[發明專利]一種熱電池用高粘高蓄熱型相變材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010431148.6
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111560235B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王明燦;唐軍;冉嶺;張祖逸;潘志鵬;王京亮;趙洪楷
• 申請（專利權）人: 貴州梅嶺電源有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;H01M6/36;H01M6/50
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 張顯琴

本申請公開一種熱電池用高粘高蓄熱型相變材料及其制備方法和應用，由高粘金屬碳酸鹽、高蓄熱金屬氟化鹽和吸附劑組成，按照重量百分比計高粘度碳酸鹽10％～50％，高蓄熱氟化鹽30％～90％，吸附劑15％～55％。其中高粘金屬碳酸鹽為Li₂CO₃、Na₂CO₃或K₂CO₃至少一種，金屬氟化鹽為LiF、MgF₂或NaF至少一種，吸附劑為MgO、Al₂O₃或BN至少一種，金屬泡沫網為泡沫銀網、泡沫鎳網或泡沫銅網。本發明制備的復合相變材料一方面解決點燃加熱粉后局部熱沖擊對正極材料的分解，另一方面能調節熱電池溫度和儲存熱量。

技術領域

本發明涉及熱電池技術領域，具體涉及一種熱電池用高粘高蓄熱型相變材料及其制備方法和應用。

背景技術

熱電池又稱為鋰熔鹽一次電池，主要是由電激活或者機械激活加熱系統，將不導電的固態無機鹽加熱至熔點，形成高離子導電的液體熔鹽。熔融鹽電解質的電導率比水溶液電解質大10倍以上，因此熱電池能夠大功率、大電流放電。常溫時，電解質是不導電固體，幾乎沒有自放電，使用時，加熱系統迅速將電池內部升溫，固體電解質熔融形成高導電的離子導體熔鹽，電池因而輸出電能。由于其激活時間快、環境適應強，貯存時間長、有較高的比功率和比能量等優點，主要作為導彈及兵器設備的導引頭和舵機電源。

熱電池常用的加熱片是Fe-KClO₄混合物，依靠加熱片的氧化還原反應來提供熱量。點火頭激活發火點燃引燃紙，引燃紙快速燃燒并將熱量傳遞到加熱片，由加熱片燃燒將電解質熔化，從而激活熱電池。Fe-KClO₄具有反應迅速、產生氣體少和燃速適中等特點，適合作為熱電池的加熱相變片材料。但是Fe-KClO₄快速放熱會導致反應初始階段局部溫度失控，造成熱沖擊，熱沖擊溫度可達1000～1300℃。熱電池工作溫度有一定范圍，下限溫度為熔鹽電解質的熔點，上限為電極材料或電解質分解溫度。以常規熱電池FeS₂/LiF-LiCl-LiBr/LiB為例，其工作溫度范圍在450℃(電解質熔點)-550℃(FeS₂的分解溫度)。高溫熱沖擊將導致部分硫化物正極材料分解，造成容量損失，產生硫蒸氣。一方面硫蒸氣會與負極片鋰合金發生放熱反應導致鋰合金的溢出，引起電池短路，甚至融穿熱電池；另一方面，硫蒸氣會加大封閉筒體的壓強，可能引起爆炸。

針對上述問題，為減少局部熱沖擊，吸收熱電池部分熱量，可在熱電池中加入相變蓄熱材料。關于熱電池用相變緩沖材料的報道已有許多，一方面在加熱粉中添加相變材料，如：一種熱電池用均勻發熱的加熱材料制備方法及其運用，CN109546173A。一種溫度調節型熱電池加熱材料制備方法和應用，CN108832150A。在加熱粉中添加相變材料，不僅會降低加熱粉的熱值，甚至熔融相變材料會引起加熱粉的外溢，影響熱電池安全性。另一方面將相變材料制成片狀來吸收多余熱量，如：一種熱電池研制用相變蓄熱性抑爆材料制備方法和應用，CN107528072A。一種熱電池用復合相變材料制備方法和應用，CN109135684A。但其蓄熱材料并沒有應對局部熱沖擊對正極帶來的影響，且存在粘度普遍不高和蒸汽壓較大等問題，需添加更多的吸附劑，導致復合相變材料重量增加。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，設計一種熱電池用高粘高蓄熱型相變材料。

本發明的目的之一是提供一種熱電池用高粘高蓄熱型相變材料，原料按照重量百分比計，高粘度碳酸鹽3％～25％、高蓄熱氟化鹽30％～90％、吸附劑15％～55％。

進一步的，所述高粘度碳酸鹽為金屬碳酸鹽，所述高蓄熱氟化鹽為金屬氟化鹽。

進一步優選的，所述金屬碳酸鹽為Li₂CO₃、Na₂CO₃或K₂CO₃中的一種或多種。