[发明专利]海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法

说明书

本发明公开了海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，包括以下步骤：步骤S110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照90‑99:1‑10的比例称量，得到预混料；步骤S120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入氮气，混合均匀后形成混合料；步骤S130、预装，在烧结用的石墨模具中预先放置集流体，而后将混合料装入模具中，并在模具上装入石墨压头，确保石墨压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；步骤S140、烧结；步骤S150、脱模。有益效果在于：通过采用氯化亚铜粉末热压烧结工艺来制备海水激活电池正极材料，较现有技术中的氯化亚铜制备方法，制备工艺简单，工艺流程短且制造成本低。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法。

背景技术

新型能源和能源安全成为我国重要发展方向，我国在海洋设备的发展以及水上救生领域发展迅速，为这些海洋用装备提供电源保障的海水激活电池的应用，也得到密切地关注与重视。

海水激活电池一般采用金属铝、镁、锌、锂等高活性元素为负极，采用卤化物盐类等催化物质为正极，利用海水直接作为电解质，构成新型的高能量化学电源。该电池反应的技术原理是利用金属负极与正极催化材料发生氧化还原反应产生电能，电池能广泛为海上救生设备、水面或水下航行器等设备供电，也可用作海面或水中通讯信号发射、海面或岛屿能源等储备发电。

海水激活电池的正极催化材料主要有AgCl、Cu₂Cl₂、Cu₂I₂等，其中氯化亚铜是典型的海水激活电池正极材料，采用氯化亚铜正极材料的海水电池，激活时间短，电流密度大，放电电压稳定、放电时间长。

现有技术中，氯化亚铜的制备方法存在以下问题：

(1)氯化亚铜的制备方式是将该物质在430℃以上，熔化成液态，然后将其浇注在模具中，并通过后续的压制、成型、扩散焊接等方法，实现和集流体材料的连接，制备工艺复杂且流程长，对生产设备要求十分严格；(2)氯化亚铜腐蚀性强，无法使用不锈钢等金属材料模具，需要使用耐腐蚀性能优良的贵金属模具，造成生产成本高，价格昂贵，制备不方便。(3)氯化亚铜在从液态冷却为固态过程中，容易吸气造成大量气孔，这些气孔在制成电极材料的时候，严重降低电极的电化学活性，影响电池电性能。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述生产技术问题，而提供的一种氯化亚铜正极材料的粉末热压烧结的制备方法。本发明提供的技术方案具有：不需要高温熔化氯化亚铜也不需要将液态的氯化亚铜浇铸成型，而是直接将氯化亚铜的粉末加热加压，使氯化亚铜粉末在高温高压的同时作用下制成电极。本发明方法具有制备工艺简单、工艺流程短、生产成本低等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，包括以下步骤：

步骤S110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照90-99:1-10的比例称量，得到预混料；

步骤S120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入氮气，混合均匀后形成混合料；

步骤S130、预装，在烧结用的石墨模具中预先放置集流体，而后将混合料装入模具中，并在模具上装入石墨压头，确保石墨压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；

步骤S140、烧结，将模具放入热压设备中烧结，并在1-10MPa压力下将烧结温度自室温升温至150℃～200℃，保温10-20分钟；然后在10-100MPa压力下将烧结温度升温至300℃～400℃，保温10-60分钟；最后在5MPa压力下自然降温直至室温，卸除压力；

步骤S150、脱模，对烧结后的材料进行脱模，即可获得烧结成型的正极材料。