[發明專利]一種運載火箭用熱電池的單體電池

有效

• 申請號: 201711183957.4
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107732268B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 鄭俠;羅重霄;強杉杉;劉凱特;李長江;于金玉;史佳超;湯勝;越云博
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M6/36
• 分類號: H01M6/36
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫

本發明公開了一種運載火箭用熱電池的單體電池，其包含隔離粉、加熱粉、正極粉和負極粉，所述的隔離粉由LiF?LiCl?LiBr三元全鋰電解質熔鹽與熔鹽吸附劑構成，其中，熔鹽吸附劑占隔離粉總質量的50?65％。實現了熱電池在5?20s、45?55s和65?75s三段工作時間內，脈沖壓降變化率均小于2％的性能特點，保證了火箭上載荷設備的性能可靠性。本發明提供的熱電池的單體電池所用原材料及零部件制備工藝均與常規熱電池相同，能在不改造現有生產線的前提下進行大規模生產，生產過程通用性高，在滿足新一代固體運載火箭型號研制生產任務的同時，成本壓力低，經濟效益優良。

技術領域

本發明屬于熱電池技術領域，涉及一種熱電池，具體涉及一種運載火箭用熱電池的單體電池。

背景技術

長征-11(以下簡稱cz-11)是我國首款固體運載火箭，主要用于滿足自然災害、突發事件等應急情況下的發射，為了滿足其高效、快速發射的特點，要求箭上各設備必須具備快速響應、測試維護時間短的能力，而傳統鋅銀蓄電池準備時間長達36-48h，顯然無法滿足長征-11火箭的實際需要。

熱電池是用電池本身的加熱系統把不導電的固體狀態鹽類電解質加熱熔融呈低阻離子型導體而進入工作狀態的一次貯備電池，相較其它化學電源來說，其最大特點是激活時間短(1-5秒)、無維護貯存時間長(15-20年)，因此其作為對準備時間要求很高的固體運載火箭電源來說，是非常合適的。但是，由于運載火箭對可靠性方面性能的突出要求，尤其是火箭某級直接決定了搭載衛星的入軌精度，因此對火箭某級舵機及衛星擺脫平臺的性能穩定性提出了極高的要求，而這也就意味著長征-11某級所搭載熱電池必須具備在多段時間內均、不同功率條件下均可進行穩定輸出的能力。

就目前而言，世界范圍內尚沒有運載火箭使用熱電池作為箭上電源使用的先例存在，將與其性能類似的中遠程戰略導彈的用電需求進行對比來看，運載火箭對箭上電源的輸出功率要求較低，但對輸出脈沖輸出壓降變化率的要求則較高，而現有熱電池產品在這兩方面尚難以達到鋅銀蓄電池的水平，因此，開發一種具備滿足運載火箭使用要求的熱電池不但可以解決我國航天事業進步的現實要求，還能對熱電池技術的發展起到積極的作用。

發明內容

本發明的目的是提供一種運載火箭用熱電池的單體電池，其能完全滿足長征-11固體運載火箭某級對箭上電源的要求，為舵機及衛星擺脫平臺提供高精度的電力輸出，填補了國內外關于此類熱電池的技術空白。

為了達到上述目的，本發明提供了一種運載火箭用熱電池的單體電池，該單體電池包含隔離粉、加熱粉、正極粉和負極粉，所述的隔離粉由LiF-LiCl-LiBr三元全鋰電解質熔鹽與熔鹽吸附劑構成，其中，熔鹽吸附劑占隔離粉總質量的50-65％。

所述隔離粉的作用類似普通電池中的隔膜，LiCl-LiBr-LiF起到電解液的作用，MgO起到隔膜基體的作用。隔離粉中的兩種物質分別為MgO和LiF-LiCl-LiBr電解質，其中，起到離子遷移作用的僅僅是電解質，MgO只起到吸附電解質避免其流動的作用。因此，氧化鎂的添加量影響到整個隔離粉的離子遷移率，其占比越多，離子遷移率越差，反之亦然。

較佳地，所述的熔鹽吸附劑為輕質MgO。輕質氧化鎂為白色輕質疏松無定型粉末。無臭、無味、無毒。輕質所占體積約為重質氧化鎂的三倍左右。暴露在空氣中極易吸收水分和二氧化碳，難溶于水不溶于醇，能溶于稀酸中生成相應的鎂鹽溶液。氧化鎂有高度耐火絕熱性能,比重為3.58(25)，熔點為2852，沸點3600。質量指標：化工部行業標準HG/T2573-2006。

較佳地，輕質MgO占隔離粉總質量的60％。

較佳地，所述的隔離粉的制備方法包含以下步驟：

步驟1，按權利要求1所述的隔離粉的比例稱取LiF-LiCl-LiBr三元全鋰電解質熔鹽與熔鹽吸附劑，均勻混合；