一种带有中心孔状薄膜化单体热电池制备方法与流程

本发明涉及一种具有中心孔状薄膜化单体热电池及其制备方法，属于热电池制造领域。

背景技术：

热电池是用本身的加热系统把不导离子的固态盐加热熔融呈离子导体而进入工作状态的一种热激活储备电池。它由电堆、激活机构、引燃条、保温材料、电池壳等组成，其中电堆是其核心部分，它的性能好坏直接决定了热电池的性能优劣，电堆由多个单体组成，单体由正极、负极、电解质、集流体及加热片组成，热电池具有激活时间短、输出功率大、比能量高、使用温度范围广、贮存时间长等优点，因而广泛应用于各种武器中，特别是在大、中口径炮弹、抛撒弹等中更是得到了广泛应用，目前急需能满足大批量、低成本、微小型等要求的新型热电池，来填补这一需求。

传统单体热电池制备主要采用粉末压制工艺，通过采用人工称量粉末电极材料，放入模具内压片，获得正极片、电解质隔膜片、负极片、与加热粉一起经检验合格后组合成单体电池。也可按照一定的顺序将电极材料倒入模具中，一次压制成型。

单体热电池传统的粉压制工艺存在诸多弊端：

1、单体热电池厚度在1.5-3.5mm之间，无法解决热电池微型化问题；

2、传统的单体热电池电极材料利用率低，电极材料浪费严重；

3、为了防止单体热电池导通现象，电解质隔膜层较厚，导致热电池激活时间变长；

4、粉末压制工艺所得的薄片柔韧性差，成型性差、抗过载冲击性能差；

5、粉末压片法制得的正极片在转移以及装配时易破碎掉渣，与负极在在装配电堆时易发生接触而造成短路，形成热失控等。

上述粉末压片工艺十分复杂、工作效率低下，成本高，无法满足目前大批量的智能武器弹药的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种具有中心孔状薄膜化单体热电池及其制备方法，简化了单体热电池的制备工艺，制得的单体电池具有体积小、快激活、抗高过载冲击，电性能稳定等优点，并可有效提高生产效率，降低电池制造成本，具有较好的应用前景。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种具有中心孔薄膜化单体热电池制备方法，包括模具本体，首先，在模具本体内从下至上依次放置具有中心孔的集电片、惰性阻流环，然后在阻流环内依次放入负极薄膜片、电解质隔膜片，最后在惰性阻流环上端放入正极薄膜片移动到液压机下压制成型。

所述的集电片、负极薄膜片、电解质隔膜片和正极薄膜片均为中孔片式结构。

所述的集电片的材料为镍片、不锈钢片、铜箔或石墨纸。

所述的惰性阻流环由石棉纤维和氧化镁制备而成，或将石棉纸冲压制成。

所述的负极薄膜片为超薄li合金薄片。

所述的电解质隔膜片的载体为为为石棉纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或耐高温无机纤维纸；所述的电解质隔膜片为二元、三元熔盐体系，或硝酸盐、硼酸盐及其混合物。

所述的正极薄膜片为过渡金属硫化物、过渡金属卤化物、过渡金属氧化物或含氧酸盐。

所述的集电片和正极薄膜片直径相等，负极薄膜片和电解质隔膜片直径相等，集电片的直径大于负极薄膜片的直径，所述的惰性阻流环为环形结构，惰性阻流环宽度为集电片与负极薄膜片直径的差值，惰性阻流环的高度为负极薄膜片和电解质隔膜片的高度之和。

所述的超薄li合金薄片为li-b合金、li-al合金、li-si合金或li-si-sn合金。

本发明带来的有益效果为：相比于传统粉末压制工艺，薄膜化电极能够满足成本低、自动化生产条件，大大的提高了生产效率，同时也避免了因手工操作而造成的电池故障，能满足目前对微型热电池的大批量的需求；

电极薄膜厚度通常在0.1～0.3mm左右，制得的电堆体积明显小于粉末压片法制得的电堆，能满足目前对热电池微型化的要求，同时减少了不必要的浪费，缩短了热电池技激活时间；

电解质隔膜片附着在电解质隔膜片载体上，具有一定的柔韧性，不易掉渣，其抗高过载冲击性能明显提高，不易于短路。

简化了单体热电池的制备工艺，制得的单体电池具有体积小、快激活、抗高过载冲击，电性能稳定等优点，并可有效提高生产效率，降低电池制造成本，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为一种具有中心孔状薄膜化单体热电池的层次示意图。

图2为一种具有中心孔状薄膜化单体热电池剖视图。

其中，1-集电片，2-惰性阻流环，3-负极薄膜片，4-电解质隔膜片，5-正极薄膜片。

具体实施方式

如图1所示，一种具有中心孔薄膜化单体热电池制备方法，包括模具本体，首先，在模具本体内从下至上依次放置具有中心孔的集电片1、惰性阻流环2，其次在惰性阻流环2内部依次放入负极薄膜片及电解质隔膜片，最后在惰性阻流环上端放入正极薄膜片移动到液压机下压制成型。（放置顺序需要修改）

所述的集电片1、负极薄膜片3、电解质隔膜片4和正极薄膜片5均为中孔片式结构。

所述的集电片1的材料为镍片、不锈钢片、铜箔或石墨纸等。

所述的惰性阻流环流环2由石棉纤维和氧化镁制备而成，或将石棉纸冲压制成。

所述的负极薄膜片3为超薄li合金薄片。

所述的电解质隔膜片4的载体为为为石棉纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或耐高温无机纤维纸；所述的电解质隔膜片4为二元、三元熔盐体系，或硝酸盐、硼酸盐及其混合物。

所述的正极薄膜片5为过渡金属硫化物、过渡金属卤化物、过渡金属氧化物或含氧酸盐。

所述的集电片1和正极薄膜片5直径相等，负极薄膜片3和电解质隔膜片4直径相等，集电片1的直径大于负极薄膜片3的直径，所述的惰性阻流环流环2为环形结构，惰性阻流环流环2宽度为集电片1与负极薄膜片3直径的差值，惰性阻流环2的高度为负极薄膜片3和电解质隔膜片4的高度之和。

所述的超薄li合金薄片为li-b合金、li-al合金、li-si合金或li-si-sn合金。

在单体电池制造模具底部放入集电片1，再放入惰性阻流环2，将负极薄膜3及电解质隔膜4放入惰性阻流环内，在这个过程中阻流环2不受力，此时负极层应紧贴电解质隔膜，电解质隔膜应与惰性阻流环上沿相平，然后放入正极薄膜片5，最后放入成型压头移动模具至成型压机下压制成型，将模具翻转，退模取出单体电池。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种具有中心孔薄膜化单体热电池制备方法，包括模具本体，首先，在模具本体内从下至上依次放置具有中心孔的集电片、惰性阻流环，然后在阻流环内依次放入负极薄膜片、电解质隔膜片，最后在惰性阻流环上端放入正极薄膜片移动到液压机下压制成型。简化了单体热电池的制备工艺，制得的单体电池具有体积小、快激活、抗高过载冲击，电性能稳定等优点，并可有效提高生产效率，降低电池制造成本，具有较好的应用前景。

技术研发人员：吴昊;杨少华;卓军;刘志勇;汤望新;吴鹏
受保护的技术使用者：沈阳崇华电子科技有限公司
技术研发日：2017.06.16
技术公布日：2017.10.24