[发明专利]一种热电池用高电导薄膜相变材料、制备方法及应用

说明书

本申请公开了热电池技术领域中的一种热电池用高电导薄膜相变材料，原料包括易溶性无机盐、导电剂和粘接剂，易溶性无机盐包括NaCl、Na2SO₄、Na₂CO₃、KCl、K₂SO₄、K₂CO₃、LiCl、Li₂SO₄、Li₂CO₃、MgCl₂和MgSO₄中的至少两种，导电剂包括膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯和活性炭中的一种。利用易溶性无机盐易溶于水的原理，将易溶性无机盐溶于水中充分搅拌混合，然后再利用粘接剂将导电剂与易溶性无机盐混合在一起，形成浆料，涂覆形成薄膜相变材料。一方面，利用相变减缓热冲击，增加电解质的工作时间。另一方面，导电剂起导电作用，电子可通过高电导薄膜相变材料进行传输，进而提高热电池的使用寿命。

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高电导薄膜相变材料、制备方法及应用。

背景技术

热电池是一种快速激活型锂熔盐电池，采用电激活或机械激活等方式引燃内部加热系统，短时释放出大量热量，使不导电的固态无机电解质变成高电导的液态电解质，从而热电池开始工作。常温下，固态无机电解质内阻很大，热电池几乎没有自放电。当加热系统迅速将热电池内部升温，达到固态电解质熔点以上，就形成高电导的离子导体电解质，热电池开始工作，输出电能。由于热电池具有激活时间短、贮存时间长、有高比功率和比能量等优点，在军用电源中有十分重要的地位。

热电池的加热系统分为激活、引燃和加热三部分，其中加热常用的是Fe-KClO₄混合物，依靠Fe和KClO₄快速反应、热值高等优点，能将固态无机电解质迅速熔化，从而激活热电池。但是Fe-KClO₄反应初期热冲击温度可达1000℃～1300℃，而常用的正极材料为FeS₂和CoS₂，其分解温度分别在550℃和650℃，高温会导致正极材料分解，产生硫蒸气，电池内压增大，会造成反应初始阶段电池局部温度失控，电池爆炸等不良后果。

对此，为减少局部热冲击，缓释保温，吸收热电池部分热量，可在热电池中加入相变蓄热材料。利用相变潜热较大的蓄热材料在相变过程中吸收或放出热量来实现能量的储存与释放，其具有蓄热密度高、蓄热结构紧凑，而且吸热-放热过程近似等温。前期通过相变材料吸热，达到减缓热冲击，降低热电池内部温度，后期通过相变材料放热，保温热电池内部温度，使电解质长时间保持熔融状态，通过相变材料吸热-放热过程达到减少电极材料分解和延长热电池工作时间。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计一种热电池用高电导薄膜相变材料。

本发明的目的之一是提供一种热电池用高电导薄膜相变材料，原料包括易溶性无机盐、导电剂和粘接剂，所述易溶性无机盐包括NaCl、Na2SO₄、Na₂CO₃、KCl、K₂SO₄、K₂CO₃、LiCl、Li₂SO₄、Li₂CO₃、MgCl₂和MgSO₄中的至少两种，所述导电剂包括膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯和活性炭中的一种，原料的重量份数为易溶性无机盐30份～75份、导电剂10份～70份、粘接剂2份～15份。

进一步的，所述粘接剂为羟甲基纤维素钠或者由羟甲基纤维素钠与丁苯橡胶、磷酸二氢铝或者硅酸钠中的至少一种组合而成。其中丁苯橡胶的英文缩写为SBR，羟甲基纤维素钠的英文缩写为CMC，粘接剂仅有一种成分的时候，优选为羟甲基纤维素钠，当粘接剂含有多种成分的时候，至少包含羟甲基纤维素钠，至少选择丁苯橡胶、磷酸二氢铝和硅酸钠其中的一种或者多种。