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高品质热电池正极材料制备技术

1082   编辑:北方有色网   来源:沈阳化工大学  
2024-08-30 16:55:00
成果简介:

热电池由基片、正极、负极、电解质、加热系统及保温材料组成,其正极材料电化学性能优劣直接影响热电池的稳定性和可靠性,研究新型正极材料是当今国内外能源材料领域热点之一。已经商业化的热电池正极材料为 FeS2,但该材料电导率低、热稳定性差,分解温度仅为500℃,尤其在高过载和开路搁置等条件下,严重影响了热电池的放电性能。CoS2具有电阻率低,其电阻率为0.002Ω·cm,远低于 FeS2的17.7Ω·cm,降低了电池的欧姆极化;化学稳定性好,高温时不与低共熔盐电解质发生反应;分解温度高约650℃是长寿命热电池理想正极材料。可见 CoS2将成为替代 FeS2制备大功率长寿命热电池的新型正极材料。本技术研究了热电池 CoS2正极材料的制备工艺,获得八面体结构 CoS2粒子自主知识产权的发明专利,其电化学性能得到极大提高,长寿命 LiSi-CoS2热电池有着日益扩大的市场发展空间。



研发背景

热电池是当前应用最为广泛的军用一次电池,在战斗机紧急救生电源,激光制导炸弹,海军声纳浮标电源,以及其它各类导弹、炮弹等武器系统上得到了广泛应用,面对国防科技与各类武器系统的飞速发展,使得这些系统所用电源也面临新的挑战,对热电池的能量密度的要求尤其迫切。

作用原理

当外界给出激活信号后(通常是电流信号或压力信号),热电池内部的一种小型雷管点火器爆炸,引燃高速导火索,导火索依次引燃各个单体热电池中附带的引燃材料(通常为Fe-KClO4)和热电池中独立附带的补充加热层。此时热电池内部温度可瞬间升高至 400℃,电解质开始熔化,热电池内阻由固体电解质时的兆欧级迅速下降至熔融电解质时的 1Ω 以下,热电池开路电压迅速上升,当外界连接负载时,热电池就开始输出功率及能量。

市场分析

热电池一问世就广泛应用在军事领域。从各种战斗机紧急救生电源采用的 EAP-12188 型热电池到声纳浮标上的 AN/SSQ-62C 型热电池[8],目前在各类导弹、炮弹上都可见到热电池的应用。热电池之所以被如此广泛地应用,原因在于其具有比功率和比能量高,激活速度快(0.2-2秒),储存时间长(10-25 年),使用温度范围宽,造价低廉、生产工艺简便、不需维护和保养等优点。作为一种高温能源,热电池使用环境温度为-45-550℃,而离子电池的工作温度仅为-20-60℃。热电池已被广泛应用于火箭、鱼雷、导弹、核武器、火炮及各类应急设备的理想电源,在军事领域占有重要地位。近些年来热电池也在向民用领域发展,现已有将其作为地下高温探矿电源,飞机黑匣子应急电源的研究报道[21-22]。表 1 为美国海军几种现用 Li-Si/FeS2 热电池的性能数据。随着单体电池的大量需求,作为高品质热电池正极材料的原料,产业化具有极大的市场空间,并已形成替代 FeS2 的趋势。


声明:
“高品质热电池正极材料制备技术” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
         
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