【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热电池，尤其涉及一种包含热障涂层的复合热电池外壳及其制备方法。
技术介绍
1、热电池是一种以高温熔融盐作为电解质放热激活一次储备电源，具有较高的比能量、比功率，能够大功率放电，且由于热电池电解质在室温下是不导电的固态，储存寿命长达十多年，因此被广泛应用于导弹、鱼雷和智慧弹药等军工领域。
2、现阶段，对热电池服役寿命的要求越来越高，热电池的工作时间直接影响导弹、鱼雷等武器装备的打击距离。热电池服役寿命耗尽主要有两种方式:1.电池内部活性物质耗尽；2.电池热量耗尽，熔融电解质重新变为固态不再导电。从电池材料设计的角度讲热电池通常能够保证活性物质充裕，但仅依靠石棉围衬等传统保温材料维持电池热量难以满足热电池长时效工作需求。
3、钛合金材料具有比强度高、密度小、耐热性和耐腐蚀性好等特点，是热电池结构的首选材料；其中热电池壳采用的材料即多为钛合金材质。热电池的结构设计要尽可能的使电堆温度长时间维持在电解质的熔点以上，以保证电解质处于导电性好的熔融状态。本专利技术的专利技术人研究发现，在热电池钛合金外壳的内外表面以等离子喷涂的手段制备一层热障涂层，能够提升热电池外壳的保温隔热能力，进一步提升热电池的服役寿命。
4、针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是，本专利技术提供一种包含热障涂层的复合热电池外壳及其制备方法，提升热电池电池壳的保温隔热能力，以充分发挥热电池材料的容量，并且提升热电池服役寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针
2、第一方面，本专利技术提供一种包含热障涂层的复合热电池外壳，包括由金属材质制成的电池壳和热障涂层，所述热障涂层包含粘结层和陶瓷层，所述粘结层喷涂于电池壳外壁处和外底部，所述陶瓷层喷涂于粘结层上方。
3、可选的，所述陶瓷层采用陶瓷粉末材料制备，所述陶瓷粉末材料按照质量百分比，包含以下组分：
4、y2o3：8wt.％；zro2：82％-87wt.％；ceo2:5-10wt.％。
5、可选的，所述ceo2是由8ysz和ceysz两种粉末的混合制成，8ysz和ceysz两种粉末的混合质量比例范围为1:1-1:3，8ysz和ceysz两种粉末在三维运动混合机中混合1-6小时制得；
6、所述8ysz粉末由8wt.％纳米y2o3和92wt.％纳米zro2粉末经过喷雾造粒法制得；
7、所述ceysz由8wt.％y2o3、20wt.％ceo2和72wt.％zro2经过喷雾造粒法制得。
8、可选的，所述粘结层采用合金粉末材料制备，所述合金粉末材料按照质量百分比，包含以下组分：
9、ni：44.4-50.6wt.％；co：23wt.％-25wt.％；cr:20wt.-22wt.％；al：6wt.-8wt.％；y:0.4wt.％-0.6wt.％。
10、可选的，所述合金粉末材料和所述陶瓷粉末材料的粒度范围均为15-45μm的球形粉。
11、用于热电池的所述外壳为钛合金材质，当热障涂层的热膨胀系数与钛合金的热膨胀系数不匹配时，热电池在高温工作环境下，盖板与热障涂层之间产生热膨胀应力，危害涂层寿命；当热障涂层的原材料采用上述组分时，陶瓷层的热膨胀系数与钛合金的热膨胀系数的匹配度较高，高温下产生热膨胀应力较小，不易发生破坏。进一步的，专利技术人发现将稀土氧化物ceo2添加到传统的ysz热障涂层材料中可以有效降低涂层的热导率，但过量的ceo2添加会降低热障涂层的熔点，提升涂层的致密度，导致隔热能力下降，并且过量的ceo2添加会削弱ysz的离子键，增大晶格常数进而提高该材料体系的热膨胀系数。
12、第二方面，本专利技术提供一种包含热障涂层的复合热电池外壳的制备方法，所述粘结层和陶瓷层采用等离子喷涂手段制备，
13、具体包括以下步骤：
14、称取金属材料和陶瓷材料的制备原料粉体，经过喷雾造粒制得nicocraly粉末、ysz粉末和ceysz粉末；
15、将团聚好的ceysz粉末和ysz粉末按照1:1-1:3的混合质量比例范围在在三维运动混合机中混合1-6小时，制备出成分均匀的不同ceo2含量的混合粉末；
16、在喷涂之前先用丙酮对电池壳进行除油，并在清洗烘干后进行喷砂处理，对喷砂处理后的电池壳进行预热处理，预热温度400-600℃；
17、喷涂工艺参数如下：
18、所述粘结层喷涂功率为45kw，喷涂距离为110mm，氩气流速为38l·min-1，氦气流速为14l·min-1，电流为470a，送粉速度为20g.min-1。
19、所述陶瓷层喷涂功率为45kw，喷涂距离为110mm，氩气流速为38l·min-1，氦气流速为14l·min-1，电流为470a，送粉速度为20g.min-1。
20、可选的，对喷砂处理后的电池壳进行预热处理，预热温度400-600℃。
21、可选的，所述粘结层喷涂厚度为50-150μm，所述陶瓷层喷涂厚度为200-300μm。
22、第三方面，本专利技术提供一种热电池盖，所述热电池盖采用以上所述的热电池外壳材料或热电池外壳的制备方法所制备的热电池复合外壳。
23、第四方面，本专利技术提供一种热电池壳，所述热电池壳采用以上所述的热电池外壳材料或热电池外壳的制备方法所制备的热电池复合外壳。
24、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益的技术效果：
25、本专利技术制备的陶瓷层厚度不同的热电池复合外壳的热障涂层结合强度不同，采用本专利技术的陶瓷层厚度的热电池复合外壳的热障涂层结合强度较高，具有良好的涂层喷涂质量。
26、本专利技术制备的热障涂层，通过陶瓷层的热膨胀系数与钛合金的热膨胀系数的匹配度较高，高温下产生热膨胀应力较小，不易发生破坏。进一步的，通过稀土氧化物ceo2添加到传统的ysz热障涂层材料中可以有效降涂层的热导率。
27、本专利技术的复合热电池外壳结构采用陶瓷材料热障涂层作为保温隔热涂层，与传统热电池壳结构相比，其对于热电池电堆的保温隔热能力明显提升，使热电池具有出色的服役寿命。
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1.一种包含热障涂层的复合热电池外壳，包括由金属材质制成的电池壳和热障涂层，所述热障涂层包含粘结层和陶瓷层，其特征在于：所述粘结层喷涂于电池壳外壁处和外底部，所述陶瓷层喷涂于粘结层上方。
2.根据权利要求1所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述陶瓷层采用陶瓷粉末材料制备，所述陶瓷粉末材料按照质量百分比，包含以下组分：
3.根据权利要求2所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述CeO2是由8YSZ和CeYSZ两种粉末的混合制成，8YSZ和CeYSZ两种粉末的混合质量比例范围为1:1-1:3，8YSZ和CeYSZ两种粉末在三维运动混合机中混合1-6小时制得；
4.根据权利要求2所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述粘结层采用合金粉末材料制备，所述合金粉末材料按照质量百分比，包含以下组分：
5.根据权利要求4所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述合金粉末材料和所述陶瓷粉末材料的粒度范围均为15-45μm的球形粉。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种包含热
7.根据权利要求6所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳的制备方法，其特征在于，对喷砂处理后的电池壳进行预热处理，预热温度400-600℃。
8.根据权利要求6所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳的制备方法，其特征在于，所述粘结层喷涂厚度为50-150μm，所述陶瓷层喷涂厚度为200-300μm。
9.一种热电池盖，其特征在于，所述热电池盖采用如权利要求1-8中任意一项所述的热电池外壳材料或热电池外壳的制备方法所制备的热电池复合外壳。
10.一种热电池壳，其特征在于：所述热电池壳采用如权利要求1-8中任意一项所述的热电池外壳材料或热电池外壳的制备方法所制备的热电池复合外壳。
...【技术特征摘要】
1.一种包含热障涂层的复合热电池外壳，包括由金属材质制成的电池壳和热障涂层，所述热障涂层包含粘结层和陶瓷层，其特征在于：所述粘结层喷涂于电池壳外壁处和外底部，所述陶瓷层喷涂于粘结层上方。
2.根据权利要求1所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述陶瓷层采用陶瓷粉末材料制备，所述陶瓷粉末材料按照质量百分比，包含以下组分：
3.根据权利要求2所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述ceo2是由8ysz和ceysz两种粉末的混合制成，8ysz和ceysz两种粉末的混合质量比例范围为1:1-1:3，8ysz和ceysz两种粉末在三维运动混合机中混合1-6小时制得；
4.根据权利要求2所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所述粘结层采用合金粉末材料制备，所述合金粉末材料按照质量百分比，包含以下组分：
5.根据权利要求4所述的一种包含热障涂层的复合热电池外壳，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔令晨，李伟，张梦起，邢永慧，李清馨，白鑫涛，赵亚旭，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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