[发明专利]一种热激活电池结构及其应用

说明书

本发明属于电化学领域，具体涉及一种热激活电池结构及其应用。本发明公开了一种热激活电池结构，解决了热电池热激活温度过高的问题。本发明通过在电池正极和电解质、负极和电解质或电解质中间增加一层物理阻隔层，使电池处于无法放电的未激活状态，升高温度阻隔层熔化，电池内部离子通路导通，电池被激活可实现正常放电。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种热激活电池结构及其应用。

背景技术

热(热激活)电池是一种重要的储备电池。通过激活系统点燃加热元件产生热量，使热电池内部温度快速上升到500℃左右，电解质熔融成液态导电状态并输出电能。

然而常见的卤化盐所组成的共融盐的熔点较高，使得电池的激活温度大多在400℃以上，这种高的激活温度带来了很多不利的影响：1.电池内部需要更多的烟火材料来达到所需的激活温度，不利于电池的小型化和能量密度的提高；2.对电池的保温层和外壳的要求更高，增加了电池的成本；3.油气开采等较低温度(300℃以下)的应用场景不适用，使得热电池的普适性不强；4.常用的热电池正极材料黄铁矿(FeS₂)在较高温度下会分解，造成电池容量的损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种热激活电池结构及其应用，解决现有技术存在的热激活电池激活温度过高的问题。

本发明的技术方案之一在于提供一种热激活电池结构：包括正极、负极和电解质，还包括物理阻隔层，所述物理阻隔层位于所述正极和所述电解质之间将所述正极和所述电解质阻隔开；或位于所述负极和所述电解质之间将所述负极和所述电解质阻隔开；或位于所述电解质中间，将所述电解质分为与所述正极接触的第一部分以及与所述负极接触的第二部分，且第一部分和第二部分被所述的物理阻隔层阻隔开；并且在300℃以下，所述物理阻隔层在加热条件下能够从固相转变为液相。

所述的电解质为具有离子传导性质的连续相。

所述的物理阻隔层为在加热条件下能够从固相转变为液相的聚合物薄膜和室温下为固体状态的有机物中的一种。

所述的聚合物薄膜的组成优先为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯、聚酰亚胺聚、聚偏二氯乙烯、聚甲基戊烯、聚氧化丙烯、聚异丁烯、聚磷酸酯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚环氧乙烯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯、聚硅氧烷、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)、聚氨酯(PU)中的一种。

所述的有机物优先为碳酸乙烯酯(EC)、石蜡、苯酚中的一种。

所述的物理阻隔层是致密的，不存在孔结构。

所述的物理阻隔层的厚度为1nm-500μm。

所述的物理阻隔层为聚合物膜时其厚度为1nm-10μm。

本发明的技术方案之二在于提供一种热激活电池结构的应用。

本技术方案具有如下有益效果：

1.通过加入物理阻隔层隔离了电池中的正负极和电解质部分，使电池处于一个不能放电的未激活状态，这样电池本身就不会出现自放电，电池可以长时间贮存而不损失电量；升高温度物理阻隔层熔化，电池内部离子通路导通，电池被激活可实现正常放电。

2.引入的物理阻隔层为聚合物或者有机物，聚合物膜的种类和分子量可以灵活调节，可将熔点控制在300℃以下，因此可以实现热电池的激活温度的降低以及激活温度的连续可调。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例中物理阻隔膜处在三种不同位置的热激活电池结构。

图2为本发明实施例1中电池的放电曲线。