一种控制外部温度的电池的制作方法

本发明涉及一种电池领域，尤其涉及一种控制外部温度的电池。

背景技术：

现有的电池一般采用金属壳体封装，外包一层塑料壳体。使用过程中其工作温度的范围波动很大。在不同的工作环境温度下，电池各方面的性能表现差异也很大，参见附图1所示，如低温状态下，电池的活性下降，能够储存和释放的能量密度显著降低，其容量显著下降；而高温状态下，电池的活性过高，能够储存和释放的能量密度虽然也显著增加，但严重影响电池的寿命，并且伴有电池爆炸和起火的危险。动力电池使用过程中通常包含如下几个阶段：

1、初始阶段：电池的温度和外界环境的温度一样，通常都处于低温状态，随着电池动力输出，由于电池内阻的发热效应，电池开始升温，这一阶段电池的工作环境温度通常都处于低温状态；

2、理想阶段：由于电池内阻的发热效应，电池持续升温，电池的温度升至电池活性最适宜的温度时，此时的电池充放电性能和电池的寿命相匹配，达到最佳效果；

3、过热阶段：由于电池内阻的持续发热效应，温度越高，发热越多，使电池持续升温。此时电池的温度会影响电池的寿命，另外电池内部温度过高还会带来爆炸和起火的危险。

一般来讲，电池充电时发热效应小，从充电开始到充电完成之间的温升不大，故充电温度一般处于相对的低温状态，此温度下的电池充放电性能均不好，能够储存的能量密度较低，容量较小，故所充的电量也较少，不能达到额定状态。

而放电时，由于电池内阻有持续发热效应，温度直线上升，很快就到达了过热的程度，温度升高，发热效应增大，这样就容易过快耗完电能。电池在理想工作温度下的工作时间很短暂。这种持续的、不利的循环对电池的容量和寿命均有很大损害。

综上所述，让电池尽量在理想温度下工作的装置成了迫切的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种控制外部温度的电池。该发明能够使电池处于理想的工作温度，从而使电池能够有效的延长其寿命，降低了电池的使用成本，经济效益显著。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种控制外部温度的电池，包括电池本体，所述电池本体包括电池、温度控制仓、加热装置和降温装置，所述电池连接温度控制仓，所述温度控制仓连接加热装置和降温装置，所述温度控制仓设置有温控开关，所述温度控制仓包括微型泵和溶液，所述溶液连接微型泵，所述微型泵与电源连接，所述微型泵能够使温度控制仓里面的溶液循环流动，所述温控开关包括第一温控开关和第二温控开关，所述第一温控开关连接加热装置，所述第二温控开关连接降温装置，所述第一温控开关能够在温度控制仓里面的温度低于理想工作温度时控制加热装置加热，所述第二温控开关能够在温度控制仓里面的温度高于理想工作温度时控制降温装置降温，所述溶液仓内设置有相变温度点在理想工作温度范围的相变材料。

进一步的，所述相变材料包括低温相变金属组合物或无机盐，所述溶液仓里面的溶液包括火花机油溶液。

进一步的，所述溶液包括比热大于的液体或混合物，所述液体或混合物包括火花机油或硝酸钾饱和溶液。

进一步的，所述加热装置包括加热器，所述温度控制仓连接加热器，所述加热器与电源和第一温控开关连接；所述加热器包括电热丝或电阻丝。

进一步的，所述第一温控开关设置有理想工作温度，当温度控制仓里面的温度低于理想工作温度时，所述第一温控开关控制加热器加热，使温度控制仓里面的溶液加热，由微型泵控制溶液循环，使温度控制仓里面的温度整体上升，当温度控制仓里面的温度在理想工作温度和/或高于理想工作温度时，加热器停止加热。

进一步的，所述降温装置包括制冷仓和喷头，所述温度控制仓连接喷头，所述喷头与制冷仓和第二温控开关连接。

进一步的，所述制冷仓设置有制冷剂；所述制冷剂包括氨、氟里昂、水、混合共沸或碳氢制冷剂。

进一步的，所述第二温控开关设置有理想工作温度，当温度控制仓里面的温度高于理想工作温度时，所述第二温控开关控制喷头，使制冷仓里面的制冷剂通过喷头喷射到温度控制仓，使温度控制仓里面的溶液降温，由微型泵控制溶液循环，使温度控制仓里面的温度整体下降，当温度控制仓里面的温度降低到理想工作温度和/或理想工作温度下限时，所述温控开关控制喷头停止喷射。

进一步的，所述温控开水设置有温度感应器，所述温度感应器与温度控制仓连接。

进一步的，所述喷头设置有散热管，所述散热管与温度控制仓连接，所述制冷仓里面的制冷剂通过喷头进入到散热管产生气化使散热管降温，散热管降温使相连的温度控制仓一起降温。

进一步的，所述温度控制仓设置有隔热层，所述隔热层包括聚氨酯发泡剂、聚苯板和酚醛树脂板。

进一步的，所述温度感应器包括一个或一个以上的温度感应器；所述温控开关能够通过一个或一个以上的温度感应器，所感应到温度平均值与理想工作温度作比较。

进一步的，所述微型泵设置有单向阀，所述单向阀与溶液连接，所述微型泵开启时，所述单向阀能够温度控制仓里面的溶液往同一方向循环流动。

进一步的，所述电池在通电时，所述微型泵自动启动。

进一步的，所述加热器在第一温控开关控制下能够间歇加热。

进一步的，所述加热器加热时，由温度控制仓里面的溶液循环流动，使温度控制仓里面溶液整体升温。

进一步的，所述喷头设置有节流阀，所节流阀在第二温控开关控制下能够间歇控制制冷仓里面的制冷剂通过喷头。

进一步的，所述理想工作温度范围为33-37℃之间。

本发明的有益效果是：（1）本发明利用加热器和降温装置在电池温度过低或过高时，辅助加热或降温，可将电池的工作环境温度保持在其理想工作温度范围内，使电池长期处于理想的工作状态，可以保持电池的容量并延长其寿命，降低了电池的使用成本，经济效益显著；2、本发明结构简单，不限次数重复循环使用，节能环保、充电效率高、安全可靠、使用方便，适用范围广泛。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的一种控制外部温度的电池的充放电曲线图；

图2为本发明涉及的一种控制外部温度的电池的整体结构示意图。

图中标号说明：1、电池本体，2、电池，3、温度控制仓， 4、加热装置，5、降温装置，6、微型泵，7、制冷仓，8、喷头，9、温度感应器，10、隔热层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1～图2所示，一种控制外部温度的电池，包括电池本体1，所述电池本体1包括电池2、温度控制仓3、加热装置4和降温装置5，所述电池2连接温度控制仓3，所述温度控制仓3连接加热装置4和降温装置5，所述温度控制仓3设置有温控开关，所述温度控制仓3包括微型泵6和溶液，所述溶液连接微型泵6，所述微型泵6与电源连接，所述微型泵6能够使温度控制仓3里面的溶液循环流动，所述温控开关包括第一温控开关和第二温控开关，所述第一温控开关连接加热装置4，所述第二温控开关连接降温装置5，所述第一温控开关能够在温度控制仓3里面的温度低于理想工作温度时控制加热装置4加热，所述第二温控开关能够在温度控制仓3里面的温度高于理想工作温度时控制降温装置5降温，所述溶液仓内设置有相变温度点在理想工作温度范围的相变材料。

进一步的，所述相变材料包括低温相变金属组合物或无机盐，所述溶液仓3里面的溶液包括火花机油溶液。

进一步的，所述溶液包括比热大于2的液体或混合物，所述液体或混合物包括火花机油或硝酸钾饱和溶液。

进一步的，所述溶液包括火花机油或硝酸钾饱和溶液。

进一步的，所述加热装置4包括加热器，所述温度控制仓3连接加热器，所述加热器与电源和第一温控开关连接；所述加热器包括电热丝或电阻丝。

进一步的，所述第一温控开关设置有理想工作温度，当温度控制仓3里面的温度低于理想工作温度时，所述第一温控开关控制加热器加热，使温度控制仓3里面的溶液加热，由微型泵6控制溶液循环，使温度控制仓3里面的温度整体上升，当温度控制仓3里面的温度在理想工作温度和/或高于理想工作温度时，加热器停止加热。

进一步的，所述降温装置5包括制冷仓7和喷头8，所述温度控制仓3连接喷头8，所述喷头8与制冷仓7和第二温控开关连接。

进一步的，所述制冷仓7设置有制冷剂；所述制冷剂包括氨、氟里昂、水、混合共沸或碳氢制冷剂。

进一步的，所述第二温控开关设置有理想工作温度，当温度控制仓3里面的温度高于理想工作温度时，所述第二温控开关控制喷头8，使制冷仓7里面的制冷剂通过喷头8喷射到温度控制仓3，使温度控制仓3里面的溶液降温，由微型泵6控制溶液循环，使温度控制仓3里面的温度整体下降，当温度控制仓3里面的温度降低到理想工作温度和/或理想工作温度下限时，所述温控开关控制喷头8停止喷射。

进一步的，所述温控开水设置有温度感应器9，所述温度感应器9与温度控制仓3连接。

进一步的，所述喷头8设置有散热管，所述散热管与温度控制仓3连接，所述制冷仓7里面的制冷剂通过喷头8进入到散热管产生气化使散热管降温，散热管降温使相连的温度控制仓3一起降温。

进一步的，所述温度控制仓3设置有隔热层10，所述隔热层10包括聚氨酯发泡剂、聚苯板和酚醛树脂板。

进一步的，所述温度感应器9包括一个或一个以上的温度感应器；所述温控开关能够通过一个或一个以上的温度感应器9，所感应到温度平均值与理想工作温度作比较。

进一步的，所述微型泵6设置有单向阀，所述单向阀与溶液连接，所述微型泵6开启时，所述单向阀能够温度控制仓3里面的溶液往同一方向循环流动。

进一步的，所述电池2在通电时，所述微型泵6自动启动。

进一步的，所述加热器在第一温控开关控制下能够间歇加热。

进一步的，所述加热器加热时，由温度控制仓3里面的溶液循环流动，使温度控制仓3里面溶液整体升温。

进一步的，所述喷头8设置有节流阀，所节流阀在第二温控开关控制下能够间歇控制制冷仓7里面的制冷剂通过喷头8。

进一步的，所述理想工作温度范围为33-37℃之间。

具体实施例：

本发明工作原理：当电池充电时，第一温控开关控制加热装置加热，加热装置产生的热量和电池充电时所产生的内阻热量给溶液加热，使电池的工作温度被迅速升至其理想工作温度范围内（例如，该理想工作温度范围为33-37℃，此温度范围根据不同类型的电池有所差异）。当电池的工作温度到达其理想工作温度范围时，加热装置停止加热，电池充电持续产生的热量被溶液所吸收。由于溶液密度小、热熔小、消耗少和冷却性能好，随温度的升高，其温度就大幅增加，所以能够吸收大量的热量，从而将充电时产生的内阻能量储存于溶液当中，阻止了电池的进一步升温，直至充电完成。

当电池放电工作时，加热装置停止加热，如果电池放电所产生的内阻热量多于溶液仓散发的热量，其热量将会被温度控制仓吸收，储存热量，维持装置恒温；如果电池所产生的内阻热量少于装置散热的热量，溶液就释放能量，维持装置恒温。

当电池长期不工作时，如果温度控制仓散热过多，溶液降温，已不在电池理想工作温度范围内时，温控开关控制加热装置加热。

溶液加热原理：当加热装置加热时，由于加热装置处于温度控制仓的一侧，靠近加热装置一侧的溶液受热升温、热胀冷缩、因密度减小而上浮，温度控制仓中另外侧面和下面的冷溶液因密度较大而流过来补充或微型泵使温度控制仓里面的溶液循环。循环补充原来冷溶液位置的热溶液溶解更多的溶液，溶液整体升温的同时也储存了热量，溶液密度也因溶液的温度升高而增加，从而形成液体动态加热循环，直到加热到设定的理想工作温度范围上限时，加热装置停止加热，完成加热和储能的双动作。让溶液和电池长时间处于比较理想的工作温度范围内，可以更好的保障和保持电池的各项性能。

该恒温装置中设有多个温度感应器来感知溶液仓中不同位置的温度。当几个特定位置的温度处于某个温度范围内时，第一温控开关根据温度信号的情况来控制加热装置停止加热，利用溶液自身温差产生的对流，让溶液的温度和电池均处于理想工作温度范围内，从而更好的保障了电池的各项性能。

由于加热装置的加热和电池长时间持续工作的热效应，当温度控制仓中的温度高于电池的理想工作温度上限范围时，第二温控开关控制降温装置里面的喷头，使制冷仓里面的制冷剂通过喷头输入到散热管，由散热管里面的制冷剂产生气化使温度控制仓降温，由温度控制仓里面的微型泵控制溶液循环流动，使降温后的溶液流动，由高温溶液补充到冷溶液位置，由散热管降温更多的溶液，从而形成溶液循环降温，直到降温到设定的理想工作温度范围下限时，降温装置停止降温，温度控制仓中的溶液继续进行循环，从而使电池里面的温度保持在一定的温度范围之内。如此反复缓降温过程，既保住了电池的活性又保证了电池的容量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。