基于PVDF薄膜的热电池激活装置的制作方法

本发明属于引信、导弹及航空航天热电池技术领域，具体涉及基于pvdf薄膜的热电池激活装置。

背景技术：

热电池是靠加热激活的电池,常温下热电池内部的电解质是不导电的固体,使用时利用激活装置（电点活头或撞针激发火帽）点燃电池内引燃纸，使电池内部电解质迅速升温熔化并导电，电池被激活，同时输出电能。

目前，国内热电池的主要激活方式有两种:一种是电激活,即使用外电源引爆电点火头发火,引燃加热片激活热电池；另一种是机械激活,即使用机械能使火帽发火引燃加热片激活热电池。电激活需要外加机械发电机等外部电源装置，而机械激活需要在电池底端设计火帽盂装入火帽，另需外加击针，弹簧，导向筒等部件。以上两种现有激活方式的缺点在于：（1）电激活与机械激活都是通过火工品点燃引燃纸再点燃加热片，该过程各种材料燃烧速度慢，激活时间较长，最快也需要0.3s以上，无法满足特殊性能武器要求；（2）以上两种激活方式均需要另外附加其他装置，体积较大，占用弹内空间大，不利于实现热电池的小型化；（3）附加激活装置结构复杂，生产周期长。

pvdf（polyvinylidenefluoride,简称pvdf）聚偏二氟乙烯，具有压电性能，即在压力作用下发生极化而在材料两端表面上产生符号相反的电荷,作用力方向改变,电荷极性也随着改变,当外力去掉后,该电介质又重新恢复到不带电的状态。

根据现有技术中存在的不足之处，有必要结合pvdf（polyvinylidenefluoride,简称pvdf）聚偏二氟乙烯，的特性，发明一种具有创造性和新颖性的装置。

技术实现要素：

本发明提供一种基于pvdf薄膜的热电池激活装置，以此来解决现有热电池激活方式占用空间大、激活时间长，不易于装配等问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：基于pvdf薄膜热电池的激活装置，pvdf薄膜、电极、电点火头、绝缘层、绝缘导线、重力块、引燃条、单体电池、壳体、电池电极、导线；

所述壳体设置为电池上层和电池下层，上下层中间设置有电池隔层，电池隔层中间设置有圆孔；

所述电池上层内部设置有单体电池，所述单体电池的顶端与电池电极相连，所述单体电池与上层壳体内侧壁之间、单体电池与电池隔层之间均设置有引燃条；

所述电池下层从上向下依次设置有重力块、绝缘层、电极和pvdf薄膜；所述重力块设置为圆柱形，且中间设置有圆形通孔，圆形通孔直径与电池隔层中间圆孔直径相同；

电点火头通过绝缘导线分别与两个电极串联连接；两个电极之间设置有pvdf薄膜；

所述电极与绝缘导线之间、电池下层内侧壁、电池下层底面内壁均设置有绝缘层，绝缘层保证pvdf薄膜与壳体、重力块绝缘，pvdf薄膜用来给热电池提供能源。

作为一种优选的技术方案，pvdf薄膜的厚度设置在十到一千微米范围之间。

作为一种优选的技术方案，所述重力块的材质为钢片。

作为一种优选的技术方案，所述单体电池设为圆柱体。

作为一种优选的技术方案，电点火头的上端与引燃条之间的距离设置为小于5mm。

作为一种优选的技术方案，所述激活装置的厚度设置在1mm以内。

作为一种优选的技术方案，所述单体电池内部包括加热片，阴极片，阳极片，电解质和集电片。

本发明重力块中间设置有圆形通孔，且圆形通孔内部设置有电点火头；其作用在于增加膛压作用时pvdf薄膜受到的过载。

本发明电点火头两端与绝缘导线相连接，串联在所述pvdf薄膜正负电极之间，其作用为：受到膛压作用达到过载条件时，pvdf薄膜与电点火头形成回路，电流脉冲点燃电点火头。电点火头进一步点燃引燃纸，从而激活电池。

本发明设置有pvdf薄膜，pvdf薄膜质地柔软，易于加工，结构简单，易于装配。

本发明所述热电池激活能源采用pvdf薄膜。

与现有激活方式相比较，本发明的有益效果在于：（1）本发明基于pvdf薄膜的热电池激活装置总厚度小于1mm，占用空间小，满足热电池的微小型化要求；（2）电池达到过载条件时（压力大于300mpa）pvdf薄膜产生电流脉冲可在5微秒内快速点燃引燃纸，10毫秒内激活电池，激活时间短，激活可靠性高达99.5%以上，可靠性好；（3）pvdf薄膜质地柔软，易于加工，结构简单，易于装配。

附图说明

图1为本发明基于pvdf薄膜的热电池激活装置结构示意图；

图2为本发明电路原理图；

图3为具体实施例中火炮膛压曲线图；

图4为本发明实验时pvdf应力曲线图；

图5为本发明实验应力下干路电压曲线图；

图6为本发明实验应力下干路电流曲线图。

图中序号说明：1pvdf薄膜；2电极；3绝缘导线；4绝缘层；5电点火头；6重力块；7引燃条；8单体电池；9壳体；10电池电极；11电池上层；12电池下层；13电池隔层；14导线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实验例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚的了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

结合图1所示：基于pvdf薄膜的热电池激活装置，包括：pvdf薄膜1、电极2、绝缘导线3、绝缘层4、电点火头5、重力块6、引燃条7、单体电池8、壳体9、电池电极10、电池上层11、电池下层12、电池隔层13。

所述壳体9设置为圆柱体，壳体9设置为电池上层11和电池下层12，上下层中间设置有电池隔层13，电池隔层13中间设置有圆孔；

所述电池上层11内部设置有单体电池8，所述单体电池8的顶端与电池电极10相连，所述单体电池8与上层壳体内侧壁之间、单体电池8与电池隔层13之间均设置有引燃条7；

所述电池下层12从上向下依次设置有重力块6、绝缘层4、电极2和pvdf薄膜1；所述重力块6设置为圆柱形，且中间设置有圆形通孔，圆形通孔直径与电池隔层13中间圆孔直径相同；

电点火头5通过绝缘导线3分别与两个电极2串联连接；两个电极2之间设置有pvdf薄膜1；

所述电极2与绝缘导线3之间、电池下层12内侧壁、电池下层12底面内壁均设置有绝缘层4，绝缘层4保证pvdf薄膜1与壳体、重力块6绝缘，pvdf薄膜1用来给热电池提供能源。

所述单体电池8内部包括加热片，阴极片，阳极片，电解质和集电片。当单体电池8受到膛压作用达到过载条件时，pvdf薄膜1产生电流脉冲点燃电点火头5，进而点燃引燃条7和单体电池8中的加热片，单体电池8开始工作。

所述重力块6的材质为钢片，可根据热电池大小及空间要求选择不同尺寸。

所述pvdf薄膜热电池激活装置的厚度小于1mm。

所述电点火头5的上端与引燃条7之间的距离设置为小于5mm。

所述pvdf薄膜（1）的厚度设置在十到一千微米范围之间。所述重力块的材质为钢片。

所述单体电池设为圆柱体。

结合图2为pvdf薄膜热电池激活装置电路原理图：电路组成为：电点火头5，导线14，pvdf薄膜1。

所述pvdf薄膜1两端电极2与导线14及电点火头5串联，当热电池收到膛压作用达到过载条件时，pvdf薄膜1由于压电效应产生电流经导线14流入电点火头5。

结合图3为某火炮小型弹丸发射过程中弹体所受膛压作用曲线，膛压最大值超过300mpa，作用时间小于10ms。为模拟此过程将图4所示的冲击压力加载于由pvdf薄膜1作为激活能源的热电池上，pvdf薄膜1与电点火头5串联，测得干路电压及电流时程曲线如图5和图6所示，结果表明发火电流为0.5a的电点火头在5微秒内迅速发火。

本发明采用pvdf薄膜1作为热电池激活能源，总厚度在1mm以内，占用空间小，满足热电池的微小型化要求；电池达到过载条件时（压力大于300mpa）pvdf薄膜产生电流脉冲可在5微秒内快速点燃引燃纸，10毫秒内激活电池，激活时间短，激活可靠性高达99.5%以上，可靠性好；pvdf薄膜质地柔软，重量轻，易于加工和装配。

本发明基于pvdf薄膜的热电池激活装置总厚度小于1mm，占用空间小，满足热电池的微小型化要求；电池达到过载条件时（压力大于300mpa）pvdf薄膜产生电流脉冲可在5微秒内快速点燃引燃纸，10毫秒内激活电池，激活时间短，激活可靠性高达99.5%以上，可靠性好；

本发明的pvdf薄膜质地柔软，易于加工，结构简单，易于装配。

上述实施例仅仅是对本发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不仅限于上述实施例，本发明的保护范围可延伸至本领域技术人员依据本发明的技术构思所能想到的等同技术手段。