[发明专利]一种核电池和锂电池相结合的微小型电池

说明书

技术领域

本发明属于核能利用和电力电子技术领域，具体涉及一种核电池和锂电池相结合的微小型电池。

背景技术

由于特殊环境的限制，某些微小型电子设备需要设备内部微小型电源供电，如手机、iPad、便携式笔记本、数据采集器和心脏起搏器等。现如今，这些微小型电子设备大都采用锂电池进行供电。锂电池具有充电迅速、技术成熟等很多优点，但是在电源耗尽时需要外部电源充电或更换电池，供电时间有限。

以NOKIA6150手机为例，其原装电池容量为900mAh，纯待机电流1.25mA～26mA，通话电流228mA～260mA。如果按照纯待机电流14mA，则手机待机时间约为64h；如果一直通话状态，电流取250mA，则待机时间为3.6h。而对于出差或旅游的人来说，纯待机平均时间都不到100小时的手机肯定无法满足要求。因此，很多人选择了携带备用锂电池。但多一块备用电池，时间也只是多了一倍，但总待机时间仍不是很长。纵然现在市场上出现大容量电池达到1600mAh等，再使用一块备用电池，其总待机时间也只是提高不到4倍。一旦出现紧急情况，需要手机联系时，将会出现问题。而随着科技的发展，iPhone手机和iPad平板电脑涌现市场，这些微小型设备功能强大，但同时耗电量也增加，使用的锂电池也会出现类似的需要充电或更换电池的问题。

目前，太阳能电池和核电池将有望解决这一问题。但微型太阳能电池需要光作为原始能源，受环境因素限制较强。核电池放射性同位素的半衰期大多长达数十年到数百年，能够使用数十年之久，被称为电池中的“永动机”。核电池又叫放射性同位素电池、原子电池，它是利用放射性同位素衰变放出载能离子并将其能量转化为电能的装置，属于辐生伏特技术。是继碱性锌锰电池、锂电池、燃料电池和太阳能电池后新型电池。由于辐射的作用，传统的核电池中固体半导体很快就会受损，而为了降低受损程度，核电池就必须做得足够大。所以，它就很难在微型或小型电子设备上派上用场。

近几年，科学家把核电池内易受损的固体半导体换成了不易受损的液体半导体，这样不但能完成收集带电粒子的使命，而且还可以大幅度减小核电池体积。但实际上这种微型核电池仍然无法直接作为微小型电子设备的电源使用，原因在于小体积时放射源的强度也较小，产生的电压很小，且输出的电功率也有限。如美国、德国和乌克兰联合研制的高功率核电池也只能提供40mW电功率；最新的微型核电池也只能提供640mW电功率。现在市场上使用的手机，额定电压为3.7V，通话电功率约为1000mW，纯待机时电功率约为50mW。即使核电池满足了纯待机时需要，也无法满足通话时高电功率的要求。总之，虽然现有的微型核电池能够长期供电总能量很大，但由于其微型体积使得内部放射源浓度低，单位时间放出的能量还是不能满足微小型电子设备消耗的电功率，而且电压也不能满足供电要求。所以，现有微型核电池还不能作为微小型电子设备的电源直接使用。

发明内容

本发明的目的是提出一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，克服目前微型核电池不能直接作为微小型电子设备电源以及锂电池不能长久供电的缺点。

本发明的目的还在于提供上述核电池和锂电池相结合的微小型电池在心脏起搏器、手机、iPad、便携式笔记本或数据采集器中供电方面的应用。

一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，锂电池1和变压充电器3放置在核电池2中，锂电池1设有锂电池供电电极4和锂电池充电电极5，核电池2设有核电池供电电极6，变压充电器3连接核电池供电电极6和锂电池充电电极5，把核电池2的电能供应给锂电池1充电。

所述核电池2设计成矩形环套状。

所述核电池2最外层由合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线泄漏出来；第三层是换能器，将热能被转换成电能；核心为放射性同位素，衰变时，能够释放出带电粒子，通过核电池内部半导体能够产生电流。

根据权利要求2所述一种核电池和锂电池相结合的微小型电池，其特征在于，所述合金为3003H14铝合金；所述辐射屏蔽层为树脂和纳米铅复合材料，或树脂和纳米硫酸铅复合材料；所述换能器为碲化铋、碲化铅、锗硅合金或硒族化合物；所述放射性同位素为钚-238、钋-210或锶-90。

上述核电池和锂电池相结合的微小型电池在心脏起搏器、手机、iPad、便携式笔记本或数据采集器中供电方面的应用。

本发明的有益效果：本发明的微小型电池解决了核电池无法直接作为微小型电子设备供电电源的问题，以及锂电池无法长久供电、需充电或更换的缺点，是两种技术的结合，实施方便简单。

附图说明