[发明专利]一种高能钠氯中温热电池制备方法

摘要

本发明公开了一种高能钠氯中温热电池制备方法，按下列步骤进行制备钠氯热电池正极材料，制备钠氯热电池负极材料，钠氯中温单体热电池封装，电池外壳封装。本发明的工艺技术可以实现增大电池容量、减轻电池重量、制造工艺简单、电池安全高效的目的。本发明的电池增加了电池储能量、电池充放电速度快、电池使用寿命长并安全、制备工艺简单，减少常规制备部分工艺，降低了生产成本。

主权项

一种高能钠氯中温热电池制备方法，包括不锈钢卡（1）、正极电极（2）、负极电极（3）、聚酰亚胺芳纶材料（4），其特征在于：按下列步骤进行（1）制备钠氯热电池正极材料，先制作NaAlCl4中温离子液体熔盐，将分析纯AlCl3放入微波搅拌机中，加热至170℃形成AlCl3熔盐，按摩尔比1:1加入分析纯NaCl，按每分钟5℃速度逐渐加热搅拌反应1h到270℃‑‑350℃，再按NaCl:Ni=1:1摩尔比例混合分析纯NaCl和气相沉积金属Ni粉，按混合物与NaAlCl4质量比4:1加入到微波搅拌机中，搅拌6h制备成NaAlCl4、NaCl、Ni熔溶混合中温胶体（8），将低密度石墨毡（6）浸渍挤压于中温胶体中复合6s，从微波搅拌机中提出浸渍挤压石墨毡降温冷却后即为载体的固体极片，经剪切机剪切成设计尺寸正极片，通过不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘，两者复合成一体，卡子作电极的引出电极；（2）制备钠氯热电池负极材料， 将乙醇加入到微波搅拌机中，升温至50℃，按Na2CO3:乙醇摩尔比浓度为1：3摩尔比缓慢加入Na2CO3，溶解制成Na2CO3溶胶，再将石墨毡浸渍挤压于溶胶中复合6s，Na2CO3进入石墨毡孔中，提出复合好的石墨毡放入微波干燥箱中使乙醇、水蒸发，将复合石墨毡经剪切机剪切成设计尺寸的极片，用不锈钢卡子卡住复合石墨毡上口边缘并与不锈钢卡复合成初級极片备用，将摩尔比浓度30.3%分析纯硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂分别加入50℃乙醇溶液的微波搅拌机中溶解于乙醇溶液中，用氨水和HNO3调节PH值到6，搅拌反应时间24h制成单组分溶胶，按硝酸铝、硝酸锆、硝酸钠、氧化硅、钛酸四丁脂按摩尔比为4:2:1:1:1配制成五组分溶胶搅拌反应时间6h，将制成的初級极片浸渍五组分溶胶中复合，使溶胶渗透于石墨毡孔内，从微波搅拌机中提出复合好的石墨毡自然干燥2天，干燥后送入微波烧结炉中在600℃焙烧2h，后以2℃/分钟速度升温到1054℃时，恒温1H后再以2℃/分钟速度升温到1200℃焙烧2h制成Naβ”—Al2O3陶瓷膜，然后自然冷却至常温，出炉后真空保存备用；（3）钠氯中温单体热电池封装，将正负极片按单体电压和容量设计要求正负极片交叉叠在一起，用芳纶纤维缠绕固定好后，焊接好正负极集流条，将聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺按1：1：1摩尔比例加入低沸点甲醇溶液，甲醇溶剂与混合物的质量比为1：1，在微波加热搅拌机中，按5℃/分钟速度加热到450℃恒温，使聚酰亚胺/芳香二酸酐/芳香二胺充分溶解聚合，获得热固性聚酰亚胺溶液成为封装的预混料，将固定好的单体电池放入预混料中浸渍5s后取出，然后自然冷却备用；（4）电池外壳封装，选择以1mm厚不锈钢板材料，通过冲压制成大小不同的容器，内层容器与外层容器立面距离20mm、下平面距离10mm、上平面距离20‑50mm，内层用含铁量50%的不锈钢，用CaO、SiO2、乙醇按摩尔比1：1：2混合搅拌均匀制成胶泥，然后将胶泥涂装在内层外边10mm后按顺时针缠绕直径1‑2.5mm铜包线（17），再涂装10mmCaO、SiO2乙醇胶泥，送入干燥房干燥，线圈圈数及直径按设计功率配制，然后将两层通过不锈钢焊机焊接成中空，嵌入CaO、SiO2乙醇混合物（18）和U型不锈钢隔条的中空电池外壳，将电芯装入中空电池壳内，将PTC300℃温度开关（12）和温度探头安装在电芯中部位置，并与控制面板（13）相连，然后将电池各单体（16）正负极导线、温度开关和温度探头（10）导线、电感电源线（15）从内层壳穿出接入特制陶瓷接线板（14），电芯包上面填充SiO2粉末起支持保温作用，再将电池外壳用点焊机双层密封，在外层不锈钢凹侧面装有真空嘴（11），用真空泵抽成真空（19）。