[发明专利]一种热电池薄膜正极制备方法

说明书

 

技术领域

    本发明属于热电池薄膜电极的技术领域，具体涉及多孔导电材料或柔性导电材料基体热电池薄膜电池正极的制备方法。本发明主要针对解决目前热电池生产劳动率低、成本高、性能差的问题，为热电池的自动化优质化生产提供一种可行的技术方案。

背景技术

热电池又叫熔盐电池，它是以熔盐作为电解质，利用机械激活装置或电激活装置使电解质瞬间熔化并对外输出电流的一次储备电池。它由单体电池、引燃元件、加热元件、电堆、绝缘片、保温层、壳体等构成。单体电池由电极片、电解质隔膜、加热片和集电片组成，采用平行重叠装配的方式构成电堆。电堆是热电池的核心，其在一定压力下用紧固架或内壳固定，以保证在苛刻工作环境条件下电池的正常放电性能。目前广泛应用的热电池中，负极常用材料为锂硼合金、锂硅合金、锂铝合金，以LiCl-KCl、LiCl-LiBr-LiF、LiCl-LiBr-KBr等二元、三元或多元低共融盐作为电解质，正极通常采用FeS₂、CoS₂、NiS₂等金属硫化物。热电池激活后，其内部工作温度通常能达到500~600℃，使电解质熔化而具有离子导电性。

热电池由于其比能量和比功率高、环境适应能力强、贮存时间长、激活速度快、不需要维护等优点，自第二次世界大战末期被发明以来得到了快速的发展，成为武器装备的首选电源。经过60多年的发展，热电池技术得到了极大的提高，被广泛应用在火炮、导弹、鱼雷、核武器等先进武器中。

由于热电池使用环境的特殊性，因此保证热电池性能的稳定显得格外重要。当前热电池生产普遍为劳动密集型，电极采用粉末压片制备工艺，该工艺每一个热电池单体电池的正极片、电解质隔膜、负极片均需经过3次粉末压片，最后叠加压制成单体电池，同时由于热电池每种型号小批量需求决定了粉末压片制备工艺自动化改造的可行性非常低，这势必造成热电池生产力低下，很难满足现代先进武器发展的需要。

当前粉末压片制备工艺存在较多的缺点：1、制备工艺繁琐，人员冗杂，生产成本居高不下；2、大面积粉末压片难度大，当所需电极面积较大时，现有粉末压片制备工艺需要上百吨压力进行压制，这往往难以满足；3、采用大量的工人使热电池性能的一致性较难得到保证，长时间难免因疏忽出错造成损失；4、由于现有粉末压片制备工艺的本质决定了正极活性物质和添加的电解质导电剂之间混合均一性在微观上极难控制，这在多元电解质的混合中更加明显，混料的不均匀促使正极乃至整个热电池内阻增加，降低了热电池的整体性能。正是由于上述缺点，热电池电极制备工艺急需得到改进。

发明内容

本发明的目的在于提出一种低成本、方便快速可靠并具有高比功率的热电池薄膜正极制备方法。 

本发明的热电池薄膜正极的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）将正极活性物质、电解质、导电剂混合均匀，再加入蒸馏水，调节混合物粘度，使其成为膏状并具有一定的粘性，其各成分按重量百分比为：正极活性物质为70-80%、电解质为10-20%、导电剂为2-4%，蒸馏水为3-10% 。

2）用丝网印刷机使膏状混合物均匀吸附至基体材料表面，制得成份分布均匀的薄膜，具有较好的重复性和均一性；

3）将覆盖有活性物质的基体放入真空干燥箱在150～250℃下真空干燥3～4h，得到大面积的热电池薄膜正极。欲使正极厚度进一步减小，可在相对湿度小于2%的干燥气体保护下对其进行平压或辊压，最后将其裁剪或用冲片机冲出所需正极片。