无峰值电压的热电池组制造技术

一种以二硫化铁作正极活性物质，无峰值电压的热电池组。利用减缓高温热冲击对单体热电池的作用，以控制热电池组峰值电压值的原理，在热电池组的电池堆的正、负极引流片和端加热片之间附加高温隔热片，或在电池堆内部的正极片和加热片之间、负极集流片和加热片之间附加高温隔热片，然后用连接片把相邻的两只单体热电池电连接起来。在热电池点火激活时，使一只或几只单体热电池滞后进入工作状态，并通过调节高温隔热片的材料和厚度。控制滞后时间长短以完全消除热电池组的峰值电压。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以二硫化铁作正极活性物质、无峰值电压的热电池组。热电池组，特别是以二硫化铁作正极活性物质的热电池组放电开始时，在放电电压-时间曲线上，总有一段时间长短不等、超过平衡电压1伏至数伏的电压尖峰，人们称这段电压为峰值电压。峰值电压是热电池的一大缺点，它大大降低了电极材料的利用率，丧失了Li(Si)/FeS2热电池能量密度高的优势。不压低或消除峰值电压，热电池就不宜于在输入电压精度要求高的设备上应用。为此，文献(见S.C.Levy“FeS2热电池不规则峰值电压的研究”)(SAND79-0090).(J.Q.Searcy“热电池中FeS2阴极的某些副反应及起始电压瞬变的研究”)(SAND80-2341)记载的压低峰值电压的方法有正极料中添加负电位较高的物质，如镁粉、锌粉，用粒度较大的二硫化铁粉压制正极片，用氢氟酸洗涤二硫化铁粉末。采取上述措施后，Li(Si)/FeS2热电池的放电峰值电压多少有些降低，但不能完全消除。U.S.Patent Application6-872，718提出的改善Li/FeS2热电池放电电压平稳性的方法，也未能完全消除热电池放电初始时的电压尖峰。本专利技术的目的是提供一种以二硫化铁作正极活性物质、无峰值电压的热电池组。本专利技术的特征是减缓高温热冲击对单体热电池的作用，控制热电池组的峰值电压。热电池由端加热片、添加3%(wt)CaSi2的二硫化铁正极、锂(硅)合金负极、隔膜、不锈钢负极集流片和安放在两只单体热电池之间的加热片堆叠构成，本专利技术的特征是在热电池组的电池堆的正、负极引流片和端加热片之间，或在电池堆内部的正极片和加热片之间、负极集流片和加热片之间附加高温隔热片、然后用连接片把相邻的两只单体热电池电连接起来，减缓电池点火激活时产生的高温热冲击，使一只或几只单体热电池滞后进入工作状态，通过调节高温隔热片的材料厚度，来控制滞后时间长短、消除峰值电压。本专利技术的优点是对任一热电池体系，在不涉及原有电池制造工艺的情况下，采用附加高温隔热片的方法来消除热电池组的峰值电压，只需调节高温隔热片的材料、厚度和被隔离的单体热电池个数，方法简便，同时还显著地提高了热电池的使用比能量和放电电压的平稳度。下面结合附图及实施例来进一步阐述本专利技术的特征和优点。附图说明图1-引流片外侧没有附加高温隔热片的热电池组电池堆剖视图;图1a-引流片外侧没有附加高温隔热片的热电池组恒电流放电曲线;图2-负极引流片外侧附加高温隔热片的热电池组电池堆剖视图;图2a-负极引流片外侧附加高温隔热片的热电池组恒电流放电曲线;图3-正、负极引流片外侧都附加高温隔热片的热电池组电池堆剖视图;图3a-正、负极引流片外侧都附加高温隔热片的热电池组恒电流放电曲线;图4-热电池组电池堆内部，正极与加热片间附加高温隔热片后用连接片电连接的热电池组电池堆剖视图;图1表示一个工作电压为28±2.8V的片状结构的常规热电池组。其正极引流片(2)和负极引流片(6)外侧都直接和端加热片(1)接触，正、负极引流片内侧分别与正极片(3)和负极片(5)接触。由正极片(3)、隔膜片(4)、负极片(5)和单体加热片(9)组成一个单体热电池。由十五个单体热电池堆叠串联组成28V的电池堆，在电池堆周围包裸上隔热材料，两端垫上隔热块，装在电池壳中，把电池盖和壳焊接在一起，构成热电池组产品。该热电池组以433mA/cm2电流密度放电时，其放电曲线见图1a。放电峰值电压达32.5V，放电截至25.2V的工作时间为115秒。图2表示的电池堆和图1的基本相同，区别就在负极引流片(6)外侧附加了0.6mm厚的石棉纸片或酸铝纤维毡(7)，使加热片不与负极引流片直接接触，即对负极引流片内侧的单体热电池减缓高温热冲击。该热电池组以433mA/cm2电流密度放电，放电曲线见图2a。此时起始电压仅为29.8V，峰值电压消失，截止25.2V的放电时间为140秒。图3表示的电池堆和图2基本相同，差别仅是在正极引流片(2)和负极引流片(6)外侧都附加了0.6mm厚的石棉纸片或硅酸铝纤维毡(7)，使正、负极引流片内侧各有一个单体热电池减缓高温热冲击。该电池同样以433mA/cm2电流密度放电，放电曲线见图3a。此时不仅消除了峰值电压，且比平稳电压还略稍低些，起始电压为29.2V，截至25.2V放电时间为135秒。图4为在电池堆内部，正极片(3)和单体加热片(9)之间，或负极集流片(8)和单体加热片(9)之间附加高温隔热片(7)后，再用连接片(10)把相邻的两个单体热电池进行电连接后组成的电池堆，同样可以达到减缓高温热冲击，消除峰值的电压的目的。把消除了峰值电压和没有消除峰值电压的热电池组相比，前者的使用比能量比后者可提高30%以上。上述的高温隔热片材料，除石棉纸、硅酸铝纤维毡外，也可用明克(Mink)隔热片，耐550℃以上高温的玻璃纤维毡和隔热涂料以及能与热电池工作和贮存相容的材料。随热电池体系(如锂合金/二硫化铁、锂合金/二氯化铜、钙/铬酸钙)的不同，电池结构(如片型和杯型)的不同，电极、隔膜和加热片的配方与设计(如材料的粒度、含量、添加剂含量、片子的厚度)的不同，以及电池组放电率的不同，热电池峰值电压的高度和持续时间也各不相同，要消除不同的热电池的峰值电压，在正极引流片和端加热片之间、或负极引流片和端加热片之间、或电池堆内部的正极片和加热片之间、负极集流片和加热片之间所附加的高温隔热片的厚度也不相同。例如，放电电流密度为400mA/cm2的锂(硅)/二硫化铁热电池，当采用300目的二硫化铁(不添加3%CaSi2)制造正极片时，在正、负极引流片和端加热片之间各附加0.9mm厚的石棉纸片或硅酸铝纤维毡片才能消除峰值电压;当采用100目的二硫化铁(不添加3%CaSi2)制造正极片时，在正、负极引流片和端加热片之间各附加0.6mm厚的石棉纸片或硅酸铝纤维毡片就能完全消除峰值电压;当采用100目的二硫化铁(添加3%CaSi2)制造正极片时，在正、负极引流片和端加热片之间各附加0.3mm厚的石棉纸片或硅酸铝纤维毡片就能完全消除峰值电压。权利要求1.一种用二硫化铁作正极活性物质、无峰值电压的热电池组，由端加热片、添加3%(wt)CaSi2的二硫化铁正极、锂(硅)合金负极、隔膜片、不锈钢负极集流片和安放在两只单体热电池之间的加热片堆叠而成，本专利技术的特征是在热电池组的电池堆的正、负极引流片和端加热片之间，或在电池堆内部的正极片和加热片之间、负极集流片和加热片之间附加高温隔热片，然后用连接片把相邻的两只单体热电池电连接起来。2.根据权利要求1所述的热电池组，其特征是高温隔热片的材料为石棉纸、硅酸铝纤维毡、玻璃纤维毡、及高温隔热涂料。3.根据权利要求1或2所述的热电池组，其特征是高温隔热片的厚度为0.1～1.0mm。全文摘要一种以二硫化铁作正极活性物质，无峰值电压的热电池组。利用减缓高温热冲击对单体热电池的作用，以控制热电池组峰值电压值的原理，在热电池组的电池堆的正.负极引流片和端加热片之间附加高温隔热片，或在电池堆内部的正极片和加热片之间、负极集流片和加热片之间附加高温隔热片，然后用连接片把相邻的两只单体热电池电连接起来。在热电池点火激活时，使一只或几只单体热电池滞后进入工作状态，并通过调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用二硫化铁作正极活性物质、无峰值电压的热电池组，由端加热片、添加３％（ｗｔ）ＣａＳｉ↓［２］的二硫化铁正极、锂（硅）合金负极、隔膜片、不锈钢负极集流片和安放在两只单体热电池之间的加热片堆叠而成，本专利技术的特征是在热电池组的电池堆的正、负极引流片和端加热片之间，或在电池堆内部的正极片和加热片之间、负极集流片和加热片之间附加高温隔热片，然后用连接片把相邻的两只单体热电池电连接起来。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家瑞，李永蓁，汪永寿，
申请(专利权)人：国营梅岭化工厂，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]