[發明專利]一種長工作壽命熱電池用復合隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 202110560093.3
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113300049B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 孟劍;甘潦;黃進;羅莉;潘志鵬;王京亮;趙洪楷;段其智;萬偉華;李云偉
• 申請（專利權）人: 貴州梅嶺電源有限公司
• 主分類號: H01M50/431
• 分類號: H01M50/431;H01M50/434;H01M50/489;H01M50/403;H01M6/36
• 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: 左康艷

本方案公開了電池技術領域的一種長工作壽命熱電池用復合隔膜，由不同熔點體系的隔膜復合而成；還包括以下制備方法：步驟一：制備不同熔點體系電解質，步驟二：制備不同熔點體系隔膜，步驟三：將步驟二制得的不同熔點體系熱電池用隔膜，選取其中的2～3種，按照一定的質量比共混，共混完成后，獲得熱電池用復合隔膜。本發明的復合隔膜及其制備方法可延長熱電池的工作時間。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別涉及一種長工作壽命熱電池用復合隔膜的制備方法。

背景技術

熱電池是一種熱激活貯備電池，在常溫下貯存時電解質為不導電的固體，使用時用電發火頭或撞針機構引燃其內部的加熱藥劑，使電解質熔融成為離子導體而被激活的一種儲備電池，貯存時間理論上是無限的，實際可測值達17年以上。由于輸出比功率大、內阻小、使用溫度范圍寬、貯存時間長、激活迅速可靠、不需要維護，故而已發展成為現代化裝備的理想電源。

輸出比功率大是熱電池相較于其它電池的主要優勢之一，這是因為熱電池激活后，內部溫度可達到200℃～650℃，制備隔膜材料的熔鹽在一定溫度熔融后，具有很高的離子遷移速率，從而保證熱電池的大功率輸出。然而，相對于鋰離子電池，熱電池工作時間相對較短，一般很難超過2h。這是因為熱電池用隔膜熔融溫度為一固定的溫度區間，一旦熱電池熱量散失后，內部溫度低于熱電池隔膜熔融區間，熱電池隔膜就會快速凝固，隔膜內阻成指數型快速上升，熱電池將不能進一步輸出電能。而設計熱量過高則會導致熱電池熱失控，發生短路，電池的安全性均受到挑戰。

發明內容

本發明意在提供一種長工作壽命熱電池用復合隔膜的制備方法，以解決現有熱電池工作時間較短的問題。

本方案中的一種長工作壽命熱電池用復合隔膜的制備方法，由不同熔點體系的隔膜復合而成，包括以下步驟：

步驟一：制備不同熔點體系電解質，(a)分別將不同熔點體系的共熔鹽按照一定質量比分別混合后，置于不同的陶瓷坩堝中，加熱至各自的熔融溫度后，保溫1h，(b)保溫完成后將不同熔點體系的共熔液分別倒置于不同的干燥皿中，自然冷卻30min，獲得不同熔點體系的電解質，(c)將不同熔點體系的電解質置于粉碎機中粉碎，過篩，得到不同熔點體系電解質粉末；

步驟二：制備不同熔點體系隔膜，(a)將步驟一中制得的不同熔點體系的電解質粉末中分別摻入總質量10％的結核劑，混合均勻后得到不同熔點體系電解質混合物，(b)將不同熔點體系電解質混合物分別與吸附劑混合，機械攪拌下加熱至一定的溫度焙燒，焙燒完成后自然降溫，粉碎過篩，得到不同熔點體系熱電池用隔膜；

步驟三：將步驟二制得的不同熔點體系熱電池用隔膜，選取其中的2～3種，按照一定的質量比共混，共混完成后，獲得熱電池用復合隔膜。

進一步，所述步驟一中不同熔點體系的共熔鹽的二元體系質量比為(1～3)：(2～7)；三元體系質量比為：(1～5)：(2～7)：(1～7)；四元體系質量比為：(1～7)：(1～6)：(1～7)：(1～5)。

進一步，所述步驟一中不同熔點體系的共熔鹽熔融溫度分別為200℃、300℃、400℃、500℃中的至少兩種。

進一步，所述步驟一中200℃共熔鹽為LiNO₃、NaNO₃、KNO₃和RbNO₃中的2～4種組成的共熔鹽。

進一步，所述步驟一中300℃共熔鹽為CsBr、LiBr、LiI、LiCl和KBr其中的2～4種組成的共熔鹽。

進一步，所述步驟一中400℃共熔鹽為NaBr、KBr、KCl、LiF、LiCl、LiBr和LiI中的2～4種組成的共熔鹽。

進一步，所述步驟一中500℃共熔鹽為LiF、LiCl、LiBr和LiOH中的3～4種組成的共熔鹽。