[发明专利]一种热电池用三元复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种热电池用三元复合正极材料及其制备方法，其分子式为Fe_xCo_yM_(1‑x‑y)S₂，其中：x＝0.1～0.8，y＝0.1～0.8，x+y＝0.8～0.9；M包括但不限于以下金属中任一种：Ni、Zr、W；用三元复合正极材料Fe_xCo_yM_(1‑x‑y)S₂以FeS₂、CoS₂、MS₂为主要原料，Li₂O为去极化剂，并与共熔盐经真空干燥、球磨混合、高温锂化、破碎、筛分制得，本发明方法制得的三元复合正极材料能发挥各自金属硫化物的优势，可符合高性能热电池用正极材料的要求。

技术领域

本发明属于热电池技术领域，具体涉及一种热电池用三元复合正极材料及其制备方法。

背景技术

热电池是一种依靠其本身加热系统将不导电的固体状态盐类电解质加热熔融呈离子型导体而进入工作状态的热激活贮备电池。热电池具有任意角度激活、激活速度快、贮存时间长、承受环境力学条件能力强等特点，已广泛运用于导弹、反导导弹、核武器、各种先进炸弹、火炮、水雷等，此外，热电池在民用领域中应用也得到重视，已有关于其作为飞机应急电源、火警电源、地下高温探矿电源的研究报道。

随着军事武器装备的不断发展和更新，对热电池性能的要求越来越高，对其工作时间要求越来越长、输出功率要求越来越大。热电池主要由基片、正极片、负极片、电解质片(或隔膜片)、片状集流片、加热系统(电点火头或火冒、引燃纸、加热片)、保温垫片、电池壳和带接线柱的电池盖组成，其中热电池电极材料对其输出容量、比容量、比功率等电化学性能的影响最为关键。热电池正极材料一般需要具有以下特点：(1)电极电位高，一般相对于锂电位应大于2.0V；(2)在550℃以上有良好的热稳定性和物理稳定性；(3)储存时间长；(4)与电解质相容性好；(5)具有电子导电性，大电流放电特性良好；(6)生成的反应物能够导电或溶入电解质，减少内阻。

如今，热电池正极材料应用最广泛的是金属硫化物，其中，FeS₂和CoS₂是热电池应用最成熟的正极材料，但FeS₂存在分解温度低、放电能力低、热稳定性差，与锂合金阳极很不匹配，长期阻碍热电池整体性能提高的缺点，CoS₂存在起始电压低、在空气中不易储存，且难提纯的缺点。

专利号CN201510224631.6公开了一种热电池多元正极材料制备方法，包括下述步骤：1)在干燥气体环境中，将二硫化铁以及添加剂混合均匀后，放入反应炉，反应炉中持续通入惰性气体，将反应炉内温度升高至320～550℃，并保持0.5～8h，待反应炉内温度冷却至50℃以下时，取出二硫化铁正极材料并粉碎过筛；2)将二硫化钴以及添加剂混合均匀后，放入反应炉，反应炉中持续通入惰性气体，将反应炉内温度升高至320～550℃，并保持0.5～8h，待反应炉内温度冷却至50℃以下时，取出二硫化钴正极材料并粉碎过筛；3)将二硫化铁正极材料和二硫化钴正极材料混合均匀，制得多元正极材料，但该专利难以弥补CoS₂存在起始电压低、在空气中不易储存的缺点。

另外，一般氧化锂高温锂化正极材料的生产工艺流程为：高温处理原材料、添加锂化试剂、预混合、真空高温锂化、粉碎、球磨、过筛步骤，流程繁杂、能耗大，且过程不易控制。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种热电池用三元复合正极材料及其制备方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：