[发明专利]一种锂系热电池电解质用复合流动抑制剂、电解质隔膜材料、锂系热电池及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201910677873.9 申请日: 2019-07-25
公开(公告)号: CN110380072B 公开(公告)日: 2021-11-23
发明(设计)人: 杨潇薇;王超;曹勇;刘效疆;崔益秀 申请(专利权)人: 中国工程物理研究院电子工程研究所
主分类号: H01M6/36 分类号: H01M6/36
代理公司: 成都正华专利代理事务所(普通合伙) 51229 代理人: 李蕊
地址: 621999*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂系热 电池 电解质 复合 流动 抑制剂 隔膜 材料 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种锂系热电池电解质用复合流动抑制剂、电解质隔膜材料、锂系热电池及其制备方法,属于热电池材料技术领域。锂系热电池电解质用复合流动抑制剂包括:氧化镁和氟化镁,其中氧化镁和氟化镁的质量比(2‑5):1。本发明的复合流动抑制剂中氟化镁具有媲美氧化镁对流动电解质的抑制,此外其还具有良好的热稳定性,与电极材料二硫化铁、锂硅合金有良好的兼容性且不与之发生化学反应。采用氟化镁作为流动抑制剂的改性材料,可以改善熔盐电解质与抑制剂界面润湿吸附行为,加快电解质片中离子传导的速度,从而提高电解质片的离子电导率,进而提升热电池的功率输出特性。

技术领域

本发明涉及热电池材料技术领域,具体涉及一种锂系热电池电解质用复合流动抑制剂、电解质隔膜材料、锂系热电池及其制备方法。

背景技术

热电池一般由正极片、负极片、电解质片(或隔膜片)、加热片等部分组成,其中电解质片中主要是由盐类电解质和电解质流动抑制剂组成,除了起到离子电导的作用外,还阻止了正极片和负极片之间的电子电导。热电池工作原理为利用本身的加热系统把不导电的固体状态盐类电解质加热熔融成离子型导体而进入工作状态,其作为各类武器系统的首选电源,具有比能量高、比功率高、激活迅速、储存时间长和长时间免维护的特点。

其中,在锂系热电池的工作过程中,一般采用MgO作为电解质流动抑制剂,利用MgO颗粒之间的孔隙对流动电解质的毛细管吸附作用抑制电解质的流动。然而,MgO并不具备离子导电性能的功能,其在电解质片中含量越高,导致电解质片电阻率越大,从而导致电池工作性能越低。随着国防科技工业的迅猛发展,对热电池功率输出特性提出了更高的要求,因此,为了提高电解质片的电导率,改善热电池的功率输出特性,在保证抑制电解质流动的同时,如何提高抑制剂的吸附抑制效果从而减少其使用量,是目前对MgO抑制剂改性材料新的研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂系热电池电解质用复合流动抑制剂、电解质隔膜材料、锂系热电池及其制备方法,以解决现有锂系热电池中电解质流动抑制剂无法满足人们对其高要求的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下:

一种锂系热电池电解质用复合流动抑制剂,其包括:氧化镁和氟化镁,其中氧化镁和氟化镁的质量比(2-5):1。

本发明的复合流动抑制剂中氟化镁具有媲美氧化镁对流动电解质的抑制性,此外其还具有良好的热稳定性,与电极材料二硫化铁、锂硅合金有良好的兼容性且不与之发生化学反应。采用氟化镁作为流动抑制剂的改性材料,减少流动抑制剂中氧化镁的比例,可以改善熔盐电解质与抑制剂界面润湿吸附行为,加快电解质片中离子传导的速度,从而提高电解质片的离子电导率,进而提升热电池的功率输出特性。

进一步地,在本发明较佳的实施例中,上述氧化镁和氟化镁均经高温灼烧且干燥处理。

进一步地,在本发明较佳的实施例中,上述氧化镁和所述氟化镁的高温灼烧温度为400℃-800℃,处理时间2h-4h。

上述的锂系热电池电解质用复合流动抑制剂的制备方法,其包括以下步骤:

将上述配比的氧化镁和氟化镁在干燥环境下研磨20min-30min后,过筛,取筛下物,得到复合流动抑制剂。

进一步地,在本发明较佳的实施例中,上述过筛采用筛网的规格为60 目-100目。

一种锂系热电池电解质隔膜材料,采用上述的锂系热电池电解质用复合流动抑制剂,其包括:按百分比计,40%-70%熔盐电解质,其余量为复合流动抑制剂;

其中,熔盐电解质为氯化锂和氯化钾的混合物或氟化锂、氯化锂和溴化锂的混合物。

本发明的锂系热电池电解质隔膜材料采用复合流动抑制剂,可以改善熔盐电解质与抑制剂界面润湿吸附行为,加快电解质片中离子传导的速度,从而提高电解质片的离子电导率,进而提升热电池的功率输出特性。

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