[发明专利]一种适用于长时间末端大电流放电热电池用复合正极材料

说明书

本发明公开了一种适用于长时间末端大电流放电热电池用复合正极材料，其特征在于：其组分包含：CoS₂的质量分数为30%～50%，NiS₂的质量分数为30%～50%，Li₂O的质量分数为1%～3%，离子导电剂的质量分数为15～30%和电子导电剂质量分数为0.5%～2%。NiS₂正极材料的加入，使得NiS₂正极材料在自放电过程中生成电导率高的单质镍，提高了电极材料在后期的电导率；其次，由于少量高电导碳纳米管电子导电剂的加入，使得整个复合正极材料的电导率在不影响复合正极材料输出容量的情况下得到了提高；最后，由于离子导电剂的加入，提高了电极反应过程中Li⁺的迁移速度，降低了电极反应过程中的浓差极化。

技术领域

本发明属于热电池领域，具体涉及一种适用于长时间末端大电流放电热电池用复合正极材料。

背景技术

热电池是热激活储备电池，它是以熔盐作电解质，利用热源使其熔化而激活的一次储备电池，工作时内部温度在450℃～550℃。由于它内阻小,具有很高的比能量和比功率、使用环境温度宽、贮存时间长、激活迅速可靠、结构紧凑、使用时无方向性不受安装方位的影响、具有良好的力学性能、不需要维护等优点，一问世就受到军界的青睐，发展成为导弹、核武器、火炮、弹射椅、黑匣子等现代化武器和应急系统的理想电源。

随着武器装备的快速发展，机动性、突防性和灵敏性的不断增强，需要其配套电池具备更好的电化学性能，特别是远程巡航弹、弹道巡航导弹等武器装备，在飞行前期处于滑翔阶段，需要其弹上配套电源在激活后长时间处于空载搁置（或小电流放电）状态；在后期打击目标时，由于武器装备的强机动性、突防性与灵敏性的需求，需要其弹上配套电源具备几十上百安培的大电流输出能力。因此，其弹上电源必须具备长时间末端大电流输出的能力。

为了推动热电池的技术发展，在热电池的正极材料研发上，也在不断探索与研究，迄今为止，在工程上得到广泛应用的主要是FeS₂与CoS₂，FeS₂正极材料的理论比容量与电阻率分别为1206A·s/g、17.7Ω·cm，在电解质中的溶解度较大，CoS₂正极材料的理论比容量与电阻率分别为1045A·s/g、0.002Ω·cm，在电解质中的溶解度较小，但是其电极反应产物会生成电导率比CoS₂正极材料大的Co₃S₄。根据以上两种正极材料的特点，均不能用于长时间末端大电流热电池中，其主要原因如下：FeS₂正极材料的电阻率低，且在电解质的溶解度大，在电池长时间处于搁置状态下，容量消耗严重，后期大电流的承载能力较差；虽然CoS₂的电阻率小，但是，CoS₂正极材料在前期长时间的搁置状态下，会逐渐生成电阻率较大的Co₃S₄，也会导致后期大电流的承载能力较差。因此，为满足强机动性、强突防性和高灵敏性的武器装备发展，急需开发一种长时间末端大电流的热电池用正极材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的技术中热电池的正极材料在前期长时间处于搁置状态下，由于自放电现象带来的容量损失，以及自放电现象生成电阻率较大的产物，导致在末端承载大电流的能力下降，为解决以上所述问题，本发明提供了一种适用于长时间末端大电流放电的热电池用复合正极材料制备技术。

本发明的技术方案是：一种适用于长时间末端大电流放电热电池用复合正极材料，其组分包含：CoS₂的质量分数为30%～50%，NiS₂的质量分数为30%～50%，Li₂O的质量分数为1%～3%，离子导电剂的质量分数为15～30%和电子导电剂质量分数为0.5%～2%。

所述的离子导电剂为熔盐电解质LiCl-LiF-LiBr或LiCl-KCl。