池及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种火灾响应的温控电池及其制备方法与应用，属于火灾监控技术领域。本发明的温控电池包括电极和电解质，在所述电极和所述电解质之间设置相变保护层，以隔绝所述电解质与所述电极的接触。本发明的温控电池在自然环境下没有电能输出，而高温环境下，相变材料发生变化进而使得电池工作，输出电能，从而可以实现温度对电池功率输出的控制。该温控电池成本低廉，适合自然环境下的大面积布控，能够有效提升火灾监测节点的安置密度。

技术领域

本发明涉及火灾监控技术领域，具体涉及的是一种火灾响应的温控电池及其制备方法与应用。

背景技术

森林火灾具有突发性强、破坏性大以及处置救助困难等属性，严重威胁着土壤、植被、水体乃至人类自身的生命财产安全。针对森林防火，各国开发了不同的林火监测系统，德国采取FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统，美国将红外遥感与预警飞机相结合进行火灾预警，加拿大采用卫星巡回监测系统。中国主要依靠卫星遥感、飞机巡航以及地面瞭望台巡护的方式进行森林火灾的监控。尽管上述方式在探测范围以及搜集数据方面具有一定的优势，但是探测的准确率尚有待提高，就早期火灾的预警而言依旧显得力不从心。

近年来，基于无线传感网络技术的火灾预警系统相继得到开发，此类系统在监测人迹罕至的特殊区域具有其他传统技术无可比拟的优势，监控范围和准确率较高，逐渐引起国内外相关领域的重视。由于森林火灾监测的特殊性，无线传感网络需要进行大量的节点布控，每个节点需配备有独立的电源供给模块，然而，现有的电池体系往往存在自放电现象，使用寿命有限，而频繁更换监控节点的电池需要耗费大量的人力物力。因此，供电问题成为无线传感网络的核心问题，开发具有长期使用寿命的电池对无线传感网络技术的实际应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种火灾响应的温控电池及其制备方法与应用，本发明利用温度对相变材料的调控，使温控电池在自然环境下没有电能输出，而高温(火灾)环境下，相变材料发生变化，进而激活温控电池，输出电能，从而实现温度对电池功率输出的控制。

本发明首先提供了一种温控电池，包括电极和电解质，在所述电极和所述电解质之间设置相变保护层，以隔绝所述电解质与所述电极的接触。

上述的温控电池，所述相变保护层的材料为相变材料；所述相变材料为聚合物和/或石蜡。

具体的，所述相变材料的熔点或者玻璃化转变温度为25～160℃；更具体的，所述相变材料的熔点或者玻璃化转变温度为25℃、40℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、150℃或160℃；

所述相变保护层的厚度为0.1～3.0mm，更具体可为0.1mm、0.5mm、1.0mm或2.0mm。

所述聚合物为聚乙二醇、聚酰胺蜡、聚乳酸、聚丙烯蜡、费托蜡中的至少一种。

上述的温控电池中，所述相变保护层为电极与电解质之间的保护性结构，具体为下述任一种：1)将相变材料覆盖到电极表面；2)将相变材料覆盖到电解质表面；3)将相变材料加工成单独的材料插入电极与电解质之间。

上述的温控电池，所述电解质为酸性电解质、碱性电解质、金属盐溶液、离子液体和深共熔溶剂中的至少一种；

具体的，所述深共熔溶剂电解质为尿素/二乙胺混合物，其中尿素和二乙胺的摩尔比为1:2。

上述的温控电池，所述电解质也可以为相变电解质；

具体的，所述相变电解质为水合无机盐。

所述相变电解质为五水硫酸铜、水合硫酸铁、水合硫酸亚铁、水合氯化铜、水合氯化铁、水合氯化亚铁、水合硝酸铁、水合硝酸铜、水合磷酸铁、双取代咪唑卤素盐、双取代咪唑醋酸盐、季磷的卤素盐和季铵的卤素盐中的至少一种。

所述相变电解质的相变温度为20～500℃。