热电池CoS₂正极材料的配方及处理工艺的制作方法

专利名称：热电池CoS₂正极材料的配方及处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于热电池技术领域，特别是涉及一种热电池正极材料( 的配方及处理工艺。
背景技术：
热电池即热激活电池，它是以熔盐作电解质，利用热源使其熔化而激活的一次贮备电池。在常温下电解质为不导电固体，电池通过撞击火帽或点燃电发火头，引燃电池组内烟火热源，使电池组内温度瞬时升高到450°C 550°C，电解质熔融成高电导的离子导体， 激活热电池组，输出电能。热电池具有比能量和比功率高、使用环境温度宽(一般为_55°C +70°C)、贮存时间长(10 25年)、激活时间短(一般小于1. )、结构紧凑、不受安装方位的影响、良好的力学性能、不需要维护等优点。目前的热电池主要为锂系热电池，一般以过渡金属的硫化物作为正极材料，以锂合金作为负极材料。目前成熟的正极材料主要为1 ，但研究热点集中在( 正极材料。 FeS2在热电池应用中最大的缺点就是其热稳定性较低，一般在550°C时要发生热分解，产生硫蒸汽，硫蒸汽很容易与负极中的锂合金发生放热反应，从而产生更多的热量，致使狗&分解加速，最终导致电池过早失效。而( 的热稳定性较高，可高达650°C以上，这较1 高了近100°C，相当于扩大了热电池的有效工作温区近100°C，这对提高热电池的比能量及工作寿命具有十分重要的意义。( 的电阻率为0.002 Ω ·αιι，远低于1 的17. 7 Ω -cm, 更有利于降低电极的欧姆极化，而且( 为多孔状结构，增加了 ( 的比表面积，有利于降低电化学极化。由于人工合成的( 正极材料表面含有大量的硫单质，高温会产生硫蒸气，使电池内部的气压增大，导致电池的安全性存在问题，因此不能直接用于热电池中，需要经过前期的处理才能作为热电池的正极材料。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热电池( 正极材料的配方及处理工艺， 通过对热电池正极材料二硫化钴( 进行工艺及配方处理，去除其中的杂质，提高其热稳定性，消除热电池激活瞬间出现的高电压，提高输出电压的平稳性，从而改善热电池的安全性和提高活性物质利用率，以克服现有技术存在的高温会产生硫蒸气，使电池内部的气压增大，导致电池的安全性存在问题等不足。本发明的热电池正极材料( 的配方其质量百分比组成为二硫化钴( 为 70. 5% 85%，氧化锂为5% 15%，共熔盐为16% 25%。共熔盐的组成以质量百分比计量为36. 53%的LiBr、12. 05%的LiCl与51. 42%的 KBr的混合，此为低电导率共熔盐的混合。共熔盐的组成以质量百分比计量为0. 68%的LiF、42. 03%的KBr与57. 29%的LiBr 的混合，此为高电导率共熔盐的混合。
共熔盐的组成以质量百分比计量为68. 44%的LiBr、2^i)的LiCl和9. 56%的LiF 的混合，此为三元全锂共熔盐混合。本发明的热电池正极材料( 的配方处理工艺将正极活性物质二硫化钴( 材料放入搪瓷盘中，放入真空干燥箱内进行90°c 250°C高温除水；将除水后的正极活性物质二硫化钴( 材料在惰性气体保护下进行290°C 50(TC高温烧结4h 8h，冷却后过筛，再在正极活性物质二硫化钴( 材料中加入5% 15%的氧化锂，16% 25%的共熔盐混合进行330°C 500°C烧结4h 乩，冷却至室温，碾磨，过80目筛，这样即制成耐高温热电池正极复合材料，装瓶备用。该材料具有较好的热稳定性，可以提高热电池输出电压的平稳性，其中氧化锂起到抑制电池激活瞬间出现高电压的作用，共熔盐对正极活性物进行热保护，在正极活性物质表面形成包覆作用，可以增大电化学反应接触点，从而降低极化。本发明是根据不同的工作情况选用不同的共熔盐配制正极材料，来提高二硫化钴 (CoS2)正极材料性能。低电导共熔盐熔点低、电导率小，适合小电流密度、长寿命热电池；高电导共熔盐熔点低、电导率高，适合中等寿命热电池；三元全锂共熔盐熔点高、电导率高、熔盐中Li含量高，适合大电流、中高功率型热电池。在正极材料中加入共熔盐可以在正极活性物质( 的表面形成包覆作用，由于正极活性物质( 正极活性物质具有多孔性，还可渗透其中，具有较好的抗热冲击能力，共熔盐的加入可以增大正极材料的有效反应面积，减小极化，提高电池的电性能；氧化锂是消除电池激活瞬间出现的高电压，提高了输出电压的平稳性。
具体实施例方式下面给出
具体实施例方式
本发明的配方由下列组成二硫化钴(CoS2) 70% 80%，氧化锂5% 15%，共熔盐15% 25%，各组分按质量百分比。实施例一
一种热电池正极材料的处理工艺及配方组成为将正极活性物质二硫化钴(CoS2)材料放入搪瓷盘中，放入真空干燥箱内进行125°C温度除水。将除水后的正极活性物质二硫化钴(CoS2)材料在惰性气体保护下进行500°C高温烧结他，冷却后过筛，再按二硫化钴(CoS2) 80%,氧化锂5%，共熔盐15%混合，进行500 V高温烧结6h，冷却至室温，碾磨，过80目筛，装瓶备用。其中共熔盐的质量百分比组成为68. 44%的LiBr、22%的LiCl和9. 56%的LiF。实施例二
一种热电池正极材料的处理工艺及配方组成为将正极活性物质二硫化钴(CoS2)材料放入搪瓷盘中，放入真空干燥箱内进行125°C高温除水。将除水后的正极活性物质二硫化钴(CoS2)材料在惰性气体保护下进行500°C高温烧结他，冷却后过筛，再按二硫化钴(CoS2) 73. 5%，氧化锂5. 5%，共熔盐21%混合，进行400°C高温烧结6h，冷却至室温，碾磨，过80目筛，装瓶备用。其中共熔盐的质量百分比组成为36. 53%的LiBr、12. 05%的LiCl与51. 42% 的 KBr。实施例三
一种热电池正极材料的处理工艺及配方组成为将正极活性物质二硫化钴(CoS2)材料放入搪瓷盘中，放入真空干燥箱内进行125°C高温除水。将除水后的正极活性物质二硫化
4钴(CoS2)材料在惰性气体保护下进行500°C高温烧结他，冷却后过筛，再按二硫化钴(CoS2) 75%，氧化锂5%，共熔盐20%混合，进行360°C高温烧结6h，冷却至室温，碾磨，过80目筛，装瓶备用。其中共熔盐的质量百分比组成为0. 68%的LiF、42. 03%的KBr与57. 29%的LiBr。
权利要求
1.一种热电池正极材料( 的配方，其特征在于其质量百分比组成为二硫化钴 CoS2为70. 5% 85%，氧化锂为5% 15%，共熔盐为16% 25%。
2.根据权利要求1所述的热电池正极材料( 的配方，其特征在于共熔盐的组成以质量百分比计量为36. 53%的LiBr、12. 05%的LiCl与51. 42%的KBr的混合。
3.根据权利要求1所述的热电池正极材料( 的配方，其特征在于共熔盐的组成以质量百分比计量为0. 68%的LiF、42. 03%的KBr与57. 29%的LiBr的混合。
4.根据权利要求1所述的热电池正极材料( 的配方，其特征在于共熔盐的组成以质量百分比计量为68. 44%的LiBr、2^i)的LiCl和9. 56%的LiF的混合。
5.一种如权利要求1所述的热电池正极材料( 的配方的处理工艺，其特征在于将正极活性物质二硫化钴( 材料放入搪瓷盘中，放入真空干燥箱内进行90°C 250°C高温除水；将除水后的正极活性物质二硫化钴( 材料在惰性气体保护下进行290°C 500°C 高温烧结4h 他，冷却后过筛，再在正极活性物质二硫化钴( 材料中加入5% 15%的氧化锂，16% 25%的共熔盐混合进行330°C 500°C烧结4h 6h，冷却至室温，碾磨，过80 目筛，即制成耐高温热电池正极复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种热电池CoS2正极材料的配方及处理工艺。其配方的质量百分比组成为二硫化钴CoS2为70.5%～85%，氧化锂为5%～15%，共熔盐为16%～25%。配方处理工艺将正极活性物质二硫化钴CoS2材料放入搪瓷盘中，放入真空干燥箱内进行90℃～250℃高温除水；将除水后的二硫化钴CoS2在惰性气体保护下进行290℃～500℃高温烧结4h～8h，冷却后过筛，再在二硫化钴CoS2中加入5%～15%的氧化锂，16%～25%的共熔盐混合进行330℃～500℃烧结4h～6h，冷却至室温，碾磨，过80目筛，这样即制成耐高温热电池正极复合材料，装瓶备用。本发明能够改善热电池的安全性和提高活性物质利用率。
文档编号H01M4/58GK102544482SQ20101059500
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者万伟华, 吴启兵, 吴展强, 张勇, 赵洪楷, 魏俊华, 龚英韬 申请人:梅岭化工厂