阅读说明：本技术 一种储能电池用软电缆及其生产工艺 (Flexible cable for energy storage battery and production process thereof ) 是由 周珊 田崇军 徐静 王亮 王宏杰 张琦 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种储能电池用软电缆及其生产工艺,电缆包括主线芯、储电线芯、电缆外护套；其中,所述主线芯和所述储电线芯并排设置；所述电缆外护套设置于所述主线芯和所述储电线芯外部；所述储电线芯由多根线芯绞合后绕包无纺布；每根所述线芯由内至外依次为储电导体、石墨烯纤维层、金属复合层、储电保护层和储电外护套。本发明的结构设计和材料选择完全满足储能电池系统用电缆的耐电池酸、耐老化、耐气候、防潮、抗紫外线特性,并具有突出的高寿命、高绝缘、柔软等特性,在特定情况下可以做储能装置存储少量电能供仪表控制电路使用。(The invention provides a flexible cable for an energy storage battery and a production process thereof, wherein the cable comprises a main wire core, an energy storage wire core and a cable outer sheath; wherein the main wire core and the storage wire core are arranged side by side; the cable outer sheath is arranged outside the main wire core and the storage wire core; the power storage wire core is formed by twisting a plurality of wire cores and then wrapping non-woven fabrics; each wire core sequentially comprises an electricity storage conductor, a graphene fiber layer, a metal composite layer, an electricity storage protective layer and an electricity storage outer sheath from inside to outside. The cable for the energy storage battery system has the characteristics of battery acid resistance, aging resistance, weather resistance, moisture resistance and ultraviolet resistance, has the characteristics of outstanding long service life, high insulation, flexibility and the like, and can be used as an energy storage device to store a small amount of electric energy for an instrument control circuit under specific conditions.)

一种储能电池用软电缆及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种储能系统用电缆，尤其是一种储能电池用软电缆及其生产工艺。

背景技术

目前在储能电池市场，主要有三大应用领域：电力储能、家用储能以及基站储能，其中通信基站的后备电源领域目前占比重较大，占到整个储能电池市场的将近一半份额。

家庭储能借着特斯拉掀起的“能源家庭”浪潮，有较大的进一步发展扩容的空间，但目前主要集中在美国、德国、澳洲和日本等海外地区，国内仍处于发展初期，市场规模相对较小，不过从长期来看发展前景同样不可小觑。

国家能源局公布的数据显示，在2017-2020年这一区间内，分布式光伏新增建设规模共计86.5GW，每年安排领跑基地项目达8GW，同期风电新增建设规模共计110.41GW，此外截止2020年，太阳能发电装机容量预计也将达到1.6亿千瓦。

总体来看，目前国内储能电池市场增速还是相当明显的，据统计，截至2017年上半年，我国已规划的储能项目装机达1100兆瓦左右，其中不包含抽水蓄能电站和储热项目。

作为储能电池用的配套产品-储能用电池电缆，由于储能电池系统特殊的使用环境，对其要求很高。储能电池用电缆不仅要具有优异的绝缘电气性能、力学性能，还必须具备耐电池酸、耐老化、耐日光、低烟无卤阻燃以及环保等特性。

发明内容

本发明的目的是提供了一种在特定情况下可以做储能装置存储少量电能供仪表控制电路使用储能电池系统用软电缆及其生产工艺。

实现本发明目的的技术方案是：

一种储能电池用软电缆，包括：主线芯、储电线芯、电缆外护套；其中，所述主线芯和所述储电线芯并排设置；所述电缆外护套设置于所述主线芯和所述储电线芯外部；所述储电线芯由多根线芯绞合后绕包无纺布；每根所述线芯由内至外依次为储电导体、石墨烯纤维层、金属复合层、储电保护层和储电外护套。本发明采用专门的储能线芯，其导体外包裹石墨烯纤维后再包覆金属复合薄膜的金属复合层，石墨烯纤维具有很强的电荷吸附性使得电缆具有一定储能能力，然后与主线芯同种材料的辐照交联低烟无卤阻燃TPE材料起到保护作用，同时利用多根线芯正规成缆绞合达到提高存储电荷的能力。

进一步的，所述主线芯为单芯结构，由内至外依次为主导体、导电胶层、绝缘层、绝缘保护层、外护套层和外护套保护层。

进一步的，所述主导体采用6类铜导体或锡铜导体，单丝直径为0.08mm-0.12mm，多根单丝同向束绞后分层复绞，所述导电胶层挤包于所述主导体外部，且导电胶填满所述主导体的缝隙。本发明的主线芯采用同向束绞加多股细丝分层复绞，极大提高电缆的柔软性，同时导体缝隙中填满耐高温导电胶提高了导体的导电性，增强了导体的圆整度，减小了导体安装在端子上的接触电阻。

进一步的，所述绝缘层为辐照交联聚乙烯；所述绝缘保护层为氟化改性硅树脂。这样的结构，耐温等级达到(90-125)℃，绝缘外采用静涂硅树脂材料保护绝缘层，保证电缆的高绝缘性能的同时兼顾电缆低烟无卤、耐磨特性和使用寿命。

进一步的，所述外护套层为辐照交联低烟无卤阻燃TPE；所述外护套保护层为聚醚型聚氨酯(比如涂覆聚醚型聚氨酯涂料)。由此不仅保护印字及外观同时也防护了空气中的水分渗透到外护套层中，增强电缆耐日光及老化能力。

进一步的，所述储电导体采用直径为0.5mm～0.8mm的实心铜导体。

进一步的，所述金属复合层采用铜塑复合薄膜，其塑层与所述石墨烯纤维层贴合。

进一步的，储电外护套和所述电缆外护套采用辐照交联低烟无卤阻燃TPE材料挤包而成，材料邵氏A硬度50-60。

本发明还提供一种储能电池用软电缆的生产工艺，采用前述的储能电池用软电缆结构；其中，所述电缆外护套由∞形模具挤出。采用∞形模具能够在主线芯和储能线芯外挤出同种材质的外护套，固定好主线芯和储电线芯，便于敷设和安装。

进一步的，所述绝缘保护层和所述外护套保护层采用静涂工艺。

本发明具有积极的效果：

(1)本发明的结构设计和材料选择完全满足储能电池系统用电缆的耐电池酸、耐老化、耐气候、防潮、抗紫外线特性，并具有突出的高寿命、高绝缘、柔软等特性，在特定情况下可以做储能装置存储少量电能供仪表控制电路使用。

(2)本发明的主导体采用同向束绞加分层复绞的结构，极大的提高了电缆的柔软性，便于安装。

(3)本发明的导电胶层为耐高温导电胶挤包而成并在主导体之间的缝隙填满导电胶，增加了导体的导电性，同时也保证了导体的圆整。

(4)本发明采用静涂硅树脂材料作为绝缘保护层，保证电缆的高绝缘性能的同时兼顾电缆低烟无卤、耐磨的特性。

(5)本发明的外护套采用辐照交联TPE材料，外护套保护层采用静涂聚醚型聚氨酯涂料，可以保护印字及外观同时也防护了空气中的水分渗透到外护套层中，增强电缆耐日光及老化能力。

(6)本发明的石墨烯纤维层为极性较强的石墨烯纤维材料，极大的提高了储存电荷能力。

(7)本发明采用导体外包裹石墨烯纤维层后，再用金属复合层包覆石墨烯纤维外护层，最后外护套再采用与主线芯外护套同样的辐照交联低烟无卤阻燃TPE材料起到保护作用，同时利用正规成缆绞合多个线芯达到提高存储电荷的能力。

(8)本发明通过“∞”模具挤出的外护套为辐照交联低烟无卤阻燃TPE材料，用来固定和保护主线芯和储电线芯，便于敷设和安装。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图。

附图标号为：

1主线芯、11主导体、12导电胶层、13绝缘层、14绝缘保护层、15外护套层、16外护套保护层、2储电线芯、21储电导体，22石墨烯纤维层，23金属复合层，24储电保护层、25无纺布、3电缆外护套。

具体实施方式

(实施例1)

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面，通过几个具体的实施例对本发明的技术方案进行详细介绍和说明。

(实施例1)

见图1，本实施例的一种储能电池用软电缆，包括：

主线芯1、储电线芯2、电缆外护套3；其中，主线芯1包括主导体11以及依次设置于所述主导体11外部的导电胶层12、绝缘层13、绝缘保护层14、外护套层15、外护套保护层16；所述储电线芯2采用1+6结构等分排列，绞合成缆；所述电缆外护套3通过“∞”模具设置于主线芯1和储电线芯2的外部。用于保护和固定主线芯和储电线芯，便于敷设和安装。

具体地，所述主导体11为第6类铜导体或镀锡铜导体，且由多根直径为0.08mm～0.12mm的单丝同向束绞加分层复绞而成，束丝采用多根细丝左向绞合而成，绞合节径比为18-20倍，股线复绞采用正规绞合，绞合节径比为14-16倍，绞合方向左向，成品导体左向绞合，绞合节径比为12-14倍。绞合单丝不宜太细和太粗，0.08-0.12mm单丝是最优方案，能保证导体绞合不易断丝的同时提高导体的柔软性。绞合节径比内外侧的搭配需配置合理，节径比的大小影响导体的柔软度及导体电阻，内外层节径比搭配不当绞线过程会产生“灯笼”状，导体发硬，导体散股等现象严重影响电缆的质量。本实施例选择的绞合节径比极大的提高了电缆的柔软性，便于安装；在主导体11之间的缝隙填充导电胶，并在外部挤包一层材料为耐高温导电胶的导电胶层12，厚度为0.1mm～0.2mm，该厚度大小能填满导体之间的缝隙且覆盖在导体表面，通过电阻的测试比较发现(0.1-0.2)mm导体电阻最佳且外观圆整度最优，增加了导体的导电性，同时也保证了导体的圆整；再在导电胶层12外部挤包一层材料为辐照交联聚乙烯的绝缘层13，耐温等级达到90～125℃；再在绝缘层13的外部静涂一层材料为氟化改性硅树脂的绝缘保护层14，厚度为0.05mm～0.1mm，氟化改性硅树脂为液体材料采用静电涂覆工艺能提高线芯耐磨和绝缘电阻等特性，厚度不宜太厚一则影响线芯外径，二则厚度越厚静涂工艺困难，采用本实施例的厚度能保证电缆的高绝缘性能的同时兼顾电缆低烟无卤、耐磨的特性；再在绝缘保护层14的外部挤包一层材料为辐照交联低烟无卤阻燃TPE的外护套层15，材料邵氏A硬度为50～60，然后再在外护套保护层15外部静涂一层材料为聚醚型聚氨酯涂料的外护套保护层16，厚度为0.05mm～0.1mm，可以保护印字及外观同时也防护了空气中的水分渗透到外护套层15中，增强电缆耐日光及老化能力。

具体地，所述储电线芯2采用直径为0.5mm～0.8mm的实心铜导体作为储电导体21，该外径的选择考虑整体的柔软度，采用实心导体不使用软结构导体防止软结构的导体表面绞纹对石墨烯纤维层的影响减低储电能力。外部包裹极性较强的石墨烯纤维材料的石墨烯纤维层22，再包裹铜塑复合薄膜材料的金属复合层23，包覆时塑层贴合石墨烯纤维层22，之后再挤包一层材料为辐照交联低烟无卤阻燃TPE的储电保护层24，材料邵氏A硬度为50～60，然后再经过1+6结构正规绞合成缆，多个线芯极大提高了存储电荷的能力，成缆后外绕包一层高强度无纺布，最后主线芯1和绞合好后的储电线芯2经过“∞”模具挤出材料为辐照交联低烟无卤阻燃TPE，邵氏A硬度为50～60的电缆外护套，可以保护印字及外观同时也防护了空气中的水分渗透到外护套层15和储电保护层24中，增强电缆耐日光及老化能力。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。