一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法以及薄型单体热电池技术

本发明专利技术公开了一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法以及薄型单体热电池，属于电池制备技术领域。该方法包括：(1)制备正极熔盐，将正极熔盐喷涂在集电片上，形成正极层；(2)制备电解质熔盐，将电解质熔盐喷涂在正极层上，形成电解质层；(3)制备负极熔盐，将负极熔盐喷涂在电解质层上，形成负极层；或者，将锂硼合金负极片设置在电解质层上；以及(4)在负极层或锂硼合金负极片上设置集电片，压制成型后得薄型单体热电池。本发明专利技术制备方法简单、能够提高电池放电能力和电池稳定性。

A method for preparing thin single cell thermal battery based on molten salt thermal spraying technology and thin single cell thermal battery

The invention discloses a method for preparing a thin single body thermal battery based on molten salt thermal spraying technology, and a thin monomer thermal battery, which belongs to the field of battery preparation technology. The method comprises the following steps: (1) preparation of cathode in molten salt, the molten salt spray on the cathode collector plate, a positive electrode layer; (2) preparation of molten salt electrolyte, the electrolyte molten salt spray on the cathode layer, forming an electrolyte layer; (3) preparing cathode in molten salt, the cathode in molten salt spray on the electrolyte layer, forming a negative electrode layer; or, the negative electrode of lithium boron alloy is provided on the electrolyte layer; and (4) in the cathode layer or lithium boron alloy anode sheet is arranged on the collector plate, after forming a thin single thermal battery. The preparation method of the invention is simple, and the discharge capacity of the battery and the stability of the battery can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法以及薄型单体热电池
本专利技术涉及电池制备
，具体涉及一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法以及薄型单体热电池。
技术介绍
热电池是军事装备中应用最广泛的贮备电池。目前，国内热电池电极片均采用粉末压片工艺制备，大直径的组合极片难以成型，且组合极片不能做的很薄，导致热电池无法小型化。因此，便于工业化实施的薄型单体热电池制造技术，是国防工业亟需解决的一大难题。
技术实现思路
为了解决现有存在的问题，本专利技术的一个目的在于提供一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，以解决现有技术热电池极片成型难并且无法小型化的问题。本发专利技术的另一个目的在于提供一种薄型单体热电池，其制备工艺简单、放电能力强。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，包括：(1)制备正极熔盐，将正极熔盐喷涂在集电片上，形成正极层；(2)制备电解质熔盐，将电解质熔盐喷涂在正极层上，形成电解质层；(3)制备负极熔盐，将负极熔盐喷涂在电解质层上，形成负极层；或者，将锂硼合金负极片设置在电解质层上；以及(4)在负极层或锂硼合金负极片上设置集电片，压制成型后得薄型单体热电池。本专利技术将正极材料、熔盐电解质材料和负极材料通过加热熔融的方式形成可喷涂的熔融体，在将各熔融体依次喷涂在集电片上，形成薄型单体热电池。由于在制备过程中，形成正极层、电解质层和负极层的各材料均为熔融体，其不需要使用粘结剂就可以将各个极层相互融合，从而粘结在一起形成单体热电池。由于本专利技术没有使用粘结剂，因此能够有效避免粘结剂对热电池带来的电池内阻增加、放电能力下降等负面影响，提高了热电池的放电能力。同时，由于本专利技术采用的是热喷涂工艺，因此能够很好的控制每个极层的厚度，可以将热电池做到薄型化、小型化，解决了现有制备工艺无法实现薄型化和电池性能同时兼顾的工艺难题。此外，本专利技术工艺简单、方便，可实现批量生产。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在步骤(1)中制备正极熔盐的具体过程包括：将按质量百分比计的热电池正极材料70-88％、熔盐电解质10-27％和削峰剂1-3％混合，然后加热直至熔融状态，得正极熔盐。本专利技术在正极熔盐中添加了削峰剂，降低了热电池放电初期的电压高峰，有利于电子电路工作稳定性。而现有的浆料涂覆法的浆料中无法添加削峰剂，原因在于浆料中存在水(有机分散剂中也含有极少水分)，水与Li2O削峰剂反应生成LiOH，使其丧失了削峰作用。因此，本专利技术与现有技术相比，其能够通过添加削峰剂来消除电压高峰，提高电池性能的稳定性。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述热电池正极材料为FeS2、CoS2、NiS2、FeCoS2和NiCoS2中的一种或多种组合，削峰剂为Li2O和CaSi粉中的一种或两种组合。本专利技术实施例施用的热电池正极材料为粉体状。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，在步骤(3)中制备负极熔盐的具体过程包括：将按质量百分比计的热电池负极材料80-90％和熔盐电解质10-20％混合，然后加热直至熔融状态，得负极熔盐。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述热电池负极材料为锂硅合金或锂铝合金。本专利技术实施例施用的热电池负极材料为粉体状。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，制备上述正极熔盐、电解质熔盐和负极熔盐采用的熔盐电解质均为KCl-LiCl二元电解质、LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质或LiCl-LiBr-KBr三元低熔点电解质。制备正极熔盐采用的熔盐电解质为KCl-LiCl二元电解质、LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质和LiCl-LiBr-KBr三元低熔点电解质中的任一种。制备电解质熔盐采用的熔盐电解质为KCl-LiCl二元电解质、LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质和LiCl-LiBr-KBr三元低熔点电解质中的任一种。制备负极熔盐采用的熔盐电解质为KCl-LiCl二元电解质、LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质和LiCl-LiBr-KBr三元低熔点电解质中的任一种。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，步骤(1)至步骤(3)中，分别以高压惰性气体为载体喷涂正极熔盐、电解质熔盐和负极熔盐，并且正极熔盐的喷涂速度为400-500cc/s，电解质熔盐的喷涂速度为200-450cc/s，负极熔盐的喷涂速度为300-400cc/s。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中述惰性气体为氩气。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述集电片为铜箔、铝箔、不锈钢片或炭毡。采用上述的方法制备得到的薄型单体热电池。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，上述薄型单体热电池的厚度为200-400μm。本专利技术具有以下有益效果：1)与现有热电池相比，本专利技术的热电池在形成正极层、电解质层和负极层时，均不添加粘结剂，能够明显降低热电池的内阻，提高放电能力。2)本专利技术的正极熔盐中能够添加削峰剂，从而降低热电池放电初期的电压高峰，有利于电子电路工作稳定性，而其他方法如浆料涂覆法，浆料中无法添加削峰剂。3)本专利技术采用依次逐层喷涂制备热电池的正极层、电解质层和负极层，方法更为简单。具体实施方式以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1：本实施例的基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，包括以下步骤：热电池正极熔盐制备：将质量百分含量的FeS285％、KCl-LiCl二元电解质14％、1％Li2O削峰剂，混合均匀，在真空喷涂设备炉中搅拌加热至400℃熔融，形成正极熔盐。热电池电解质熔盐制备：将质量百分含量的KCl-LiCl二元电解质50％、50％MgO混合均匀，在真空喷涂设备炉中搅拌加热至400℃熔融，形成电解质熔盐。MgO是粘结剂，能够防止电解质熔盐熔融后溢流而导致短路，并且使得热电池电解质更加均匀。热电池负极熔盐制备：将质量百分含量的锂硅合金Li-Si80％、KCl-LiCl二元电解质20％混合均匀，在真空喷涂设备炉中搅拌加热至400℃熔融，形成负极熔盐。在真空喷涂设备炉中，以Ar气为载体，将正极熔盐以400cc/s速度喷涂在不锈钢集电片上，其后将电解质熔盐用200cc/s速度在已成形的正极层上叠加喷涂，然后再将负极熔盐以400cc/s速度在电解质层上喷涂，放上另一片不锈钢集电片压制成型得到薄型单体热电池，厚度为400μm。本实施例的薄型单体热电池的放电电流密度为1A/cm2。实施例2：本实施例的基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，包括以下步骤：热电池正极熔盐制备：将质量百分含量的CoS288％、LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质10％、2％Li2O削峰剂，混合均匀，在真空喷涂设备炉中搅拌加热至480℃熔融，形成正极熔盐。热电池电解质熔盐制备：将质量百分含量的LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质60％、40％MgO混合均匀，在真空喷涂设备炉中搅拌加热至480℃熔融，形成电解质熔盐。热电池负极熔盐制备：将质量百分含量的锂铝合金Li-Al80％、LiCl-LiBr-LiF三元全锂电解质20％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，其特征在于，包括：(1)制备正极熔盐，将所述正极熔盐喷涂在集电片上，形成正极层；(2)制备电解质熔盐，将所述电解质熔盐喷涂在所述正极层上，形成电解质层；(3)制备负极熔盐，将所述负极熔盐喷涂在所述电解质层上，形成负极层；或者，将锂硼合金负极片设置在所述电解质层上；以及(4)在所述负极层或所述锂硼合金负极片上设置集电片，压制成型后得薄型单体热电池。

【技术特征摘要】
1.一种基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，其特征在于，包括：(1)制备正极熔盐，将所述正极熔盐喷涂在集电片上，形成正极层；(2)制备电解质熔盐，将所述电解质熔盐喷涂在所述正极层上，形成电解质层；(3)制备负极熔盐，将所述负极熔盐喷涂在所述电解质层上，形成负极层；或者，将锂硼合金负极片设置在所述电解质层上；以及(4)在所述负极层或所述锂硼合金负极片上设置集电片，压制成型后得薄型单体热电池。2.根据权利要求1所述的基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，其特征在于，在步骤(1)中制备所述正极熔盐的具体过程包括：将按质量百分比计的热电池正极材料70-88％、熔盐电解质10-27％和削峰剂1-3％混合，然后加热直至熔融状态，得所述正极熔盐。3.根据权利要求2所述的基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，其特征在于，所述热电池正极材料为FeS2、CoS2、NiS2、FeCoS2和NiCoS2中的一种或多种组合，所述削峰剂为Li2O和CaSi粉中的一种或两种组合。4.根据权利要求1所述的基于熔盐热喷涂技术叠层制备薄型单体热电池的方法，其特征在于，在步骤(3)中制备所述负极熔盐的具体过程包括：将按质量百分比计的热电池负极材料80-90％和熔盐电...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洪波，
申请(专利权)人：四川美嘉豹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51