一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其中，包括：步骤1：采用含结晶水的NiCl2

【技术实现步骤摘要】
一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法


[0001]本专利技术属于材料化学领域，尤其涉及一种新型热电池用氯化镍正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]传统的锂合金—金属二硫化物电化学体系具有电压平稳、比功率高、比能量大、机械强度高等特点，在热电池中的应用最为广泛。但是该类体系单元电池电压较低(2v左右)，大电流放电时阴极容易极化，而且热稳定性不好(FeS2约分解温度为550℃左右，CoS2分解温度约为650℃左右)，高温工作时容量损失较大。同时，放电初期具有初始电压尖峰等不足。因此，寻找放电能力与锂合金阳极相匹配、热稳定性好且分解温度高的正极材料是一直追求的目标。
[0003]与二硫化铁正极相比，氯化镍作为锂热电池正极材料具有理论容量高、放电电流密度大、电极电位正(单体电池电压达2.6V)等优点，是一种较为理想的与锂合金阳极的优良性能相匹配的正极材料。
[0004]但是，传统氯化镍正极电池也存在以下问题亟待解决：
[0005]1)氯化镍在未进行高温或升华处理之前结构紧密，比表面积很小，电化学性能很差。为了改善其性能，必须进行升华处理，使其结构疏松，比表面积大，但升华温度较高，需要设计专用设备，设备复杂，操作困难，同时经过升华处理后的氯化镍粉料成型性也变差；
[0006]2)氯化镍本身的导电性差，电化学活性差，使其热电池的激活时间较长，电压有一定的滞后，必须在制备过程中添加导电剂，用以增强正极导电性，减小极化并改善其电压滞后的现象。氯化镍正极常用的导电剂为石墨和羰基镍粉，其中石墨的加入会降低氯化镍正极粉料的成型性，影响单体电池强度，而羰基镍粉只有当添加量为20％时才会有明显效果，但羰基镍粉添加比例过高会导致电池容量严重减小，并且羰基镍粉有剧毒，实际应用时存在很大安全隐患，不符合绿色化学生产要求；
[0007]3)氯化镍电池高温工作时易发生溢流，引发电池短路，严重缩短电池寿命。以上这些问题，制约了其在热电池中的应用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法，用于解决上述现有技术的问题。
[0009]本专利技术一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其中，包括：步骤1：采用含结晶水的NiCl2
·
6H2O为初始原料,经过鼓风干燥和真空干燥,粉碎处理后得到黄色无水氯化镍粉末；步骤2：将熔盐电解质进行真空干燥处理；步骤3：根据氯化镍正极材料中氯化镍和熔盐电解质质量比，分别称取无水氯化镍粉末和干燥处理后的熔盐电解质，混合均匀并于马弗炉中450～650℃熔融2～3h，冷却至室温后，粉碎机粉碎，获得氯化镍正极前驱体；步骤4：依据正极材料中氯化镍、熔盐电解质和氧化铝的质量百分比，分别称取前驱体粉末和纳米
氧化铝，并混合均匀，置于马弗炉中450～650℃熔融2～3h；步骤5：熔融后所得的混合物冷却至室温后于粉碎机中粉碎，真空干燥，获得所述正极材料。
[0010]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，制备环境为露点不大于
‑
32℃。
[0011]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，正极材料包含质量百分比的组份为：50％～80％氯化镍，10％～40％熔盐电解质，10％～30％氧化铝。
[0012]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，氯化镍为经过脱水处理的无水氯化镍。
[0013]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，熔盐电解质体系为：LiF
‑
LiCl
‑
LiBr共熔盐体系或LiCl
‑
KCl共熔盐体系。
[0014]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，LiF
‑
LiCl
‑
LiBr共熔盐体系中，包含质量百分比的组份为：9.6％LiF
‑
22.0％LiCl
‑
68.4％LiBr；LiCl
‑
KCl共熔盐体系中，包含质量百分比的组份为：45.0％LiCl
‑
55.0％KCl。
[0015]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，氧化铝为纳米氧化铝。
[0016]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，纳米氧化铝为γ相氧化铝，粒径为10～50nm,比表面积为180～250m2/g，纯度＞99.99％。
[0017]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，以LiF
‑
LiCl
‑
LiBr熔盐电解质和电解质粘合剂氧化镁的混合物为隔离层，以LiB合金为单体电池负极，压制单体电池。
[0018]根据本专利技术的新型热电池用氯化镍正极的制备方法的一实施例，其中，以LiCl
‑
KCl熔盐电解质和电解质粘合剂氧化镁的混合物为隔离层，以LiSi合金为单体电池负极，压制单体电池。
[0019]本专利技术提供了一种热电池用氯化镍正极的制备方法，该制备方法去除了传统工艺中复杂困难的升华工艺，且无需额外添加导电剂和去极剂就可以达到增强正极导电性，减小极化并改善其电压滞后的目的。同时有效解决了氯化镍电池高温放电时易发生溢流的问题。该制备方法制备的正极具有电压高、导电性好、成型性好等特点，制备方法具有工艺过程简单，无需升华，无需添加导电剂和去极剂，无需复杂后处理、适合工业化大规模生产的特点。
附图说明
[0020]无
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0022]为了达到上述公知技术中存在的技术问题，提供了一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法，该正极材料包含以下质量百分比的组份：50％～80％氯化镍，10％～40％熔盐
电解质，10％～30％氧化铝。
[0023]氯化镍为经过脱水处理的无水氯化镍。
[0024]熔盐电解质体系为：LiF
‑
LiCl
‑
LiBr共熔盐体系或LiCl
‑
KCl共熔盐体系。
[0025]LiF
‑
LiCl
‑
LiBr共熔盐体系中，包含以下质量百分比的组份：9.6％LiF
‑
22.0％LiCl
‑
68.4％LiBr；LiCl
‑
KCl共熔盐体系中，包含以下质量百分比的组份：45.0％LiCl
‑
55.0％KCl。
[0026]氧化铝为纳米氧化铝。
[0027]纳米氧化铝为γ相氧化铝，粒径为10～50nm,比表面积为180～250m2/g，纯度＞99.99％。
[0028]本专利技术还提供了一种根据热电池用氯化镍正极材料的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：采用含结晶水的NiCl2
·
6H2O为初始原料,经过鼓风干燥和真空干燥,粉碎处理后得到黄色无水氯化镍粉末；步骤2：将熔盐电解质进行真空干燥处理；步骤3：根据氯化镍正极材料中氯化镍和熔盐电解质质量比，分别称取无水氯化镍粉末和干燥处理后的熔盐电解质，混合均匀并于马弗炉中450～650℃熔融2～3h，冷却至室温后，粉碎机粉碎，获得氯化镍正极前驱体；步骤4：依据正极材料中氯化镍、熔盐电解质和氧化铝的质量百分比，分别称取前驱体粉末和纳米氧化铝，并混合均匀，置于马弗炉中450～650℃熔融2～3h；步骤5：熔融后所得的混合物冷却至室温后于粉碎机中粉碎，真空干燥，获得所述正极材料。2.如权利要求1所述的新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其特征在于，制备环境为露点不大于
‑
32℃。3.如权利要求1所述的新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其特征在于，正极材料包含质量百分比的组份为：50％～80％氯化镍，10％～40％熔盐电解质，10％～30％氧化铝。4.如权利要求1所述的新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其特征在于，所述的氯化镍为经过脱水处理的无水氯化镍。5.如权利要求1所述的新型热电池用氯化镍正极的制备方法，其特征在于，所述的熔盐电解质体系为：LiF
‑
LiCl
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LiBr共熔盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆静，张成刚，孙婷，康二维，刘岁鹏，孙现忠，张春潮，
申请(专利权)人：北方特种能源集团有限公司西安庆华公司，
类型：发明
国别省市：