潛航器耐壓新型聚合物鋰電池包的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種潛航器耐壓新型聚合物鋰電池包。
【背景技術(shù)】
[0002]由于潛航器使用領(lǐng)域的特殊性,注定電池為唯一動(dòng)力。有效載荷能力和巡航時(shí)間，是衡量潛航器性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。
[0003]以前，水下裝備電源大都使用銀鋅二次電池，其使用壽命僅30余次，且存在使用維護(hù)成本高、不可大傾角使用等缺陷。近年來，由于聚合物鋰電池具有比功率高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性好、工作溫度范圍寬、環(huán)境適應(yīng)性好(耐高溫、高濕、高鹽環(huán)境)、易維護(hù)與安裝、且使用位置不受限制、任意形狀尺寸等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前最有應(yīng)用前景的水下工作電源。
[0004]無人潛航器(UnmannedUnderwater Vehicle,簡稱 UUV),通常直徑在 533mm 以下，在這么小的空間里，如果采用金屬材料制造電池箱體，存在有效載荷不足，制造成本高的問題。同時(shí)，由于電池箱體使用金屬材料制作時(shí)，還需要采取一些絕緣保護(hù)措施，勢必占用空間，影響電池包的體積比能量密度，進(jìn)而縮短潛航器巡航時(shí)間。
[0005]塑膠材料的密度(一般為1.05?1.45g/cm3)，僅為鋼材的六分之一左右(鋼的密度一般為7.8g/cm3)，同時(shí)，它還具有優(yōu)秀的絕緣性能，有利于提高潛航器的有效載荷能力和體積比能量密度。此外，塑膠產(chǎn)品可通過采用注塑工藝進(jìn)行大批量生產(chǎn)，具有生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效載荷大、長航程、高安全性、低成本的潛航器用耐壓聚合物鋰電池包。
[0007]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種潛航器耐壓新型聚合物鋰電池包，其特征在于，包括:箱體、設(shè)于箱體內(nèi)部的鋰電池單元與保護(hù)板、設(shè)于箱體上部的柔性上蓋與壓板、設(shè)于箱體下部的截止閥；所述鋰電池單元由聚合物單體鋰電池和依次設(shè)于聚合物單體鋰電池頂部的PCB轉(zhuǎn)接板與支撐架組成；所述鋰電池單元與保護(hù)板用螺釘固定在箱體所設(shè)螺柱上；保護(hù)板則通過導(dǎo)線與鋰電池單元完成電路連接；所述柔性上蓋與壓板，通過螺釘和螺母固定在箱體所設(shè)法蘭邊上，使內(nèi)部形成密閉結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步，所述箱體的上部為開口結(jié)構(gòu)，端面設(shè)有法蘭邊，在法蘭邊內(nèi)設(shè)有數(shù)個(gè)通孔，在其下方設(shè)有數(shù)條加強(qiáng)筋；所述箱體的底座上設(shè)有四個(gè)固定螺釘穿出用通孔和數(shù)條加強(qiáng)筋；所述箱體的內(nèi)部設(shè)有鋰電池單元安置區(qū)和保護(hù)板安置區(qū)；在所述保護(hù)板安置區(qū)下方的箱體部位，設(shè)有四個(gè)接口螺孔，用于安裝電源正負(fù)極輸出水密接插件、通信端口水密接插件和截止閥；所述箱體內(nèi)部還設(shè)有多個(gè)于用固定鋰電池單元與保護(hù)板的螺柱。
[0009]進(jìn)一步，所述鋰電池單元的PCB轉(zhuǎn)接板設(shè)在聚合物單體電池的頂部，采用焊錫方式將聚合物單體電池的極耳焊接在PCB轉(zhuǎn)接板對應(yīng)所設(shè)焊盤上，實(shí)現(xiàn)電池單元的串并聯(lián)連接；所述聚合物單體鋰電池通過耐壓工藝制成；所述支撐架設(shè)在PCB轉(zhuǎn)接板的上方；通過螺釘將電池單元固定在所述箱體對應(yīng)所設(shè)螺柱上。
[0010]進(jìn)一步，所述支撐架為方框結(jié)構(gòu)，設(shè)有數(shù)個(gè)螺釘穿出用通孔，由熱塑性工程塑膠制作而成。
[0011]再進(jìn)一步，所述柔性上蓋為中部隆起的柔性方形結(jié)構(gòu)，四邊設(shè)有固定螺釘穿出用通孔，由耐油彈性塑膠材料制作而成。
[0012]再進(jìn)一步，所述保護(hù)板具有過充電、過放電、過流、過溫、短路、實(shí)時(shí)容量估算及通信功能；在保護(hù)電路中還設(shè)有PTC可恢復(fù)保險(xiǎn)絲，當(dāng)電池包出現(xiàn)過流時(shí)，提供二級保護(hù)。
[0013]再進(jìn)一步，所述箱體的四個(gè)接口螺孔是通過注塑工藝將水密接口螺母鑲嵌在箱體內(nèi)制作而成；所述水密接口螺母內(nèi)部設(shè)有螺紋，上下端面外形結(jié)構(gòu)為六邊形，兩端面之間為圓柱體；在所述圓柱體表面設(shè)有數(shù)條凹槽。
[0014]更一步，所述壓板為方框結(jié)構(gòu)，四邊設(shè)有固定螺釘穿出用通孔，由金屬材料制作而成。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]I)有效載荷大、能量密度高、長航程、可在任意海洋深度下，以任意傾角工作；
[0017]2)具有高安全性與可靠性、使用方式靈活的特點(diǎn)，既可獨(dú)立使用，也可串聯(lián)使用；
[0018]3)可大批量生產(chǎn)、成本低。
【附圖說明】
[0019]圖1為電池包外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為電池包縱剖面結(jié)構(gòu)視圖；
[0021]圖3為電池包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(去掉柔性上蓋和壓板后)；
[0022]圖4為箱體外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為圖4的右視平面圖；
[0024]圖6為箱體縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為支撐架外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為柔性上蓋外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9為電池單元結(jié)構(gòu)示意圖(去掉支撐架后)；
[0028]圖10為壓板外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖11為水密接口螺母外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖12為保護(hù)板外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖示:1_箱體，2-柔性上蓋，3-壓板，4-電池單元，5-聚合物單體鋰電池，6-PCB轉(zhuǎn)接板，7-支撐架，8-保護(hù)板，9-截止閥，10-水密接口螺母，11-硅油。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0033]1.如圖1、圖2、圖4、圖5所示，電池包:由箱體1、設(shè)于箱體I內(nèi)部的鋰電池單元4與保護(hù)板8、設(shè)于箱體I上部的柔性上蓋2與壓板3、設(shè)于箱體I下部的截止閥9組成；所述柔性上蓋2與壓板3，通過螺釘和螺母固定在箱體I所設(shè)法蘭邊105上，使內(nèi)部形成密閉結(jié)構(gòu)；當(dāng)需要使用時(shí)，將電源正負(fù)極輸出水密接插件和通信端口水密接插件組裝到箱體I對應(yīng)所設(shè)接口螺孔110、111、112、113上，打開截止閥9，用泵將硅油11注入箱體I內(nèi)，注入的硅油量按壓縮比7%?10%進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)硅油11加注滿后，關(guān)閉截止閥9。當(dāng)潛航器下潛時(shí)，箱體I開始受到水壓，由于柔性上蓋2極易變形，受到水壓后，柔性上蓋率2先于剛性箱體I自動(dòng)向內(nèi)凹陷，使箱體I內(nèi)部預(yù)先注滿的硅油11被壓縮而產(chǎn)生內(nèi)壓，由于硅油11壓縮模量較大，較小的體積壓縮瞬間就能產(chǎn)生巨大內(nèi)壓，使箱體I內(nèi)外壓力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，避免箱體I被壓破而進(jìn)水而導(dǎo)致電池包不能供電；而處于箱體I內(nèi)部鋰電池單元4和保護(hù)板8，由于浸在硅油11之中，根據(jù)流體力學(xué)帕斯卡原理，靜止液體內(nèi)任可一點(diǎn)壓強(qiáng)的變化將等值傳到各點(diǎn)，故鋰電池單元4和保護(hù)板8的各點(diǎn)所受合力為零，因此，不會(huì)產(chǎn)生變形。根據(jù)力的可傳遞性原理，只要鋰電池單元4和保護(hù)板8內(nèi)部沒有空隙存在，就不會(huì)被壓壞。當(dāng)潛航器再往下潛時(shí)，水壓隨水深增加而增大，于是，剛才的平衡被打破，柔性上蓋2繼續(xù)向內(nèi)凹陷進(jìn)行壓力補(bǔ)償，由此，形成一個(gè)新的