一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池電解質(zhì)極片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池制造領(lǐng)域，具體涉及一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池電解質(zhì)極片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電池是一次貯備電池，具有功率高、輸出電流大、貯存時間長和環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點，是軍事裝備中應(yīng)用最廣泛、裝備量最大的貯備電池；目前，國內(nèi)熱電池電極片均采用粉末壓片工藝制備，即:將電極粉體材料均勻布灑在襯底上，再施壓成型；由于粉體自支撐性差，導(dǎo)致極片不能做的很薄，大直徑極片無法成型，這些已成為熱電池小型化的瓶頸。
[0003]專利申請?zhí)枮?01410328708.X的專利公開了 “熱電池用高電位復(fù)合薄膜電極的制備方法”，該方法采用難溶性的電解質(zhì)LiPO3-Li2SO4-Li2CO3-LiF與石棉纖維、陶瓷纖維等吸附體加入到分散劑中電磁攪拌混合6~10h，制備成乳濁液，然后直接在備用的高電位正極層表面抽濾形成電解質(zhì)隔膜層，或者將其在濾網(wǎng)上抽濾成薄電解質(zhì)隔膜層，再轉(zhuǎn)壓到正極層上。該方法采用難溶的電解質(zhì)制備成乳濁液，通過抽濾形成隔膜層，工藝相對復(fù)雜。并且，該方法制備的是電解質(zhì)乳濁液，成分均一度不高，抽濾成型時很容易造成涂層的不均勻，并且涂層也不能做的很薄，熱電池極片難以實現(xiàn)薄型化。另外，該方法制備的電解質(zhì)漿料未添加粘結(jié)劑，不能直接在正極上涂覆成型，需抽濾或轉(zhuǎn)壓在正極層上，導(dǎo)致兩層間粘結(jié)強度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池電解質(zhì)極片的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中熱電池電解質(zhì)極片不能薄型化的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池電解質(zhì)極片的方法，包括:
(O將熱電池電解質(zhì)粉體材料、粘結(jié)劑和有機分散劑混合，以200-1500r/min的轉(zhuǎn)速，攪拌30min-24h，得熱電池電解質(zhì)均一漿料；所述熱電池電解質(zhì)粉體材料為易溶性鹵素熔鹽電解質(zhì)。
[0006](2)將所述熱電池電解質(zhì)均一漿料直接涂覆于襯底上，經(jīng)干燥、固化、壓制，得薄型熱電池電解質(zhì)極片。
[0007]在所述熱電池電解質(zhì)均一漿料中，各組分的質(zhì)量百分含量為:熱電池電解質(zhì)粉體材料15-80%、粘結(jié)劑0.2-10%和有機分散劑15-80%。
[0008]所述熱電池電解質(zhì)粉體材料為KCl和LiCl的混合物或LiCl、LiBr和KBr的混合物；在KCl和LiCl的混合物中，KCl的質(zhì)量百分比為30-60%，LiCl的質(zhì)量百分比為40-70% ；在LiCl、LiBr和KBr的混合物中，LiCl的質(zhì)量百分比為5_15%，LiBr的質(zhì)量百分比為30-45%，KBr的質(zhì)量百分比為40_60%。
[0009]所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和硅氧烷中的至少一種。
[0010]所述有機分散劑為烷酮類、烷烴類和烷醇類有機溶劑中的至少一種；所述烷酮類有機溶劑的通式為，CmHnNtOs，其中，m=4-10，n=7_12，t=l_3，s=l_5 ;所述烷烴類有機溶劑的通式為，CxHy，其中，x=5-12, y=7-20 ;所述烷醇類有機溶劑的通式為，CaHb0。，其中，a=2_5，b=4_8，c=l-3o
[0011]在所述步驟(2)中，所述熱電池電解質(zhì)均一漿料的涂覆厚度為20-500um，涂覆速度為0.l-50cm/min，涂覆環(huán)境為在濕度小于2%的環(huán)境或手套箱中。
[0012]在所述步驟(2)中，在真空干燥箱中進行干燥，干燥溫度為25_100°C，干燥時間為30min-24ho
[0013]在所述步驟(2)中，將干燥固化后的熱電池電解質(zhì)極片在2_15Mpa下壓制30s-5min，得薄型熱電池電解質(zhì)極片。
[0014]所述襯底為石墨紙、金屬箔、金屬片、玻璃纖維、石墨稀或碳納米管。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
I)本發(fā)明首次在極易吸潮溶解的易溶性鹵素熔鹽電解質(zhì)中加入有機分散劑和粘結(jié)劑制備得到成分均一的熱電池電解質(zhì)漿料，再將該漿料直接涂覆在襯底上，實現(xiàn)了薄型化熱電池電解質(zhì)極片的制備，工藝簡單，涂層均勾，制得的熱電池電化學(xué)性能好；較現(xiàn)有的粉末壓片成型工藝，本方法制備的熱電池電解質(zhì)極片可減薄1/3~1/2，厚度在數(shù)十至數(shù)百微米范圍內(nèi)可調(diào)，且成本低、工藝簡單，適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，為熱電池小型/薄型化領(lǐng)域的開創(chuàng)性工作，對推動國防工業(yè)的發(fā)展具有極高價值。
[0016]2)本發(fā)明的熱電池電解質(zhì)漿料是由于在易溶性鹵素熔鹽電解質(zhì)中加入特定的有機分散劑和粘結(jié)劑，采用特定的工藝制備而成，均勻性好，穩(wěn)定性高，成型性好，并且由于含有粘結(jié)劑，使楽■料與襯底的粘結(jié)強度尚，大大提尚熱電池極片的性能，延長使用壽命；另外，本發(fā)明的薄型熱電池電解質(zhì)極片是將熱電池電解質(zhì)均一漿料以特定的速度及厚度涂覆在石墨紙、金屬箔/片等較平整的襯底以及多孔狀襯底上形成，漿料與襯底粘結(jié)強度高，穩(wěn)定性好，并且由于有襯底的支撐，該電解質(zhì)極片不受粉末支撐強度的限制，可制得大直徑薄型極片，有利于制備更大功率的熱電池。
[0017]3)本發(fā)明制備的薄型熱電池電解質(zhì)極片環(huán)境適應(yīng)性好，可在高過載/高沖擊/高自旋等極端環(huán)境下使用，為特種武器彈藥提供了電源解決方案，擴大了熱電池的使用范圍；激活速度快更快，與同規(guī)格的采用粉末壓制電解質(zhì)極片的熱電池相比，激活速度快10%以上。
【具體實施方式】
[0018]為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合具體實施例，對本申請作進一步地詳細說明。
[0019]實施例1
制備熱電池電解質(zhì)均一漿料:在濕度〈2%的干燥室內(nèi)，將KCl和LiCl的混合物15%、聚四氟乙烯乳液粘結(jié)劑5%和C7H16有機分散劑按照比例進行混合，以1500r/min的轉(zhuǎn)速，機械攪拌30min，得熱電池電解質(zhì)均一漿料；上述比例均為質(zhì)量百分比。
[0020]再在表面處理后的石墨紙上以45cm/min速度涂覆厚50um的熱電池電解質(zhì)均一楽料，并于真空干燥箱中在100°c下烘30min固化；然后將制備的樣品在5Mpa的壓力下壓制4min，得薄型熱電池電解質(zhì)極片；該極片的厚度為30 um。
[0021]實施例2
制備熱電池電解質(zhì)均一漿料:在手套箱中，將LiCl、LiBr和KBr的混合物20%、環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑0.2%和C2H6O有機分散劑79.8%按照比例進行混合，以300r/min的轉(zhuǎn)速，磁力攪拌24h，得熱電池電解質(zhì)均一漿料；上述比例均為質(zhì)量百分比；其中，在LiCl、LiBr和KBr的混合物中，LiCl的質(zhì)量百分比為12%，LiBr的質(zhì)量百分比為37%，KBr的質(zhì)量百分比為51%。
[0022]再在表面處理后的金屬箔上以20cm/min速度涂覆厚10um的熱電池電解質(zhì)均一漿料，并于真空干燥箱中在25°C下烘24h固化；然后將制備的樣品在15Mpa的壓力下壓制30s，得薄型熱電池電解質(zhì)極片；該極片的厚度為50 um。
[0023]實施例