[發明專利]一種抗高過載、耐高自旋、高容量單體電池

在審

• 申請號: 201810024781.6
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108232222A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張飛;趙彥龍;孫曉蘭;劉倩倩;姚龍杰;賈小杰;劉艷萍;梁相妮
• 申請（專利權）人: 北方特種能源集團有限公司西安慶華公司
• 主分類號: H01M6/36
• 分類號: H01M6/36;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發明提供了一種抗高過載、耐高自旋、高容量單體電池，將鎳方孔網、石墨片、正極粉、隔離粉、負極片和集流片依次緊密層疊；隔離粉和負極片外圈被阻流環包圍并壓實；阻流環由氧化鎂和石棉按照2：1的質量比混合打漿后沖制成環狀；隔離粉是質量比為1:1～1:1.5的LiCl?LiBr?LiF三元共熔物與氧化鎂混合物，加壓形成厚度為0.4～0.6mm的隔離層；正極粉是質量比為1:1的CoS₂與FeS₂混合物，正極粉內還添加正極粉質量15～18％的隔離粉和2～5％的氧化鋰。本發明具有抗苛刻環境能力強、電壓輸出穩定、高比能量的技術特點，滿足了當前對熱電池抗過載、抗自旋且能長時間工作的需求。

技術領域

本發明屬于火工品及武器系統電源技術領域，涉及一種火工品熱電池。

背景技術

目前熱電池需能經受8000～13000g的過載，耐受40～100rps的旋轉，且需要長時間工作，這對熱電池抗力學性能及容量方面的要求很高。

以往熱電池在抗高過載、抗高旋轉方面主要的設計為組成單體電池的三種粉料均加阻流環，但是這種結構存在以下弊?。?/p>

1.熱電池工作時內部溫度超過500℃，熱電池內部加熱瞬間，部分正極活性物質受熱發生分解，造成正極活性物質利用率降低，從而制約熱電池容量，熱電池工作時間將會縮短。

2.隔離粉內共熔物與流動抑制劑所占比例對熱電池工作過程中內阻有極大影響，影響熱電池工作時間和工作可靠性，當隔離粉中流動抑制劑比例較小時，熱電池工作時內阻相對較小，但在高溫下易流動，特別是在受到高過載和高自旋作用下，電解質易從阻流環溢出，熱電池電堆易發生短路，造成電壓不平穩，甚至有安全隱患。

3.單體電池主要包括負極、隔離粉、正極粉三層，在電堆裝配時集流片、單體電池、加熱片按照一定順序分層裝配，集流片位于鐵加熱片與負極之間，由于集流片厚度較薄，只有0.05mm，裝配前只能通過人工清點，裝入電堆后無法拿肉眼檢測，有裝配出錯的可能性。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種耐高過載、抗高自旋、高比能量的熱電池單體電池，具有抗苛刻環境能力強、電壓輸出穩定、高比能量的技術特點，滿足了當前對熱電池抗過載、抗自旋且能長時間工作的需求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種抗高過載、耐高自旋、高容量單體電池，包括阻流環、鎳方孔網、石墨片、集流片、負極片、隔離粉和正極粉。

所述的鎳方孔網、石墨片、正極粉、隔離粉、負極片和集流片依次緊密層疊；所述的隔離粉和負極片外圈被阻流環包圍并壓實；所述的阻流環由氧化鎂和石棉按照2：1的質量比混合打漿后沖制成環狀；所述的隔離粉是質量比為1:1～1:1.5的LiCl-LiBr-LiF三元共熔物與氧化鎂混合物，加壓形成厚度為0.4～0.6mm的隔離層；所述的正極粉是質量比為1:1的CoS₂與FeS₂混合物，正極粉內還添加正極粉質量15～18％的隔離粉和2～5％的氧化鋰。

本發明的有益效果是：

(一)單體電池負極片和隔離層外層均有阻流環，并經油壓機壓實，阻流環內作為流動抑制劑的輕質氧化鎂受強壓變致密，網孔減小，可有效抑制單體電池在放電過程中負極和隔離粉向電堆外側流動。

(二)在保證單體電池容量前提下，適當增加隔離粉內活性氧化鎂的質量比，并在設計時保證隔離層厚度，熱電池工作時，隔離粉為熔融狀態，在受到高過載和高自旋時，氧化鎂抑制共熔物的流動，使隔離層不產生薄弱環節，不會造成單體電池正負極之間發生短路。