一种具有高生产效率的单体热电池制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高生产效率的单体热电池制备方法，该方法首先采用干法工艺制备热电池的正极带、电解质带和负极带，接着按顺序将正极带、电解质带和负极带依次按层叠片组合，然后采用压力装置将叠片组合元件进行压实，得到大面积热电池，最后进行冲压，得到所需形状的单体热电池。本发明专利技术公开的具有高生产效率的单体热电池制备方法，有助于提高单体热电池生产效率，该方法可借用机械设备实现连续生产，自动化程度高，提高了热电池的生产效率以及良品率，降低其成本；通过本发明专利技术的方法可得到具有多种形状的单体热电池。到具有多种形状的单体热电池。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高生产效率的单体热电池制备方法


[0001]本专利技术涉及热电池
，具体涉及一种具有高生产效率的单体热电池制备方法。

技术介绍

[0002]热电池由于贮存时间长且免维护(贮存时间可达20年)、大电流输出能力强(脉冲电流密度最高可达10A cm
‑
2)、工作温度范围宽(
‑
60℃
‑
100℃)、可靠性高等优势广泛应用于国防军事及民事领域。
[0003]目前，单体热电池的制备普遍采用粉末压片法，其具体步骤大致包括：首先在一定直径的圆形模具中倒入负极材料粉，然后采用刮板铺平；然后倒入电解质材料粉，然后再铺平；接着再倒入正极材料粉，再铺平；最后在一定压力下压制成型。
[0004]从上述过程中可以发现，粉末压片法制备热电池的过程操作繁琐，整个制备过程大部分由人工手动操作完成，且每次只能压制一片热电池，生产效率低；且由于粉末压片工艺依赖于模具铺粉和成型，当单元组件(正极、电解质和负极)太薄时，一方面不易铺平，另一方面机械性能无法得到保证，所以难以制备薄型化的单体热电池，若铺制的正极、电解质或负极材料层较薄，则单体热电池成型性和机械性能往往较差，不利于后期的电堆成组；除此之外，在铺粉过程中由于依赖于手动刮板，当模具太大或者是非规则的其它形状 (如半圆形)时操作难度会增加，将进一步造成生产效率和产品良率下降，因此粉末压片法还难以制备非规则形状(如半圆形)的热电池，限制了热电池的体积和形状设计空间。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种具有高生产效率的单体热电池制备方法，该方法有助于提高单体热电池生产效率，该方法可借用机械设备实现连续生产，自动化程度高，提高了热电池的生产效率以及良品率，降低其成本，通过本专利技术的方法可得到具有多种形状的单体热电池。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种具有高生产效率的单体热电池制备方法，所述方法包括：
[0007]S1：采用干法工艺分别制备热电池正极带、热电池电解质带、热电池负极带或者热电池正极
‑
电解质复合带、热电池负极
‑
电解质复合带；
[0008]S2：将步骤S1中的各带状元件按热电池正极带、热电池电解质带和热电池负极带的顺序叠片组合，或者将热电池正极
‑
电解质复合带与负极带叠片组合，或者将正极带和热电池负极
‑
电解质复合带叠片组合；
[0009]S3：将步骤S2所得的叠片组合元件送入压力装置进行压制复合，得到复合元件；
[0010]S4：将步骤S3所得复合元件冲切，得到目标单体热电池。
[0011]优选的，所述热电池负极带的活性材料为LiB合金时不必采用干法工艺制备，直接将 LiB合金作为热电池负极带。
[0012]优选的，所述步骤S1中，热电池正极带、热电池电解质带和热电池负极带的厚度分别为：0.01mm
‑
1mm，0.01mm
‑
0.5mm，0.01mm
‑
0.8mm。
[0013]优选的，所述步骤S2中，各层进行叠片组合时，热电池正极带所在层和热电池负极带所在层的尺寸保持相同并对齐，热电池电解质带所在层尺寸较热电池正极带所在层和热电池负极带所在层的四周各增加1mm
‑
2cm。
[0014]优选的，所述步骤S3中的压力装置为平面压制装置或者辊对辊压力装置。
[0015]优选的，所述平面压制装置，设置其压制压力控制在1
‑
20MPa，压制温度范围控制在 50
‑
200℃，压制时间为10s
‑
200s。
[0016]优选的，所述辊对辊压力装置，设置其辊子转速控制在5
‑
30r/min，压制温度范围控制在50
‑
200℃，辊子间距依次递减，最终施加在片层上的压力范围控制在1
‑
20MPa。
[0017]优选的，所述步骤S4中，采用激光或刀片冲切方式进行冲切。
[0018]优选的，激光冲切方式中，激光功率控制在1kW
‑
200kW，切割速度控制在0.1mm/s
‑ꢀ
10mm/s。
[0019]优选的，刀片切割方式中，下刀速度控制在1mm/s
‑
1000mm/s。
[0020]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的具有高生产效率的单体热电池制备方法，一方面有助于提高单体热电池生产效率，该方法中单体热电池元件的生产以及各元件的复合工艺流程都可借用机械设备实现连续生产，自动化程度高，突破了以往热电池粉末压片工艺一次只能制备一个单体电池的困境，大大提高了热电池的生产效率以及良品率，降低其成本；另一方面有助于实现热电池的薄化及多形状设计，由于该方法中先采用干法工艺制备热电池的各单元组件，不存在现有技术中存在的铺粉不易过薄的问题，因此，通过本专利技术提供的方法可以制备较薄的热电池，且通过对大面积制备的热电池进行切割，可形成具有多种形状的单体热电池。
具体实施方式
[0021]本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本专利技术的原理，应被理解为本专利技术的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本专利技术公开的这些技术启示做出各种不脱离本专利技术实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本专利技术的保护范围内。
[0022]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0023]一种具有高生产效率的单体热电池制备方法，所述方法包括：
[0024]第一步：采用干法工艺分别制备热电池正极带、热电池电解质带、热电池负极带或者热电池正极
‑
电解质复合带、热电池负极
‑
电解质复合带；通过干法工艺制备的热电池正极带、热电池电解质带和热电池负极带(不包括集流体)的厚度分别为：0.01mm
‑
1mm， 0.01mm
‑
0.5mm，0.01mm
‑
0.8mm。
[0025]上述干法工艺是指在制备过程中未使用任何溶剂的粉末电极或电解质片制备工艺。
[0026]上述热电池正极带的活性材料选自二硫化铁(FeS2)、二硫化钴(CoS2)、铁
‑
钴
‑
硫化合物(Fe
x
Co1‑
x
S2，0＜x＜1)、二硫化镍(NiS2)、铁
‑
镍
‑
硫化合物(Fe
‑
Ni
‑
S2)、镍
‑
钴
‑
硫化合物(Ni
‑
Co
‑
S2)、二氯化镍(NiCl2)、二氟化镍(NiF2)、氟化铜(CuF2)、氯化铜 (CuCl2)、氟化铁
(FeF3)、三氯化铁(Fe本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高生产效率的单体热电池制备方法，其特征在于，所述方法包括：S1：采用干法工艺分别制备热电池正极带、热电池电解质带、热电池负极带或热电池正极
‑
电解质复合带、热电池负极
‑
电解质复合带；S2：将步骤S1中的各带状元件按热电池正极带、热电池电解质带和热电池负极带的顺序叠片组合，或者将热电池正极
‑
电解质复合带与负极带叠片组合，或者将正极带和热电池负极
‑
电解质复合带叠片组合；S3：将步骤S2所得的叠片组合元件送压力装置压制复合，得到复合元件；S4：将步骤S3所得复合元件冲切，得到目标单体热电池。2.根据权利要求1所述的具有高生产效率的单体热电池制备方法，其特征在于，所述热电池负极带的活性材料为LiB合金时不必采用干法工艺制备，直接将LiB合金作为热电池负极带。3.根据权利要求1所述的具有高生产效率的单体热电池制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，热电池正极带、热电池电解质带和热电池负极带的厚度分别为：0.01mm
‑
1mm，0.01mm
‑
0.5mm，0.01mm
‑
0.8mm。4.根据权利要求1所述的具有高生产效率的单体热电池制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，各层进行叠片组合时，热电池正极带所在层和热电池负极带所在层的尺寸保持相同并对齐，热电池电解质带所在层尺寸较热电池正极带所在层和热电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢勇，师东辉，崔益秀，刘效疆，王超，曹勇，高晨阳，孟凡明，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：