一种高能钠氯中温热电池制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高能钠氯中温热电池制备方法，按下列步骤进行:制备钠氯热电池正极材料，制备钠氯热电池负极材料，钠氯中温单体热电池封装，电池外壳封装。本发明专利技术的工艺技术可以实现增大电池容量、减轻电池重量、制造工艺简单、电池安全高效的目的。本发明专利技术的电池增加了电池储能量、电池充放电速度快、电池使用寿命长并安全、制备工艺简单，减少常规制备部分工艺，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高能钠氯中温热电池制备方法
本专利技术涉及一种高能、环保储能氧化还原电池
，尤其是一种高能钠氯中温热电池的制备方法。
技术介绍
由于石油资源日趋短缺，燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重，因此人们投入较大的人力、物力进行替代内燃机的新型能源装置研发，燃料电池、化学电池产品及应用开发取得了一定成效。但目前化学生产电池污染环境，工艺过程复杂，化学电池在使用中容易产生各单体电池电压不均一，时有大电流放电，导致使用寿命短，温度特性差，系统复杂，造价高昂等致命弱点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有国外钠离子电池制备工艺技术的不足，提供一种有效提高电池储能量和充放电速度，减少工艺流程，缩短了制造时间，使电池更加安全的高能钠氯中温热电池的制备方法。本专利技术包括不锈钢卡、正极电极、负极电极、聚酰亚胺芳纶材料，其特征在于：其制备方法按下列步骤进行（1）制备钠氯热电池正极材料，先制作NaAlCl4中温离子液体熔盐，将分析纯AlCl3放入微波搅拌机中，加热至170℃形成AlCl3熔盐，按摩尔比1:1加入分析纯NaCl，按每分钟5℃速度逐渐加热搅拌反应1h到270℃—350℃，再按NaCl:Ni=1:1摩尔比例混合分析纯NaCl和气相沉积金属Ni粉，按混合物与NaAlCl4质量比4:1加入到微波搅拌机中，搅拌6h制备成NaAlCl4、NaCl、Ni熔溶混合中温胶体，将低密度石墨毡浸渍挤压于中温胶体中复合6s，从微波搅拌机中提出浸渍挤压石墨毡降温冷却后即为载体的固体极片，经剪切机剪切成设计尺寸正极片，通过不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘，两者复合成一体，卡子作电极的引出电极；（2）制备钠氯热电池负极材料，将乙醇加入到微波搅拌机中，升温至50℃，按Na2CO3:乙醇摩尔比浓度为1：3摩尔比缓慢加入Na2CO3，溶解制成Na2CO3溶胶，再将石墨毡浸渍挤压于溶胶中复合6s，Na2CO3进入石墨毡孔中，提出复合好的石墨毡放入微波干燥箱中使乙醇、水蒸发，将复合石墨毡经剪切机剪切成设计尺寸的极片，用不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘并与不锈钢卡复合成初級极片备用，将摩尔比浓度30.3%分析纯硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂分别加入50℃乙醇溶液的微波搅拌机中溶解于乙醇溶液中，用氨水和HNO3调节PH值到6，搅拌反应时间24h制成单组分溶胶，按硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂按摩尔比为4:2:1:1:1配制成五组分溶胶搅拌反应时间6h，将制成的初級极片浸渍五组分溶胶中复合，使溶胶渗透于石墨毡孔内，从微波搅拌机中提出复合好的石墨毡自然干燥2天，干燥后送入微波烧结炉中在600℃焙烧2h，后以2℃/分钟速度升温到1054℃时，恒温1H后再以2℃/分钟速度升温到1200℃焙烧2h制成Naβ”—Al2O3陶瓷膜，然后自然冷却至常温，出炉后真空保存备用；（3）钠氯中温单体热电池封装，将正负极片按单体电压和容量设计要求正负极片交叉叠在一起，用芳纶纤维缠绕固定好后，焊接好正负极集流条，将聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺按1：1：1摩尔比例加入低沸点甲醇溶液，甲醇溶剂与混合物的质量比为1：1，在微波加热搅拌机中，按5℃/分钟速度加热到450℃恒温，使聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺充分溶解聚合，获得热固性聚酰亚胺溶液成为封装的预混料，将固定好的单体电池放入预混料中浸渍5s后取出，然后自然冷却备用；（4）电池外壳封装，选择以1mm厚不锈钢板材料，通过冲压制成大小不同的容器，内层容器与外层容器立面距离20mm、下平面距离10mm、上平面距离20-50mm，内层用含铁量50%的不锈钢，用CaO、SiO2、乙醇按摩尔比1：1：2混合搅拌均匀制成胶泥，然后将胶泥涂装在内层外边10mm后按顺时针缠绕直径1-2.5mm铜包线，再涂装10mmCaO、SiO2乙醇胶泥，送入干燥房干燥，线圈圈数及直径按设计功率配制，然后将两层通过不锈钢焊机焊接成中空，嵌入CaO、SiO2乙醇混合物和U型不锈钢隔条的中空电池外壳，将电芯装入中空电池壳内，将PTC300℃温度开关和温度探头安装在电芯中部位置，并与控制面板相连，然后将电池各单体正负极导线、温度开关和温度探头导线、电感电源线从内层壳穿出接入特制陶瓷接线板，电芯包上面填充SiO2粉末起支持保温作用，再将电池外壳用点焊机双层密封，在外层不锈钢凹侧面装有真空嘴，用真空泵抽成真空。本专利技术通过电池化成机先对电池加热到300℃，按单体电池数量2.58V的电压、32A电流对电池充电6秒钟，最后进行电池检测。本专利技术电池检测性能结果：额定容量32Ah、单体开路电压2.58V、单体额定充电电压2.67V、单体最高再生电压3V、单体快速充电电压2.85V、温度1d减少10℃、壳体外部温度高于常温10℃、放置1d容量没有减少。通过测算比能量>120W/kg、比功率>263W/kg。本专利技术设计制作的电池外壳，抗外力强、保温效果好、加热速度快、功率效率高、使用寿命长，可增加电池储能等特点。本专利技术利用石墨毡的导电率高、密度低、孔率大、钳入活性物质多等特点。把它作为活性物质的支撑载体和反应空间，这样反应的距离短，也可抑制反应的钠枝晶的产生，也是Naβ”—Al2O3附着体。因为石墨毡的柔软性和润湿性，使陶瓷膜的制备和使用中不破裂。因石墨碳是钠离子的脱嵌方面非常好的材料。通过溶胶--凝胶方法制备正负极活性物质的复合，使活性物质在纳米空间反应，这样活性物质分散均匀。通过纳米技术制备可增加电池储能容量和充放电速度。通过利用聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺按一定摩尔比例溶于低沸点溶剂获得热固性聚酰亚胺溶液成为封装的预混料。制作方法简单，能满足中温钠氯热电池工作温度270℃-350℃的工作要求。这样制备被免了电池在机械损坏的情况下，金属钠负极与正极的直接反应，电池更安全。也有利于电池正负极极柱的密封。利用双层真空不锈钢板作为电池外壳封装，不锈钢高强度和不与酸碱盐物质反应，真空制作可达到钠氯热电池的保温功能。双层真空不锈钢板内层必须用含铁量大的不锈钢板作为电磁感应的发热反应体。这样电磁感应加热，速度快、分子摩擦生热均匀，有利于电池工作效率的提高。磁力线的产生有利于电子的有序排列，有利于电池储能。封装外壳结构设计有利于电池保温及抗击外力的作用，电池不易损坏。各单体电池的正极引出线是为了通过控制面板对单体电池的电压、容量的检测。如果有单体电池损坏，可有效地利用没有坏的电池。并且通过电子面板控制设计对电池电压的均衡自动调节的控制，有效的延长电池寿命。设计安装PTC300℃温度开关和温度探头，有效地使电池加热时温度的控制，使电池安全工作。从上述情况可知，本专利技术的工艺技术可以实现增大电池容量、减轻电池重量、制造工艺简单、电池安全高效的目的。本专利技术的电池增加了电池储能量、电池充放电速度快、电池使用寿命长并安全、制备工艺简单，减少常规制备部分工艺，降低了生产成本。附图说明图1为本专利技术单体电池结构示意图；图2为本专利技术电池结构示意图。具体专利技术的实施方式实施例1，如图1、图2所示，本专利技术包括不锈钢卡1、正极电极2、负极电极3、聚酰亚胺芳纶材料4，其特征在于：按下列步骤进行（1）制备钠氯热电池正极材料；先制作NaAlCl4中温离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高能钠氯中温热电池制备方法，包括不锈钢卡（1）、正极电极（2）、负极电极（3）、聚酰亚胺芳纶材料（4），其特征在于：按下列步骤进行（1）制备钠氯热电池正极材料，先制作NaAlCl4中温离子液体熔盐，将分析纯AlCl3放入微波搅拌机中，加热至170℃形成AlCl3熔盐，按摩尔比1:1加入分析纯NaCl，按每分钟5℃速度逐渐加热搅拌反应1h到270℃‑‑350℃，再按NaCl:Ni=1:1摩尔比例混合分析纯NaCl和气相沉积金属Ni粉，按混合物与NaAlCl4质量比4:1加入到微波搅拌机中，搅拌6h制备成NaAlCl4、NaCl、Ni熔溶混合中温胶体（8），将低密度石墨毡（6）浸渍挤压于中温胶体中复合6s，从微波搅拌机中提出浸渍挤压石墨毡降温冷却后即为载体的固体极片，经剪切机剪切成设计尺寸正极片，通过不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘，两者复合成一体，卡子作电极的引出电极；（2）制备钠氯热电池负极材料， 将乙醇加入到微波搅拌机中，升温至50℃，按Na2CO3:乙醇摩尔比浓度为1：3摩尔比缓慢加入Na2CO3，溶解制成Na2CO3溶胶，再将石墨毡浸渍挤压于溶胶中复合6s，Na2CO3进入石墨毡孔中，提出复合好的石墨毡放入微波干燥箱中使乙醇、水蒸发，将复合石墨毡经剪切机剪切成设计尺寸的极片，用不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘并与不锈钢卡复合成初級极片备用，将摩尔比浓度30.3%分析纯硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂分别加入50℃乙醇溶液的微波搅拌机中溶解于乙醇溶液中，用胺水和HNO3调节PH值到6，搅拌反应时间24h制成单组分溶胶，按硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂按摩尔比为4:2:1:1:1配制成五组分溶胶搅拌反应时间6h，将制成的初級极片浸渍五组分溶胶中复合，使溶胶渗透于石墨毡孔内，从微波搅拌机中提出复合好的石墨毡自然干燥2天，干燥后送入微波烧结炉中在600℃焙烧2h，后以2℃/分钟速度升温到1054℃时，恒温1H后再以2℃/分钟速度升温到1200℃焙烧2h制成Naβ”—Al2O3陶瓷膜，然后自然冷却至常温，出炉后真空保存备用；（3）钠氯中温单体热电池封装，将正负极片按单体电压和容量设计要求正负极片交叉叠在一起，用芳纶纤维缠绕固定好后，焊接好正负极集流条，将聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺按1：1：1摩尔比例加入低沸点甲醇溶液，甲醇溶剂与混合物的质量比为1：1，在微波加热搅拌机中，按5℃/分钟速度加热到450℃恒温，使聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺充分溶解聚合，获得热固性聚酰亚胺溶液成为封装的预混料，将固定好的单体电池放入预混料中浸渍5s后取出，然后自然冷却备用；（4）电池外壳封装，选择以1mm厚不锈钢板材料，通过冲压制成大小不同的容器，内层容器与外层容器立面距离20mm、下平面距离10mm、上平面距离20‑50mm，内层用含铁量50%的不锈钢，用CaO、SiO2、乙醇按摩尔比1：1：2混合搅拌均匀制成胶泥，然后将胶泥涂装在内层外边10mm后按顺时针缠绕直径1‑2.5mm铜包线（17），再涂装10mmCaO、SiO2乙醇胶泥，送入干燥房干燥，线圈圈数及直径按设计功率配制，然后将两层通过不锈钢焊机焊接成中空，嵌入CaO、SiO2乙醇混合物（18）和U型不锈钢隔条的中空电池外壳，将电芯装入中空电池壳内，将PTC300℃温度开关（12）和温度探头安装在电芯中部位置，并与控制面板（13）相连，然后将电池各单体（16）正负极导线、温度开关和温度探头（10）导线、电感电源线（15）从内层壳穿出接入特制陶瓷接线板（14），电芯包上面填充SiO2粉末起支持保温作用，再将电池外壳用点焊机双层密封，在外层不锈钢凹侧面装有真空嘴（11），用真空泵抽成真空（19）。...

【技术特征摘要】
1.一种高能钠氯中温热电池制备方法，包括不锈钢卡（1）、正极电极（2）、负极电极（3）、聚酰亚胺芳纶材料（4），其特征在于：按下列步骤进行（1）制备钠氯热电池正极材料，先制作NaAlCl4中温离子液体熔盐，将分析纯AlCl3放入微波搅拌机中，加热至170℃形成AlCl3熔盐，按摩尔比1:1加入分析纯NaCl，按每分钟5℃速度逐渐加热搅拌反应1h到270℃--350℃，再按NaCl:Ni=1:1摩尔比例混合分析纯NaCl和气相沉积金属Ni粉，按混合物与NaAlCl4质量比4:1加入到微波搅拌机中，搅拌6h制备成NaAlCl4、NaCl、Ni熔溶混合中温胶体（8），将低密度石墨毡（6）浸渍挤压于中温胶体中复合6s，从微波搅拌机中提出浸渍挤压石墨毡降温冷却后即为载体的固体极片，经剪切机剪切成设计尺寸正极片，通过不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘，两者复合成一体，卡子作电极的引出电极；（2）制备钠氯热电池负极材料，将乙醇加入到微波搅拌机中，升温至50℃，按Na2CO3:乙醇摩尔比浓度为1：3摩尔比缓慢加入Na2CO3，溶解制成Na2CO3溶胶，再将石墨毡浸渍挤压于溶胶中复合6s，Na2CO3进入石墨毡孔中，提出复合好的石墨毡放入微波干燥箱中使乙醇、水蒸发，将复合石墨毡经剪切机剪切成设计尺寸的极片，用不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘并与不锈钢卡复合成初級极片备用，将摩尔比浓度30.3%分析纯硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂分别加入50℃乙醇溶液的微波搅拌机中溶解于乙醇溶液中，用氨水和HNO3调节PH值到6，搅拌反应时间24h制成单组分溶胶，按硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂按摩尔比为4:2:1:1:1配制成五组分溶胶搅拌反应时间6h，将制成的初級极片浸渍五组分溶胶中复合，使溶胶渗透于石墨毡孔内，从微波搅拌机中提出复合好的石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹秀峰，
申请(专利权)人：南充市世进地暖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51