[发明专利]薄型单体热电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，特别是涉及一种薄型单体热电池的制备 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、电极片和电解质薄膜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 速率是激活过程的控制步骤。

目前公知的热电池单体电池的正极和电解质都是采用粉末压制成形的工 艺制备，激活时间大于200ms，并且传统粉末成形的圆片厚度一般大于 254μm，其厚度不能太薄，否则机械强度较差，不便于热电池的压制和装配， 限制了激活时间的优化和热电池薄型化的发展，并且还存在工艺繁琐，效率 低，生产环境要求高，难于实现大面积或不规则形状热电池的制作。

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厚度薄，机械强度稿， 重复性好，大面积或不规则形状电解质片的制备过程简单，热电池的稳定性 和放电性能高，激活时间短，有利于大规模批量化生产的薄型单体热电池的 制备方法。

本发明包括如下技术方案：

薄型单体热电池的制备方法，其特点是：包括在集流体一面覆盖一层由 正极浆料形成的正极薄膜，在正极薄膜上覆盖一层由电解质浆料形成的电解 质薄膜，所述正极薄膜和电解质薄膜构成复合薄膜；在复合薄膜的电解质薄 膜上覆盖一层负极层，或者在复合薄膜的电解质薄膜上置有一层负极层，即 完成薄膜单体热电池的制备过程。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述覆盖为刮刀涂覆法、喷涂涂覆法、丝网印刷涂覆法或者浸渍提拉涂 覆法之一种方法。

所述电解质薄膜的制备过程：

(1)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；

(2)制备电解质薄膜

按照2(1)粘结剂中聚合物与电解质盐的质量比为0.01-1:10，将(1)配制的 粘结剂与电解质盐均匀混合成电解质浆料，将电解质浆料覆盖在所述正极薄 膜面上后，将覆盖有电解质浆料的集流体置于烘箱中，50-120℃温度下加热 3-12小时，自然冷却后，所述正极薄膜上形成一层电解质薄膜。

所述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。

本发明具有的优点和积极效果：

本发明采用覆盖制备出正极薄膜和电解质薄膜构成的复合薄膜，减小了 单体热电池厚度，重复性好，简化了大面积或不规则形状电解质片的制备， 提高了热电池的稳定性和放电性能，缩短了热电池的激活时间，可至100ms， 有利于大规模批量化生产。

附图说明

图1是本发明制备的薄型单体热电池结构示意图；

图2是本发明与公知方法制备的单体电池恒流放电曲线对比图。

图中：1-集流体，2-正极薄膜，3-电解质薄膜，4-负极层。