[發明專利]運載火箭用集成電源電池、其正極片活性物質及制備方法

在審

• 申請號: 201710052167.6
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106803581A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 宋縉華;豐震河;王可;簡德超;解晶瑩;趙保國
• 申請（專利權）人: 上?？臻g電源研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 上海航天局專利中心31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本發明涉及運載火箭電源領域，特別涉及一種運載火箭用集成電源電池、其正極片活性物質及制備方法。

背景技術

目前國內運載火箭主要采用鋅銀電池作為各系統的供電電源，但是，隨著新一代運載火箭和重型運載火箭的發展，對各組成部件的重量指標要求越來越高，希望各子系統盡可能輕、盡可能小，進而提高火箭的運輸能力和有效載荷。同時，箭上電源系統在特殊使用條件下還需要進行大電流脈沖輸出，如伺服機構、火工品電池等。傳統的鋅銀電池已經無法滿足要求，必須開發新型箭上用電池，以滿足新一代運載火箭乃至重型運載火箭控制系統儀器設備要求能量與功率兼顧的用電特點。

鋰離子蓄電池作為一種新型儲能電源，與其它電池相比，比能量最高，通常可以達到120~200Wh/kg，且放電電壓高（3.6V）、循環壽命長（≥1000次），已經成為空間用第三代儲能電池；而功率型儲能器件的代表——超級電容器，它具有超高功率（≥10kW/kg）和超長循環壽命（≥10萬次）的優點，但是能量密度只有1~20Wh/kg。

本發明提出將能量型的鋰離子電池與功率型超級電容器這兩種不同的化學電源體系在同一單體內部進行復合，研制出一種新型集成電源電池，在兼顧電池高能量密度的同時，極大提高箭上電池的比功率特性，滿足箭上電池小型化、輕量化、大電流脈沖、高可靠性等要求，從而增加運載火箭的功率特性及有效載荷。

將鋰離子電池與超級電容器相結合研制超級電容電池或鋰離子電容器的報道已有不少，但這些報道針對的主要都是民用領域。針對運載火箭這一特殊領域，集成電源電池除了滿足箭上特殊的用電需求之外，還需要通過箭上苛刻的環境力學試驗驗證，以考核集成電源的實際適用性，這是因為采用內部復合技術制成的集成電源，單體松緊比、極片尺寸、隔膜種類均發生了改變，均要適應兩種體系材料的沖擊，因此研制的新型集成電源電池，必須滿足特殊的振動、沖擊、高低溫、低氣壓等環境力學試驗的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種運載火箭用集成電源電池、其正極片活性物質及制備方法，以代替傳統的鋅銀電池，作為箭上電源，滿足新一代運載火箭小型化、輕量化、大電流脈沖以及高可靠性等要求。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：提供一種運載火箭用集成電源電池正極片活性物質，所述正極片活性物質涂覆在集成電源電池正極片集流體上，所述正極片活性物質含有活性炭，所述活性炭的質量比為0.1%~10%。

進一步地，所述正極片活性物質含有鋰離子電池層狀正極材料。

本發明的另一個技術方案是：提供一種制備運載火箭用集成電源電池正極片活性物質的方法，將鋰離子電池層狀正極材料和活性炭均勻分散于溶劑中后烘干。

進一步地，所述溶劑為N-N-二甲基吡咯烷酮。

進一步地，使用乳化機或球磨機將鋰離子電池層狀正極材料和活性炭分散均勻。

本發明的第三個技術方案是：一種運載火箭用集成電源電池，其特征在于，采用如權利要求上述的集成電源電池正極片活性物質。

本發明提供的運載火箭用集成電源電池、其正極片活性物質及制備方法達到的有益效果是：

制備方法簡單、可批量生產、產品一致性高、能量密度和功率特性優異、安全可靠性高，可滿足箭上特殊的大功率脈沖以及苛刻的力學要求；與傳統的運載火箭用鋅銀電池相比，新型集成電源電池具有高比能量和高比功率的特點，可以明顯降低電源系統的重量和體積，顯著增加運載火箭的有效載荷。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明提出的運載火箭用集成電源電池、其正極片活性物質及制備方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。

本發明提供了一種運載火箭用集成電源電池，采用全密封結構設計，由殼體、正極片、隔膜、負極片和電解液組成。其中，正極片和負極片均包含集流體及涂覆于集流體上的活性物質層；隔膜為具有單面或者雙面無機陶瓷顆粒涂覆的聚烯烴隔膜；電解液為含有鋰鹽和酯類溶劑的有機溶液；殼體為不銹鋼或鋁合金材料。

所述的正極片制備步驟如下：以N-N-二甲基吡咯烷酮為溶劑，依次加入粘結劑（1%~6%）、導電劑（1%~8%）以及正極活性物質（85%~97%），攪拌均勻形成漿料，均勻涂覆在正極集流體鋁箔或鋁網上，真空干燥后用輥壓機進行輥壓，沖切，制備得正極片。