一种快速激活热电池复合正极及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种快速激活热电池复合正极及电极制备方法。该复合正极主要由热电池正极粉、加热粉及金属丝网通过物理压制成型。其中正极粉采用熔盐电解质包覆处理，加热粉为正极粉的5%‑60%。电极组件中金属丝网嵌于正极层中，金属丝网直径为片径的60%‑90%。在热电池激活过程中，复合正极中加热粉燃烧不仅可以快速活化正极包覆层，而且可以减少传热中间过程，直接对隔膜中电解质加热；另外金属丝网和加热粉中过量的铁均可增加电极导电性，利于快速建压。该正极成型好，传热效率高，可以极大缩短激活时间，适合短时间快速激活热电池设计。

Fast activating thermal battery composite anode and preparation method thereof

The invention relates to a method for preparing a composite anode of a fast activating thermal battery and an electrode. The composite cathode is mainly composed of a positive electrode powder of a thermal battery, a heating powder and a metal wire mesh through a physical pressing molding. The positive electrode powder by molten salt electrolyte coating treatment, heating powder as the positive electrode powder 5% 60%. Wire mesh electrode assembly is embedded in the cathode layer, wire diameter of 60% size 90% tablets. In the hot cell activation process, heating powder composite anode in combustion can not only quickly activated cathode coating layer, and can reduce the heat transfer process, directly on the diaphragm in the electrolyte heating; also can iron excess metal wire and heating powder increase in conductivity to rapid pressure. The utility model has the advantages of good film forming, high heat transfer efficiency, and can greatly shorten the activation time.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池
，本专利技术涉及一种高活性热电池复合正极及其制备方法，该技术主要应用于短时间快速激活热电池。
技术介绍
热电池是热激活储备电池，它是以熔盐作电解质，利用热源使其熔化而激活的一次性储备电池，热电池工作时内部温度在450℃-550℃，具有输出功率大，激活时间短，贮存寿命长，环境适应性强等优点。快速响应热电池已经在深空探索、应急救援、系统装备设计等多领域展现出巨大的优势。纵观热电池发展技术，快速响应热电池技术却鲜有报道。国内热电池激活时间主要停留于方法途径探讨上，在正极材料应用研究内容局限于正负极添加离子导电剂、电子导电剂、快速引燃技术，激活时间没有出现实质性的进展。常规热电池（图1）激活时，加热片从外向内燃烧，燃烧所释放的热量必须依次通过基片、正极片才能传递至隔膜，激活时间大大增长，现有的热电池的激活时间集中于在0.2-0.8s。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种快速激活热电池复合正极及其制备方法，利用加热正极复合方式，减少热量传递过程，直接对隔膜进行加热，以降低热电池激活时间，激活时间能够达到0.1s以下，克服现有技术中存在的问题。本专利技术采取的技术方案为：一种快速激活热电池复合正极，热电池复合正极中含有加热粉和热电池正极粉，加热粉添加量为热电池正极粉的5%-60%，热电池正极粉需采用熔盐进行包覆预处理。一种快速激活热电池复合正极的制备方法，该方法为：将包覆预处理的热电池正极料和加热粉按比例物理混合均匀，并采用粉末压制法成型，制片中嵌入金属丝网作为支撑骨架防止变形，并形成技术丝网络增强导电性。优选的，上述金属丝网需平整嵌入正极层中，金属丝网直径为片径的60%-90%，金属丝选用导电性好、耐腐蚀材质，如铜、镍、银等。优选的，上述当复合正极中加热粉掺入比例超过20%时，可以形成燃烧型正极，取消加热片单独成型或者取消加热片。本专利技术的上述技术方案主要是通过减少热量步骤，增强正极材料电子导电性实现的。在小型热电池激活过程中，热量传递至隔膜使电解质熔融为关键速度控制步骤。常规热电池（图1 常规）激活时，加热片从外向内燃烧，燃烧所释放的热量必须依次通过基片、正极片才能传递至隔膜。本专利技术的有益效果：相比现有技术，本专利技术采用的高活性复合正极材料自身具有加热材料，具有如下优点：（1）本专利技术中复合正极在加热片横向燃烧的同时自身同步燃烧，产生的热量可以直接对隔膜进行加热，节约了热量在基片、正极中的传热时间；（2）复合正极中加热片燃烧的热量可以立即对包覆正极的熔盐进行活化，节约了热量传递至正极的时间；（3）加热粉中过量的铁和金属丝网骨架具有良好的导电性，可以减小内阻，提升电压爬升速度；（4）当复合正极中加热粉掺入比例超过20%时，可以形成燃烧型正极，以取消加热片单独成型或者取消加热片。本专利技术与现有技术相比，可以缩短20%-50%的激活时间，使激活时间降低至0.1s以下，并且由于减少了传热中间过程，可以更好地满足高低温环境下快速激活要求。附图说明图1为现有的热电池的激活结构示意图；图2 为本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术中取消加热片单独成型结构示意图；图4为本专利技术中取消加热片结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。如图1-图4所示，一种快速激活热电池复合正极，热电池复合正极中含有加热粉和热电池正极粉，加热粉添加量为热电池正极粉的5%-60%，热电池正极粉需采用熔盐进行包覆预处理，正极粉采用二硫化铁正极、二硫化钴正极、氯化镍正极或硫化物复合正极，加热粉采用Fe-KClO4或掺Zr混合物，电解质为二元或三元卤化物电解质。一种快速激活热电池复合正极的制备方法，该方法为：将包覆预处理的热电池正极料和加热粉按比例物理混合均匀，并采用粉末压制法成型，制片中嵌入金属丝网作为支撑骨架防止变形，并形成技术丝网络增强导电性。优选的，上述金属丝网需平整嵌入正极层中，金属丝网直径为片径的60%-90%，金属丝选用导电性好、耐腐蚀材质，如铜、镍、银等。优选的，上述当复合正极中加热粉掺入比例超过20%时，可以形成燃烧型正极，取消加热片单独成型（图3所示）或者取消加热片（图4所示）。实施例1：一种快速激活热电池复合正极，其成分百分比为：45%正极材料FeS2，55%加热粉Fe-KClO4，其制备方法如下：将FeS2采用熔盐电解质进行包覆预处理，并将加热粉（Fe-KClO4）按55%的比例进行常温混合，得到复合正极材料；将金属丝网置于模具底部，倒入称量好的复合正极，摊平，倒入称量好的隔膜，摊平，在一定压力下制片。实施例1中制备的正极的电池相比常规装配，激活时间可降低29%，激活时间可达85ms。实施例2：一种快速激活热电池复合正极，其成分百分比为：85%正极材料CoS2，15%加热粉Fe-KClO4，其制备方法如下：将CoS2采用熔盐电解质进行包覆预处理，并将加热粉（Fe-KClO4）按15%的比例进行常温混合，得到复合正极，将加热粉倒入模具摊平，将金属丝网置于加热粉上，倒入称量好的复合正极，摊平，倒入称量好的隔膜，摊平，在一定压力下制片。实施例2中制备的正极的电池相比常规装配，激活时间可降低23%，激活时间可达92ms。实施例3：一种快速激活热电池复合正极，其成分百分比为：95%正极材料FeS2， 5%加热粉Fe-KClO4，其制备方法如下：将FeS2采用熔盐电解质进行包覆预处理，并将加热粉（Fe-KClO4）按5%的比例进行常温混合，得到复合正极材料；将金属丝网置于模具底部，倒入称量好的复合正极，摊平，倒入称量好的隔膜，摊平，在一定压力下制片。实施例3中制备的正极的电池相比常规装配，激活时间可降低32%，激活时间可达82ms。实施例4：一种快速激活热电池复合正极其成分百分比为：40%正极材料CoS2，60%加热粉Fe-KClO4，其制备方法如下：将CoS2采用熔盐电解质进行包覆预处理，并将加热粉（Fe-KClO4）按60%的比例进行常温混合，得到复合正极，将加热粉倒入模具摊平，将金属丝网置于加热粉上，倒入称量好的复合正极，摊平，倒入称量好的隔膜，摊平，在一定压力下制片。实施例4中制备的正极的电池相比常规装配，激活时间可降低26%，激活时间可达88ms。实施例5：一种快速激活热电池复合正极其成分百分比为：80%正极材料CoS2，20%加热粉Fe-KClO4，其制备方法如下：将CoS2采用熔盐电解质进行包覆预处理，并将加热粉（Fe-KClO4）按20%的比例进行常温混合，得到复合正极，将加热粉倒入模具摊平，将金属丝网置于加热粉上，倒入称量好的复合正极，摊平，倒入称量好的隔膜，摊平，在一定压力下制片。实施例5中制备的正极的电池相比常规装配，激活时间可降低21%，激活时间可达95ms。实施例6：一种快速激活热电池复合正极其成分百分比为：65%正极材料CoS2，35%加热粉Fe-KClO4，其制备方法如下：将CoS2采用熔盐电解质进行包覆预处理，并将加热粉（Fe-KClO4）按35%的比例进行常温混合，得到复合正极，将加热粉倒入模具摊平，将金属丝网置于加热粉上，倒入称量好的复合正极，摊平，倒入称量好的隔膜，摊平，在一定压力下制片。实施例6中制备的正极的电池相比常规装配，激活时间可降低35%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速激活热电池复合正极，其特征在于：热电池复合正极中含有加热粉和热电池正极粉，加热粉添加量为热电池正极粉的5%‑60%，热电池正极粉需采用熔盐进行包覆预处理。

【技术特征摘要】
1.一种快速激活热电池复合正极，其特征在于：热电池复合正极中含有加热粉和热电池正极粉，加热粉添加量为热电池正极粉的5%-60%，热电池正极粉需采用熔盐进行包覆预处理。2.根据权利要求1所述的一种快速激活热电池复合正极的制备方法，其特征在于：该方法为：将包覆预处理的热电池正极料和加热粉按比例物理混合均匀，并采用粉末压制法成型，制片中嵌入金属丝网作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启兵，贺焰，石斌，田千秋，张勇，冯勇，吴展强，赵洪楷，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52