CN102148377A

CN102148377A - 高压热电池用超薄单体电池及其制备方法

Info

Publication number: CN102148377A
Application number: CN2010101086143A
Authority: CN
Inventors: 胡华荣; 高俊丽; 周萍; 张丽平
Original assignee: Shanghai Institute of Space Power Sources
Current assignee: Shanghai Institute of Space Power Sources
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-10

Abstract

本发明属于热电池技术领域，涉及一种用于热电池的超薄单体电池。该单体电池由加热粉、正极粉、隔离粉和负极片组成，以重量计，加热粉的含量为38～45％，正极粉的含量为8～20％，隔离粉的含量为35～42％，负极片的含量为2～6％；其中，加热粉为铁-高氯酸钾体系，正极粉为二硫化钴体系，隔离粉为氯化锂-溴化锂-氟化锂体系，负极片为锂-硼体系。本发明单体电池各层分布均匀，成型性好，制造合格率可高达90％以上，在热电池放电过程中，该单体电池具有传统的单体电池更高的比功率。本发明还公开了该超薄单体电池的制备方法。

Description

高压热电池用超薄单体电池及其制备方法

技术领域

本发明属于高电压热电池技术领域，具体涉及一种用于热电池的超薄型单体电池；此外，本发明还涉及该超薄单体电池的制备方法。

背景技术

热电池是用电池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呈离子型导体而进入工作状态的一种热激活储备电池。热电池内部电解质由两种或两种以上的无机盐组成的低共熔体，常温时，电解质是不导电固体；使用时，用外界电流引燃电池内部电点火头，从而点燃电池内部的加热材料，使电池内部温度迅速上升，导致熔融盐电解质融化并导电，激活电池，输出电能。使用固体盐类电解质是热电池的主要特征，它明显地区别于使用水溶液电解质、有机电解质和固体电解质的电池。这使得热电池具有贮存时间长、激活时间短、输出电流密度大、比能量较高、使用温度范围广、在贮存期间无需维护和保养等特点，因而在各种导弹、鱼雷及核武器的工作电源中得到广泛地应用。

热电池结构中，单体电池通过自下而上叠放构成了电堆，成为热电池的绝大部分，故单体电池的厚薄决定了热电池的高度、内阻及重量。目前，为了保证单体电池的制造合格率，国内外研制的“四合一”单体电池的厚度一般为2mm。对单体电池的薄型化，有利于降低电堆的高度，提高电堆的可操作性；有利于在电堆中串联更多的单体电池，实现热电池高电压输出；有利于增大活性物质的接触面积，降低电池的内阻，提高输出功率和电池的安全性；有利于减少单体电池各组分的用量，缩小电池体积和减轻电池重量。因此，单体电池的薄型化研究，可以推动高电压、高比功率热电池的发展。随着新一代武器系统的发展，特别是高性能防空导弹的发展，其需要热电池具有短时大功率输出；同时武器系统的小型化发展，要求热电池具有体积小、重量轻的特点，故发展高比功率的热电池势在必行。因此，开发一种超薄单体电池及其制备方法有利于提高我国武器系统的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提出一种各层分布均匀、成型性好、合格率高的用于热电池的超薄单体电池，并提出了该单体电池的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的用于高电压热电池的超薄单体电池是一种含加热粉、正极粉、隔离粉和负极片的超薄单体电池，它由加热粉、正极粉、隔离粉和负极片组成，以重量计，加热粉的含量为38～45％，正极粉的含量为8～20％，隔离粉的含量为35～42％，负极片的含量为2～6％，总量为100％；其中，加热粉为铁-高氯酸钾(Fe-KClO₄)体系，正极粉为二硫化钴(CoS₂)体系，隔离粉为氯化锂-溴化锂-氟化锂(LiCl-LiBr-LiF)体系，负极片为锂-硼(Li-B)体系。

优选地，本发明上述超薄单体电池的直径为40～68mm，厚度为0.8～1.2mm。

优选地，本发明上述超薄单体电池中，Li-B负极片的直径比单体电池直径小2～3mm，厚度为0.04～0.1mm。

本发明提出的超薄单体电池的制备方法，是一体化压制过程，在模具中按比例加入加热粉并刮平，然后按比例加入正极粉并刮平，再按比例加入隔离粉并刮平，最后按比例加入负极片，盖上模盖，在压机中一次压制得到。

随后的试验例将证明，本发明提供的超薄型单体电池具有各层分布均匀、外观完整、制造合格率可高达90％以上。采用该超薄型单体电池研制的热电池具有工作电压高、输出功率高、体积小、重量轻的特点。

附图说明

图1为超薄型单体电池的外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

实施例1

用对辊机将Li-B带碾压至厚度为0.08mm的薄带，然后用冲床冲成直径为Φ47mm的Li-B负极片，装盒后备用。

在规格为Φ50mm的模具中倒入3.8克Fe-KClO₄加热粉并用刮刀刮平，然后倒入2.0克CoS₂正极粉并刮平，再倒入3.6克LiCl-LiBr-LiF隔离粉并刮平，最后用镊子将0.6克Li-B负极片放在隔离粉上面，盖上模盖，用压机一体化压制，脱模后得到了超薄型单体电池。如图1所示，单体电池各层分布均匀、外观完整，其直径为50mm，厚度为1.0mm。

实施例2

用对辊机将Li-B带碾压至厚度为0.14mm的薄带，然后用冲床冲成直径为Φ35mm的Li-B负极片，装盒后备用。

在规格为Φ37mm的模具中倒入4.5克Fe-KClO₄加热粉并用刮刀刮平，然后倒入3.8克CoS₂正极粉并刮平，再倒入4.2克LiCl-LiBr-LiF隔离粉并刮平，最后用镊子将0.5克Li-B负极片放在隔离粉上面，盖上模盖，用压机一体化压制，脱模后得到了超薄型单体电池。单体电池各层分布均匀、外观完整，其直径为37mm，厚度为1.2mm。

实施例3

用对辊机将Li-B带碾压至厚度为0.12mm的薄带，然后用冲床冲成直径为Φ41mm的Li-B负极片，装盒后备用。

在规格为Φ44mm的模具中倒入3.8克Fe-KClO₄加热粉并用刮刀刮平，然后倒入2.6克CoS₂正极粉并刮平，再倒入2.5克LiCl-LiBr-LiF隔离粉并刮平，最后用镊子将0.2克Li-B负极片放在隔离粉上面，盖上模盖，用压机一体化压制，脱模后得到了超薄型单体电池。单体电池各层分布均匀、外观完整，其直径为44mm，厚度为1.2mm。

试验例

随机将实施例1-3中任一实施例制得的总共82片单体电池串联，并装入相应的不锈钢电池壳(Φ60×120对应Φ50单体，Φ48×120对应Φ37单体，Φ54×120对应Φ44单体)中。

按照常规方法测定，在电流为25A的负载下放电，工作电压为140V，工作时间达17s以上，输出功率为3500W，比功率达3600W/kg以上。

Claims

1.一种高电压热电池用超薄单体电池，其特征在于，它由加热粉、正极粉、隔离粉和负极片组成，以重量计，加热粉的含量为38～45％，正极粉的含量为8～20％，隔离粉的含量为35～42％，负极片的含量为2～6％；其中，加热粉为铁-高氯酸钾体系，正极粉为二硫化钴体系，隔离粉为氯化锂-溴化锂-氟化锂体系，负极片为锂-硼体系。

2.根据权利要求1所述的高电压热电池用超薄单体电池，其特征在于，其直径为40～68mm，厚度为0.8～1.2mm。

3.根据权利要求1或2所述的高电压热电池用超薄单体电池，其特征在于，负极片的直径比单体电池的直径小2～3mm，厚度为0.04～0.1mm。

4.权利要求1-3中任何一项所述高电压热电池用超薄单体电池的制备方法，其特征在于，在模具中按比例加入加热粉并刮平，然后按比例加入正极粉并刮平，再按比例加入隔离粉并刮平，最后按比例加入负极片，盖上模盖，在压机中一次压制得到。