一种热电池的高电位材料的制备方法技术

一种热电池的高电位材料的制备方法，属于热电池的高电位正极材料的技术领域。制备步骤如下：1.将锂的含氧酸盐、羰基金属化合物和有机溶剂混合后得到均匀的混合溶液；2.将步骤1得到的混合溶液，放入真空干燥箱内烘干处理后研磨成粉；3.将步骤2中得到的粉末加热完成预处理，得到表面金属包覆的含氧酸盐；4.将步骤3预处理后的材料加热完成高温热处理，随后冷却至室温并研磨成粉，得到所述的热电池的高电位材料。本发明专利技术的高电位材料是利用锂系电极材料进行表面金属包覆的改性高电位正极材料，此高电位正极材料可与卤化物电解质兼容，导电性强、放电电压高、输出容量大、制备成本低廉，具有良好的工业应用价值和应用前景。有良好的工业应用价值和应用前景。有良好的工业应用价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种热电池的高电位材料的制备方法


[0001]本专利技术属于热电池的高电位材料的
，具体涉及一种热电池的高电位正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]热电池是一种贮备电源中的一种，使用固态熔融盐为电解质。固态熔融盐在常温状态下不导电，加热到电解质呈熔融状态时，离子导体开始导电。热电池具有激活速度快，存储时间长，能适用于苛刻的环境下等优点，热电池应用于军事领域，例如炸弹、火箭弹、飞机应急电源等。成为了武器系统的首选电源。
[0003]热电池的应用已逐渐经向小型化和微型化的方向发展，适用于不同的军事武器装备。随着军事领域的不断发展，对热电池的要求越发严格，除安全性和热稳定性等问题，还要求电池具有较高的放电电压和高比容量，工作时间长、良好的导电性。
[0004]当前热电池的高电位正极材料中钴酸锂、钒酸锂、钛酸锂等应用最为广泛，性能较好，技术较为成熟，但其高电位材料存在放电尖峰的问题，钒酸铜与卤化物电解质不兼容，相匹配的四元电解质的制备工艺繁琐，且要求较高，因此不适合工业化生产。本专利技术制备高电位正极材料，进行了表面金属包覆处理，此高电位材料能与卤化物电解质兼容，电化学活性较好，激活速度快，较高的放电电压和比容量，具有良好的热稳定性。表面金属包覆处理，增强了高电位正极材料的导电性，抑制了高电位放电电压，较好的消除了放电尖峰，有高电位稳定的第一放电平台，工艺简便，适合于工业大批量生产，具有很好的应用前景。

技术实现思路

[0005]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种热电池的高电位材料的制备方法，解决传统高电压导电性差，高电位的放电尖峰的问题，实现热电池的高电位及高功率输出，满足热电池微型化、工业化、热稳定性的需求。
[0006]一种热电池的高电位材料的制备方法，步骤如下：
[0007](1)将锂的含氧酸盐、羰基金属化合物和有机溶剂混合后得到均匀的混合溶液；
[0008](2)将步骤(1)得到的混合溶液，放入真空干燥箱内烘干处理后研磨成粉；
[0009](3)将步骤(2)中得到的粉末在150℃～400℃的温度下加热保温完成预处理，得到表面金属包覆的含氧酸盐；
[0010](4)将步骤(3)预处理后的材料在550～600℃温度下加热保温完成高温热处理，随后冷却至室温并研磨成粉。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中的锂的含氧酸盐选自钒酸锂、钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂、铬酸锂中的一种；羰基金属化合物选自羰基钼，羰基锡，羰基镍，羰基钴中的一种；有机溶剂选自无水乙醇、氯仿、四氯化碳、苯中的一种。
[0012]进一步地，所述步骤(2)中的烘干温度为90～120℃，烘干时间为30～60min。
[0013]进一步地，所述步骤(3)预处理是在通有氩气的管式炉内进行，加热时间为3～5h。
[0014]进一步地，所述步骤(4)中的高温热处理是在通有氩气的管式炉内进行，加热时间为6～8h。
[0015]进一步地，所述步骤(4)制备的高电位正极材料比容量在截止到放电电压的80％时的范围为130mAh/g～160mAh/g；初始放电电压范围为2.50～2.56V，具有高电位和高比容量。
[0016]本专利技术另一方面提供一种热电池的正极材料，基于上述方法制备而成。
[0017]在相对湿度1％的干燥气体保护下，采用电极压片机以10MPa对步骤(4)中的得到的粉末进行平压制得正极片。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术中制备的一种热电池的高电位正极材料，解决了单体电池放电电压低，比容量小、高电位单体电池的导电性差、高电位的放电尖峰消除的问题。本专利技术制得的高电位阴极活性物质，不与电解质发生副反应，初始电压达2.50V以上，稳定性强。利用表面金属包覆处理，增强了离子之间的流动性，消除高电位的放电尖峰，对高电位正极材料起到良好的保护作用，使放电平台具有更强的稳定性；短时间不稳定的高电位放电电压能够达到2.6V～3.0V，进而提升了电池的导电性能，提高了热稳定性，延长了第一平台的放电时间。热电池的高电位正极材料制备工艺简单，适合于工业化生产。对于高电压、高比功率的热电池的研究具有重要意义。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备的正极单体电池比容量放电图；
[0020]图2为实施例2制备的正极单体电池比容量放电图；
[0021]图3为实施例3制备的正极单体电池比容量放电图；
[0022]图4为实施例4制备的正极单体电池比容量放电图；
[0023]图5为实施例5制备的正极单体电池比容量放电图；
[0024]图6为实施例6制备的正极单体电池比容量放电图；
[0025]图7为实施例7制备的正极单体电池比容量放电图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。
[0027]实施例1
[0028](1)称取1g钒酸锂、0.05g六羰基锡，按二者的总质量与无水乙醇的质量比为1：25混合后，得到均匀混合的溶液；
[0029](2)将步骤(1)得到的混合溶液放入90℃的真空干燥箱内，烘干1h后研磨成粉；
[0030](3)将步骤(2)中得到的粉末进行预处理，将粉末转移至380℃管式炉内，加热3h，得到表面金属包覆的钒酸锂；
[0031](4)将步骤(3)中预处理后得到的材料进行高温热处理，将材料转移至550℃的管式炉内，加热6h后冷却至室温并研磨成粉。
[0032]在相对湿度1％的干燥气体保护下，采用电极压片机以10MPa对步骤(4)中的得到
的粉末进行平压制得正极片，再以12MPa将LiB合金与三元全锂电解质粉末压成片，两个电极片叠放顺序为正极
‑
电解质
‑
负极组成电池。将单体电池转移至特定的测试模具中，放入设定好温度通有氩气的管式炉内，以保持炉内温度恒定确保测试结果不受外界因素影响。将测试装置连接至LAND
‑
CT2001A电池测试系统，进行单体电池的放电性能测试。
[0033]图1为未加入羰基金属化合物与加入羰基金属化合物进行表面包覆处理的正极材料单体电池比容量放电图，曲线A为未加Sn(CO)6的正极，曲线B为加入Sn(CO)6的表面金属化处理的正极，放电电流密度为100mA/cm2，测试结果显示，加入Sn(CO)6的表面金属化处理的单体电池放电性能明显优于未加入Sn(CO)6的正极的单体电池，曲线A的正极的单体电池的初始放电电压为3.0447V，截止电压2V，具有19分钟的放电时间，B曲线的正极的单体电池的初始放电电压为2.5081V，截止电压2V，具有11分钟的放电时间，加入Sn(CO)6表面金属化处理生成的LiV
2.85
Sn
0.15
O8正极的单体电池的比容量为13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电池的高电位材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将锂的含氧酸盐、羰基金属化合物和有机溶剂混合后，得到均匀混合的溶液；(2)将步骤(1)得到的混合溶液，放入真空干燥箱内烘干处理后研磨成粉；(3)将步骤(2)中得到的粉末在150℃～400℃温度下加热保温完成预处理，得到表面金属包覆的含氧酸盐；(4)将步骤(3)预处理后的材料在550～600℃温度下加热保温完成高温热处理，随后冷却至室温并研磨成粉。2.如权利要求1中所述一种热电池的高电位材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，锂的含氧酸盐选自钒酸锂、钴酸锂、锰酸锂、钛酸锂、铬酸锂中的一种。3.如权利要求1中所述一种热电池的高电位材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，羰基金属化合物选自羰基钼、羰基锡、羰基镍、羰基钴中的一种。4.如权利要求1中所述一种热电池的高电位材料制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，锂的含氧酸盐与羰基金属化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少华，杨倩，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：