[发明专利]一种热电池用高电导复合隔膜材料

说明书

本发明涉及热电池领域，一种热电池用高电导复合隔膜材料及其制备方法，按重量百分数计，由5‑20％固体电解质、20‑40％MgO、40‑60％熔盐制成，制备方法为：将固体电解质、MgO、熔盐装入容器中，在惰性气体和干燥环境下，机械混合后过80目筛，得到混合物；再将混合物球磨20‑30min，获得高电导复合隔膜材料。本发明提供的高电导复合隔膜材料，制备工艺简单，具有电导率高、兼容性好、电极化小的特点，提高了热电池的高功率输出能力。

技术领域

本发明涉及热电池领域，尤其是一种热电池用高电导复合隔膜材料。

背景技术

热电池通常由正极片、隔膜片、负极片和加热片等部分叠加组成，隔膜片中的电解质在常温下为电导率极小的固体，通过外部激活信号(光、电、机械力等)引燃加热片，释放出大量热量，使得电解质熔融，形成电导率很高的熔融态，热电池对外输出电能。热电池作为各类武器系统的首选电源，工作期间需要承受较大的机械应力(加速度，回转等)和严苛的环境，因此通常需要添加化学惰性物质吸附电解质，以抑制熔融态电解质的流动。可以用作电解质粘合剂的材料很少，MgO是目前最常用的吸附剂。但是氧化镁在热电池的隔膜片中只具备作为吸附剂的功能，而不具备离子导电性等的特性，因而隔膜片中添加入MgO，会在一定程度上使得热电池的内阻增大、工作性能降低。

目前固体电解质技术日趋成熟，其中无机固体电解质具有良好的电化学稳定性和热稳定性等优点，同时还具有离子导电的特性，并且其离子电导性随温度的升高而增大，兼具了隔膜和电解质的双重作用，现已用与电池隔膜的制备技术中。如专利申请号为201810332125.2的文件公开的一种无机固体电解质-纤维素复合隔膜及其制备方法，先将纤维素加去离子水制成纤维素浆液，再将无机固体电解质加去离子水制成悬浮液，并加入湿强鸡与纤维素浆液混匀，然后通过抄纸工艺制成湿态纤维素电解质复合隔膜，最后干燥即可；制得的复合隔膜具有厚度小、抗击穿能力强、离子电导率高、浸润性好的优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电导率高、电极化小、用于热电池的高电导复合隔膜材料，具体是通过以下技术方案实现的：

一种热电池用高电导复合隔膜材料，由固体电解质、MgO、熔盐制成。

优选地，所述的热电池用高电导复合隔膜材料，按重量百分含量计，由5-20％固体电解质、20-40％MgO、40-60％熔盐制成。

优选地，所述固体电解质为LAGP、LiPON中的一种。

优选地，所述熔盐为LiCl-KCl二元电解质、LiCl-LiBr-LiF三元电解质中的一种。

优选地，所述的热电池用高电导复合隔膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下过程：将固体电解质、MgO、熔盐装入容器中，在惰性气体和干燥环境下，机械混合后过80目筛，得到混合物；再将混合物球磨20-30min，获得高电导复合隔膜材料。

优选地，所述高电导复合隔膜材料的粒度为80-100目。

优选地，所述的高电导复合隔膜材料通过粉末压片法制成高电导复合隔膜。

本发明的有益效果在于：热电池是一种熔盐电池，根据电解质的不同，其常值工作温度在300℃-450℃范围，激活瞬间的温度甚至能够达到500℃以上；LAGP、LiNOP属于无机固体电解质，具有良好的热稳定性，能够承受热电池的高温工作环境，并且与FeS₂、CoS₂正极和金属Li负极不发生化学反应，具有良好的相容性；用LAGP、LiNOP固体电解质代替隔膜中的部分惰性吸附物(MgO等)混合一定比例的熔盐制成复合隔膜材料，隔膜材料中的固体电解质，不仅可以有效的吸附熔电解质，同时还有具有离子电导的特性，能够提升隔膜片的离子导电率。因此，本发明提供的复合隔膜材料能够有效地降低隔膜片的内阻，提升热电池的功率特性。