[发明专利]一种基于嵌入式集流片复合FexNi1-xS2正极的热电池单体电池

说明书

本发明涉及一种基于嵌入式集流片复合Fe_xNi_1‑xS₂正极的热电池单体电池。惰性限流环置于负极集流片和嵌入式集流片复合Fe_xNi_1‑xS₂正极层之间并将隔膜层和负极层包裹在内；所述的嵌入式集流片复合Fe_xNi_1‑xS₂正极层由嵌入式集流片和正极粉料Fe_xNi_1‑xS₂使用压机压制在一起制成。此结构的单体电池中，通过在隔膜层和负极层外面使用惰性限流环，不仅可以防止热电池激活时，单体电池负极被引燃，而且可防止热电池在工作状态时电解质和负极LiB合金的溢出，解决热电池在苛刻环境下工作时电池局部短路或整体失效的问题。并且能够提升正极放电比容量。

技术领域

本发明属于热电池制造技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式集流片复合Fe_xNi_1-xS₂正极的热电池单体电池。

背景技术

热电池是一种热激活贮备电池，由于具有激活时间短、高比能量、高比功率、自放电小、贮存时间长、使用温度范围宽、耐苛刻环境力学环境等优点，可广泛应用于武器系统中。

目前热电池中应用最普遍的正极材料为FeS₂，该材料电性能稳定，价格便宜，但热稳定性较差，常应用于短寿命热电池。CoS₂虽然热稳定较好，导电率较低，但在空气中的稳定性较差，且价格较高；NiS₂热稳定性和导电性均优于FeS₂，且原料价格便宜，但在实际放电过程中会出现放电电压衰减过快的现象，而造成这种现象的原因目前还未研究清楚。因此，可以通过制备复合正极材料来充分发挥每种正极材料的优势，取长补短，这也是未来高性能热电池正极材料的发展趋势之一。

在热电池中，单体电池是构成热电池电堆的最基本单元。专利CN202308166中介绍了一种一体化热电池单体电池，其中负极外周有石棉圈保护，可以防止热电池激活时，单体电池负极被引燃。但是这种单体电池电解质层没有任何保护，会对工作时间长的热电池和环境力条件苛刻的热电池造成由于电解质溢出而造成的电池短路，具有安全隐患。

发明内容

本发明正极材料选用Fe_xNi_1-xS₂(x＝0.1～0.9)，既可提升FeS₂的导电性和热稳定性，又可改善NiS₂容量衰减的现象，在长寿命热电池中具有很好的应用前景。

本发明采用的技术方案为：一种基于嵌入式集流片复合Fe_xNi_1-xS₂正极的热电池单体电池，自上而下依次为：嵌入式集流片复合Fe_xNi_1-xS₂正极层、隔膜层、负极层、负极集流片，惰性限流环置于负极集流片和嵌入式集流片复合Fe_xNi_1-xS₂正极层之间并将隔膜层和负极层包裹在内；所述的嵌入式集流片复合Fe_xNi_1-xS₂正极层由嵌入式集流片和正极粉料Fe_xNi_1-xS₂使用压机压制在一起制成，其中，x＝0.1～0.9。

优选的，上述的一种基于嵌入式集流片复合Fe_xNi_1-xS₂正极的热电池单体电池，所述嵌入式集流片为网状金属；更优选的，所述的网状金属为网状镍、网状铜或网状银。