一文带你走进热电池的世界

热电池是一种用无机盐作为电解质的一次贮备电池，贮备状态下无能量输出。

 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。热电池多用于武器和军事装置，为其提供电源。

用途

由最初作为炮弹引信电源，逐步扩大到地雷、炸弹火箭等引爆电源，进而发展成为地空导弹、舰空导弹、空空导弹、地空导弹、舰舰导弹，以及核武器等的工作主电源。热电池已成为现代化武器十分理想的电源，在军事领域发挥着不可替代的作用。

工作原理

热电池所用活性物质（正极、负极）和电解质常态下均为固体，电解质等物质在一般情况下无离子导电状态，由分子、离子扩散产生的电荷移动数量极少，故热电池活性物质间自放电量极小，且所选用原材料及活性物质自身的衰减周期长。故而热电池相比其它电池便于长期贮存。

热电池工作是由外部装置输入满足激活条件的电信号时，电点火头发火引燃加热元件，各部件中的加热元件提供热量，使热电池内部温度骤升，使内部工作温度达到～600℃，电解质熔融，热电池开始工作；通过单体电池的串并联满足电压及电流的要求，电能通过接线柱输出端输出。

以Li(Si) ｜LiCl—KCl｜FeS2 电化学体系为例，其化学反应原理：

负  极：Li=Li+ + e-

正  极：FeS2+4e- =Fe+2S2-

总反应：Li+ FeS2= Li2S+Fe

热电热电池的工作寿命由电池的电寿命和热寿命两方面因素控制。电寿命是指电池反应特性，即电池在规定的电压范围内，以规定的负载放电，应达到的工作时间。热寿命是指电池的温度特性，即维持电池在适宜的工作温度范围内的时间，当电池的活性物质耗尽，电寿命终结，电池的工作寿命终结；当电池的内部温度降到电解质凝固点，热寿命终结，电池的工作寿命也同样终结。

热电池结构及构成组分

图1为典型的传统LiMx—FeS2热电池结构示意图，主要由电池堆、盖体、壳体、电点火头、保温系统、加热系统构成。采用片型叠片装配方式，电堆由若干个单体电池串联或串并联的方式组成。

图2为典型的热电池装配工艺示意图，采用外置装配电池的工艺方法，先利用装配支架作为骨架（见图4），然后按照装配顺序，依次将下保温、引出片、加热片、基片、电极片、集流片按照一定的装配顺序装配（如实际装配见图3），然后固定引燃条，进行包裹电堆，最后电堆与盖体连接为一体后整体装入到壳体中，进行收口、焊接。图5为热电池的制造环境，相对湿度要求为不大于3%。

图5为热电池的制造环境，制造环境为干燥工房进行作业，相对湿度要求不大于3%。热电池的生产制造95%以上为手工操作，各工序基本都在干燥工房完成作业。工序分别为配粉、单体电池压制（图6）、单元电池装配（图3）、总装（图7）等工序。

图6为热电池制造的热电池单体电池，采用三合一的制片方式，即由正极、电解质、负极组成，根据使用环境需要，电解质层可放置阻流环，防止电解质在受到高过载冲击、高离心旋转后溢，流想象发生；负极一般用LiSi合金，大功率、高电流密度下可用LiB合金，该层放置隔离环，防止正、负极短路。

激活方式

按信号特征分为机械式和电信号两种。机械式利用过载冲击等方式使火帽或雷管等火工品发火，引燃加热片来激活热电池，优点是利用系统自身过载产生作用力，缺点是无法在使用前检测。电信号激活方式利用外部电信号，使电点火头发火引燃加热片后激活热电池，特点是结构简单、作用可靠、便于检测，是热电池激活的首选方式。在设计中，可根据系统提供的信号特征选择合适的激活方式。

国内热电池研制单位状况

热电池行业三巨头

中国电子科技集团天津18所

中国航天科技集团上海811所

中国航天科工集团3401厂

以中国兵器工业集团804厂为首的第二集团（含民营单位）

中国兵器工业集团804厂

中国兵器工业集团212所

中国工程物理研究院

沈阳君威新能科技有限公司（民企）

吉林市江机民科实业有限公司（民企）

西安新竹防灾救生设备有限公司（民企）