[发明专利]热电池用薄膜状电解质层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，特别是涉及一种热电池用薄膜状电解质 层的制备方法。

背景技术

热电池是一种利用热源将电解质盐熔化而激活的一次储备电池，广泛应 用于各领域，如电子和导航系统的动力电源，飞机应急电源、火警电源等。 热电池是由引燃元件、加热元件、电堆、绝缘保温层和壳体等组件构成，其 中电堆是由加热片、集流片、电极片和电解质层组成的单体电池平行重叠装 配而成，并在一定压力下固定封装于壳体中。

热电池的激活时间是评价热电池整体性能的重要指标之一，其是指从输 入激活信号开始到电池的工作电压达到规定下限值所需的时间。热电池的激 活时间是一个多步骤过程，常温下热电池处于非工作状态，使用时需要采用 电或者机械方式将引燃元件活化，以点燃加热元件，从而产生大量的热将电 解质盐熔融形成高电导率的离子导体，使电池激活并产生电压。这些步骤的 速率是由燃烧和传热速率决定，其中电解质盐的熔融速率和达到工作温度的 速率是激活过程的重要控制步骤之一，而减少电解质层的厚度,缩短其熔融时 间能够有效加快热电池的激活时间。

目前，热电池中的电解质层均通过粉末压制而成，该方法制备的电解质 层厚度不能太薄，一般大于254μm，否则机械强度较差，不便于热电池的压 制和装配，而且该方法工艺繁琐，效率低，生产环境要求高，尤其是大面积 或不规则形状电解质层的制作过程更加困难，限制了热电池激活时间的优化。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种厚度薄，机械强度 高，制备过程简单，尤其是大面积或不规则形状电解质层的制作过程容易实 现，能够有效缩短热电池激活时间的热电池用薄膜状电解质层的制备方法。

本发明包括如下技术方案：

热电池用薄膜状电解质层的制备方法，其特点是：包括以下制备步骤：

步骤1：制备基底

选用小于100μm厚的聚合物材料或无机材料置于烘箱中50-70℃温度下 烘干10分钟-1小时，作为基底；

步骤2：配制粘结剂

将聚合物和有机溶剂配制成聚合物质量浓度为5％-15％的粘结剂；

步骤3：制备热电池用薄膜状电解质层

按照步骤2粘结剂中聚合物与电解质盐的质量比为0.01-1:10，将步骤2 配制的粘结剂与电解质盐均匀混合成浆料，将浆料覆盖在步骤1中的基底两 面，每一面浆料的厚度根据电解质层厚度的要求控制，然后将两面覆有浆料 的基底置于烘箱中，50-120℃温度下加热3-12小时，自然冷却后，完成热电 池用薄膜状电解质层的制备过程。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述聚合物材料为棉纸、聚酰亚胺纤维布，或棉纸和聚酰亚胺纤维的混 合织布之一种；所述无机物材料为多孔玻璃纤维布、氧化镁纤维布或氧化铝 纤维布之一种。

所述聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、 聚四氟乙烯(PTFE)、聚氧化乙烯(PEO)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚 乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、 聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI) 或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)之一种。

所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰 胺、丙酮、乙醇、乙腈、1,3–二氧戊烷、三氯甲烷、四氢呋喃之一种。

所述电解质盐为LiCl-KCl、LiCl-LiBr-LiF或LiCl-LiBr-LiI-KI-CsI之一种。

所述涂覆方法为刮刀涂覆、喷涂涂覆、丝网印刷涂覆或者浸渍提拉涂覆 之一种。

本发明具有的优点和积极效果：

本发明通过在基底两面覆盖电解质，形成热电池用薄膜状电解质层，不 仅在大幅度减小热电池电解质层的厚度基础上，提高了机械强度，而且制备 过程简单，特别是很容易制作成大面积或不规则形状电解质层，易于大规模 批量化生产，能够有效缩短热电池的激活时间。

附图说明

图1是采用不同方法制备电解质层制成热电池的恒流放电曲线对比图。

具体实施方式

为能进一步公开本发明的发明内容、特点及功效，特例举以下实例详细 说明如下。

热电池用薄膜状电解质层的制备方法，包括以下制备步骤：