一種帶有中心孔狀薄膜化單體熱電池製備方法與流程

2023-08-02 01:56:41 1

本發明涉及一種具有中心孔狀薄膜化單體熱電池及其製備方法，屬於熱電池製造領域。

背景技術：

熱電池是用本身的加熱系統把不導離子的固態鹽加熱熔融呈離子導體而進入工作狀態的一種熱激活儲備電池。它由電堆、激活機構、引燃條、保溫材料、電池殼等組成，其中電堆是其核心部分，它的性能好壞直接決定了熱電池的性能優劣，電堆由多個單體組成，單體由正極、負極、電解質、集流體及加熱片組成，熱電池具有激活時間短、輸出功率大、比能量高、使用溫度範圍廣、貯存時間長等優點，因而廣泛應用於各種武器中，特別是在大、中口徑炮彈、拋撒彈等中更是得到了廣泛應用，目前急需能滿足大批量、低成本、微小型等要求的新型熱電池，來填補這一需求。

傳統單體熱電池製備主要採用粉末壓制工藝，通過採用人工稱量粉末電極材料，放入模具內壓片，獲得正極片、電解質隔膜片、負極片、與加熱粉一起經檢驗合格後組合成單體電池。也可按照一定的順序將電極材料倒入模具中，一次壓製成型。

單體熱電池傳統的粉壓制工藝存在諸多弊端：

1、單體熱電池厚度在1.5-3.5mm之間，無法解決熱電池微型化問題；

2、傳統的單體熱電池電極材料利用率低，電極材料浪費嚴重；

3、為了防止單體熱電池導通現象，電解質隔膜層較厚，導致熱電池激活時間變長；

4、粉末壓制工藝所得的薄片柔韌性差，成型性差、抗過載衝擊性能差；

5、粉末壓片法製得的正極片在轉移以及裝配時易破碎掉渣，與負極在在裝配電堆時易發生接觸而造成短路，形成熱失控等。

上述粉末壓片工藝十分複雜、工作效率低下，成本高，無法滿足目前大批量的智能武器彈藥的需求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種具有中心孔狀薄膜化單體熱電池及其製備方法，簡化了單體熱電池的製備工藝，製得的單體電池具有體積小、快激活、抗高過載衝擊，電性能穩定等優點，並可有效提高生產效率，降低電池製造成本，具有較好的應用前景。

為解決以上問題，本發明的具體技術方案如下：一種具有中心孔薄膜化單體熱電池製備方法，包括模具本體，首先，在模具本體內從下至上依次放置具有中心孔的集電片、惰性阻流環，然後在阻流環內依次放入負極薄膜片、電解質隔膜片，最後在惰性阻流環上端放入正極薄膜片移動到液壓機下壓製成型。

所述的集電片、負極薄膜片、電解質隔膜片和正極薄膜片均為中孔片式結構。

所述的集電片的材料為鎳片、不鏽鋼片、銅箔或石墨紙。

所述的惰性阻流環由石棉纖維和氧化鎂製備而成，或將石棉紙衝壓製成。

所述的負極薄膜片為超薄li合金薄片。

所述的電解質隔膜片的載體為為為石棉纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維或耐高溫無機纖維紙；所述的電解質隔膜片為二元、三元熔鹽體系，或硝酸鹽、硼酸鹽及其混合物。

所述的正極薄膜片為過渡金屬硫化物、過渡金屬滷化物、過渡金屬氧化物或含氧酸鹽。

所述的集電片和正極薄膜片直徑相等，負極薄膜片和電解質隔膜片直徑相等，集電片的直徑大於負極薄膜片的直徑，所述的惰性阻流環為環形結構，惰性阻流環寬度為集電片與負極薄膜片直徑的差值，惰性阻流環的高度為負極薄膜片和電解質隔膜片的高度之和。

所述的超薄li合金薄片為li-b合金、li-al合金、li-si合金或li-si-sn合金。

本發明帶來的有益效果為：相比於傳統粉末壓制工藝，薄膜化電極能夠滿足成本低、自動化生產條件，大大的提高了生產效率，同時也避免了因手工操作而造成的電池故障，能滿足目前對微型熱電池的大批量的需求；

電極薄膜厚度通常在0.1～0.3mm左右，製得的電堆體積明顯小於粉末壓片法製得的電堆，能滿足目前對熱電池微型化的要求，同時減少了不必要的浪費，縮短了熱電池技激活時間；

電解質隔膜片附著在電解質隔膜片載體上，具有一定的柔韌性，不易掉渣，其抗高過載衝擊性能明顯提高，不易於短路。

簡化了單體熱電池的製備工藝，製得的單體電池具有體積小、快激活、抗高過載衝擊，電性能穩定等優點，並可有效提高生產效率，降低電池製造成本，具有較好的應用前景。

附圖說明

圖1為一種具有中心孔狀薄膜化單體熱電池的層次示意圖。

圖2為一種具有中心孔狀薄膜化單體熱電池剖視圖。

其中，1-集電片，2-惰性阻流環，3-負極薄膜片，4-電解質隔膜片，5-正極薄膜片。

具體實施方式

如圖1所示，一種具有中心孔薄膜化單體熱電池製備方法，包括模具本體，首先，在模具本體內從下至上依次放置具有中心孔的集電片1、惰性阻流環2，其次在惰性阻流環2內部依次放入負極薄膜片及電解質隔膜片，最後在惰性阻流環上端放入正極薄膜片移動到液壓機下壓製成型。（放置順序需要修改）

所述的集電片1、負極薄膜片3、電解質隔膜片4和正極薄膜片5均為中孔片式結構。

所述的集電片1的材料為鎳片、不鏽鋼片、銅箔或石墨紙等。

所述的惰性阻流環流環2由石棉纖維和氧化鎂製備而成，或將石棉紙衝壓製成。

所述的負極薄膜片3為超薄li合金薄片。

所述的電解質隔膜片4的載體為為為石棉纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維或耐高溫無機纖維紙；所述的電解質隔膜片4為二元、三元熔鹽體系，或硝酸鹽、硼酸鹽及其混合物。

所述的正極薄膜片5為過渡金屬硫化物、過渡金屬滷化物、過渡金屬氧化物或含氧酸鹽。

所述的集電片1和正極薄膜片5直徑相等，負極薄膜片3和電解質隔膜片4直徑相等，集電片1的直徑大於負極薄膜片3的直徑，所述的惰性阻流環流環2為環形結構，惰性阻流環流環2寬度為集電片1與負極薄膜片3直徑的差值，惰性阻流環2的高度為負極薄膜片3和電解質隔膜片4的高度之和。

所述的超薄li合金薄片為li-b合金、li-al合金、li-si合金或li-si-sn合金。

在單體電池製造模具底部放入集電片1，再放入惰性阻流環2，將負極薄膜3及電解質隔膜4放入惰性阻流環內，在這個過程中阻流環2不受力，此時負極層應緊貼電解質隔膜，電解質隔膜應與惰性阻流環上沿相平，然後放入正極薄膜片5，最後放入成型壓頭移動模具至成型壓機下壓製成型，將模具翻轉，退模取出單體電池。

以上所述的僅是本發明的優選實施例。應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，也應視為屬於本發明的保護範圍。