[发明专利]一种热电池用改性锂硼合金复合负极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种热电池用改性锂硼合金复合负极材料及其制备方法，其由Li₇B₆相、锂镁固溶体相和离子导电剂相组成，其中离子导电剂相占改性锂硼合金复合负极材料的1‑15wt％；该改性锂硼合金在其内部预先添加了离子导电剂，而所述离子导电剂与热电池配套使用的电解质中的导电成分一致。作为热电池用负极材料时，热电池低温大电流放电初期电解质与游离锂的浸润性好，可提升电极反应速率，改善电压凹峰。该方法采用双液态方式混合，可以将离子导电剂均匀的分散于固体锂硼合金内部，制备工艺简单，解决了离子导电剂和锂硼合金后期无法采用机械方法混合的问题。

【技术领域】

本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种热电池用改性锂硼合金复合负极材料的制备方法。

【背景技术】

热电池是以熔盐作电解质，利用热源使其熔化而激活的一次储备电池。由于它具有很高的比能量和比功率、使用环境温度宽、贮存时间长、激活迅速可靠等特点，是导弹、火炮等现代化武器的理想电源。

锂硼合金是近几年发展起来的新型热电池负极材料，其结构为耐热多孔骨架锂硼化合物中吸附游离Li的双相结构，因此其化学性能与纯Li接近，并且因锂硼化合物的吸附作用，可在600℃保持游离Li不溢出，满足热电池500℃左右的温度使用要求。锂硼合金具有比容量高，高功率性能好等优点。但锂硼合金热电池在低温大电流放电初期，由于热电池内部温度较低，电解质与锂硼合金中的游离锂并不能完全的浸润，阳极反应中部分自由锂不能顺利的转换成锂离子而进入电解质中，产生浓差极化，宏观表现出电压凹峰，目前只能通过增加热设计的方式来进行解决，该方式会影响电池的安全性以及降低电池的比特性，因此迫切需要从锂硼合金材料方面解决此问题。

【发明内容】

本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种热电池用改性锂硼合金复合负极材料的制备方法。

一方面，本发明提供了一种热电池用改性锂硼合金复合负极材料，按重量百分比，所述改性锂硼合金复合负极材料其由以下组分组成：

Li₇B₆相 41-69wt％；

锂镁固溶体相 25-55wt％；以及

离子导电剂相 1-15wt％。

优选的，按重量百分比，其是由以下原料制备而成：

优选的，所述离子导电剂与热电池电解质导电成分相同，为选自LiCl-KCl二元盐、LiBr-LiCl-LiF三元盐、元素周期表中VII族元素锂盐与VII族元素其他无机盐组成的二元或多元盐的任一种，

所述元素周期表中VII族元素锂盐与VII族元素其他无机盐组成的二元或多元盐可优选为LiI-KI二元盐，LiBr-CsCl二元盐，LiBr-CsBr二元盐，LiCl-RbCl二元盐，LiBr-KBr-LiF三元盐，CsBr-LiBr-KBr三元盐，RbCl-LiCl-KCl三元盐，LiBr-RbBr二元盐或LiCl-KCl-CaCl₂三元盐中的一种。

另一方面，本发明提供了一种热电池用改性锂硼合金复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将离子导电剂熔化以得到第一熔体；

S2.将熔融的金属锂、硼和金属镁混合以得到第二熔体；

S3.将第一熔体加入到搅拌的第二熔体中以得到混合熔体；

S4.将混合熔体升温反应直至生成锂硼化合物骨架得到固态合金。

优选的，所述方法在惰性气体气氛中进行；所述惰性气体气氛具有＜1ppm的水含量和＜10ppm的氧含量。