[发明专利]一种热电池电解质用粘结剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热电池电解质用粘结剂及其制备方法，粘结剂为偏铝酸锂；具体制备方法，包括：将Li₂O和Al₂O₃，或Li₂CO₃和Al₂O₃，或无水LiOH和Al₂O₃分别按摩尔比为1:1、1:1和2:1比例配置反应原料；将所述反应原料混合均匀，然后在加热设备中进行恒温反应，反应结束后降温至室温，得到反应产物；将所述反应产物破碎过筛，得到热电池电解质用粘结剂LiAlO₂白色粉体。本发明的有益效果是制备的电解质粘结剂偏铝酸锂是快离子导体材料，可以减小热电池放电过程中的极化现象；同时偏铝酸锂的多孔骨架结构具有对电解质用共晶盐优异的吸附性能，可以有效改善热电池用熔盐的流动抑制效果。

技术领域

本发明属于热电池电解质技术领域，特别是涉及一种热电池电解质用粘结剂及其制备方法。

背景技术

热电池，又叫熔盐电池，其贮存时电解质为不导电的固体，使用时利用自身加热系统把不导电的固体电解质加热熔融呈离子导体而进入工作状态。由于热电池具有高比能量和高比功率、使用环境温度宽、贮存时间长、激活迅速可靠以及不需要维护等优点，而发展成为导弹、核武器、火炮等现代化武器的理想电源，在军事领域占有重要位置。

在高温工作条件下，热电池用电解质为熔融状态，并具有一定的流动性。针对流动性过强的熔盐电解质，机械性能变差，容易使热电池在放电过程中产生电噪音，严重时还会引起短路现象。热电池用电解质由粘结剂和共晶盐组成，采用粘结剂抑制熔盐的流动性，是保证热电池正常放电的关键因素之一。另外，粘结剂必须与电解质中熔盐，如二元盐、三元盐、多元盐以及专用于一定环境的特殊盐类相互匹配使用，才能使粘结剂和熔融盐之间形成良好的吸附性和化学稳定性，并组成电化学性能优异的热电池用电解质。但是目前广泛使用的热电池用粘结剂主要是MgO，其它研究工作所报道的Al₂O₃、SiO₂等粘结剂并没有达到预期的使用效果，因此热电池电解质用粘结剂种类非常单一。另外，粘结剂使用时，如果含量过低，则起不到较好的熔盐流动性抑制效果；如果含量过高，则会造成电解质的内阻显著增大。

偏铝酸锂(LiAlO₂)粉体具有优异的热稳定性和化学稳定性，作为非导电惰性基质，在能源领域中广泛应用于氚增殖材料和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的隔膜材料。此外，调研发现，偏铝酸锂是一种快离子导体，在锂二次电池领域有着广泛的研究，包括正极材料和石墨负极材料的表面包覆，以及作为固态电解质的骨架材料。将偏铝酸锂作为热电池电解质用粘结剂，理论上可以与熔盐形成电化学性能优异的电解质材料。偏铝酸锂作为一种快离子导体，可以有助于锂离子的传输；与熔盐达到良好的匹配效果，还能有效提高电解质膜的机械性能，并对热电池性能起到决定性作用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型的、具有热电池用熔盐流动抑制效果明显的热电池电解质用粘结剂及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种热电池电解质用粘结剂，所述粘结剂为偏铝酸锂(LiAlO₂)。

优选地，所述粘结剂为α-LiAlO₂或γ-LiAlO₂。

上述热电池电解质用粘结剂的制备方法，包括：

将Li₂O和Al₂O₃，或Li₂CO₃和Al₂O₃，或无水LiOH和Al₂O₃分别按摩尔比为1:1、1:1和2:1比例配置反应原料；

将所述反应原料混合均匀，然后在加热设备中进行恒温反应，反应结束后降温至室温，得到反应产物；