电解质均一浆料制备:热电池熔盐电解质均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:KC1和LiCl的混合物80%、聚偏氟乙烯粘结剂0.2%和C5H9NO分散剂19.8% ；在KCl和LiCl的混合物中，KCl的质量百分比为50%，LiCl的质量百分比为50% ;在手套箱中，将KCl和LiCl的混合物、聚偏氟乙烯粘结剂和C5H9NO分散剂按照上述比例进行混合，以1000r/min的转速，机械搅拌2h，制得。
[0031]薄型热电池正极和电解质组合极片制备:在表面处理后的金属片上以50cm/min速度涂覆500um厚的热电池正极均一浆料，并在真空干燥箱中在600C烘1h固化，再将制备的样品在5Mpa的压力下压制30min，得薄型热电池正极极片；在上述薄型热电池正极极片上以0.lcm/min速度涂覆20um厚的热电池熔盐电解质均一浆料，并在真空干燥箱中在25°C烘24h固化，然后将制备的样品在15Mpa的压力下压制30s，得薄型热电池正极和电解质组合极片；该组合极片的厚度为270um。
[0032]实施例4
热电池正极均一浆料制备:热电池正极均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:FeS2 60%、聚乙烯醇粘结剂1%和去离子水39% ;在手套箱中，将FeS2、聚乙烯醇粘结剂和去离子水按照上述比例进行混合，以200r/min的转速，磁力搅拌20h，制得。
[0033]热电池熔盐电解质均一浆料制备:热电池熔盐电解质均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:LiCl、LiBr和KBr的混合物60%、聚乙烯醇粘结剂1%和C4H7NO分散剂39% ；在LiCl、LiBr和KBr的混合物中，LiCl的质量百分比为15%，LiBr的质量百分比为30%，KBr的质量百分比为55% ;在湿度〈2%的干燥室内，将LiCl、LiBr和KBr的混合物、聚乙烯醇粘结剂和C4H7NO分散剂按照上述比例进行混合，以200r/min的转速，磁力搅拌20h，制得。
[0034]薄型热电池正极和电解质组合极片制备:在表面处理后的玻璃纤维上以lcm/min速度涂覆50um厚的热电池正极浆料，并在真空干燥箱中在40°C烘16h固化，再将制备的样品在1Mpa的压力下压制lmin，得薄型热电池正极极片；在上述薄型热电池正极极片上以10cm/min速度涂覆300um厚的热电池熔盐电解质均一浆料，并在真空干燥箱中在60°C烘1h固化，然后将制备的样品在8Mpa的压力下压制8min，得热电池正极和电解质组合极片；该组合极片的厚度为180um。
[0035]实施例5 热电池正极均一浆料制备:热电池正极均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:CoS2 50%、聚偏氟乙烯粘结剂6%和去离子水44% ;在自然环境中，将CoS2、聚偏氟乙烯粘结剂和去离子水按照上述比例进行混合，以800r/min的转速，机械搅拌7h，制得。
[0036]热电池熔盐电解质均一浆料制备:热电池熔盐电解质均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:KC1和LiCl的混合物30%、硅氧烷粘结剂3%和C5H12分散剂67% ;在KCl和LiCl的混合物中，KCl的质量百分比为30%，LiCl的质量百分比为70% ;在手套箱中，将KCl和LiCl的混合物、硅氧烷粘结剂和C5H12分散剂按照上述比例进行混合，以700r/min的转速，机械搅拌8h，制得。
[0037]薄型热电池正极和电解质组合极片制备:在表面处理后的石墨烯上以30cm/min速度涂覆300um厚的热电池正极均一浆料，并在真空干燥箱中在80°C烘2h固化，再将制备的样品在8Mpa的压力下压制2min，得薄型热电池正极极片；在上述薄型热电池正极极片上以30cm/min速度涂覆400um厚的热电池熔盐电解质均一浆料，并在真空干燥箱中在80°C烘3h固化，然后将制备的样品在1Mpa的压力下压制2min，得薄型热电池正极和电解质组合极片；该组合极片的厚度为300um。
[0038]实施例6
热电池正极均一浆料制备:热电池正极均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:FeS2 30%、环氧树脂粘结剂8%和去离子水62% ;在湿度小于2%的环境中，将FeS2、环氧树脂粘结剂和去离子水按照上述比例进行混合，以1300r/min的转速，磁力搅拌10h，制得。
[0039]热电池熔盐电解质均一浆料制备:热电池熔盐电解质均一浆料由以下质量百分含量的组分组成:KC1和LiCl的混合物70%、硅氧烷粘结剂8%和C6H14分散剂22% ;在KCl和LiCl的混合物中，KCl的质量百分比为60%，LiCl的质量百分比为40% ;在湿度小于2%的环境中，将KCl和LiCl的混合物、硅氧烷粘结剂和C6H14分散剂按照上述比例进行混合，以1300r/min的转速，磁力搅拌10h，制得。
[0040]薄型热电池正极和电解质组合极片制备:在表面处理后的碳纳米管上以5cm/min速度涂覆180um厚的热电池正极均一浆料，并在真空干燥箱中在50°C烘8h固化，再将制备的样品在13Mpa的压力下压制1.5min，得薄型热电池正极极片；在上述薄型热电池正极极片上以7cm/min速度涂覆60um厚的热电池熔盐电解质均一浆料，并在真空干燥箱中在70°C烘15h固化，然后将制备的样品在13Mpa的压力下压制lmin，得薄型热电池正极和电解质组合极片；该组合极片的厚度为200um。
【主权项】
1.一种基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是，包括: (1)制备热电池正极均一浆料，再将所述热电池正极均一浆料涂覆于导电衬底上，在25-100°C下，干燥30min-24h固化，压制，得薄型热电池正极极片； (2)制备热电池熔盐电解质均一浆料，将所述热电池熔盐电解质均一浆料叠层涂覆于所述薄型热电池正极极片上，在25-100°C下，干燥30min-24h固化，压制，得薄型热电池正极和电解质组合极片。
2.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述热电池正极均一浆料的制备方法为: 将热电池正极粉体材料、粘结剂和分散剂混合，以200-1500r/min的转速，搅拌30min-24h，得热电池正极均一浆料；其中，各组分的质量百分含量为:热电池正极粉体材料15-80%、粘结剂0.2-10%和分散剂15-80%。
3.根据权利要求2所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述热电池正极粉体材料为FeS2或CoS 2。
4.根据权利要求2所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述分散剂为去离子水。
5.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是，所述步骤(I)中，所述热电池正极均一浆料的涂覆厚度为20-500um，涂覆速度为0.l-50cm/min，涂覆环境为在自然环境或在湿度小于2%的环境或手套箱中。
6.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是，所述热电池熔盐电解质均一浆料的制备方法为: 将熔盐电解质、粘结剂和有机分散剂混合，以200-1500r/min的转速，搅拌30min_24h，得热电池电解质均一浆料；其中，各组分的质量百分含量为:熔盐电解质15-80%、粘结剂0.2-10%和有机分散剂15-80% ;所述熔盐电解质为易溶性卤素熔盐电解质。
7.根据权利要求6所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述熔盐电解质为KCl和LiCl的混合物或LiCl、LiBr和KBr的混合物；其中，在KCl和LiCl的混合物中，KCl的质量百分比为30-60%，LiCl的质量百分比为40-70% ;在LiCl、Lifc和KBr的混合物中，LiCl的质量百分比为5-15%，Lifc的质量百分比为30-45%，KBr的质量百分比为40_60%。
8.根据权利要求2或6所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述粘结剂为环氧树脂、聚四氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇和硅氧烷中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述有机分散剂为烷酮类、烷烃类和烷醇类有机溶剂中的至少一种；所述烷酮类有机溶剂的通式为，CmHnNtOs，其中，m=4-10，n=7_12，t=l_3，s=l_5 ;所述烷烃类有机溶剂的通式为，CxHy，其中，x=5-12，y=7-20 ;所述烷醇类有机溶剂的通式为，CaHb0。，其中，a=2_5，b=4_8，c=l_30
10.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:在所述步骤(2)中，热电池熔盐电解质均一浆料在所述薄型热电池正极极片上的涂覆厚度为20-500um，涂覆速度为0.l-50cm/min,涂覆环境为在湿度小于2%的环境或手套箱中。
11.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是:所述导电衬底为石墨纸、金属箔、金属片、玻璃纤维、石墨烯或碳纳米管。
12.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是，在所述步骤(I)中，将干燥固化后的热电池正极极片在2-15Mpa下压制30s-5min，得薄型热电池正极极片。
13.根据权利要求1所述的基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法，其特征是，在所述步骤(2)中，将干燥固化后的热电池正极和电解质组合极片在2-15Mpa下压制30s-5min，得薄型热电池正极和电解质组合极片。
【专利摘要】本发明属于电池制造领域，具体涉及一种基于浆料涂覆法制备薄型热电池正极和电解质组合极片的方法。该方法包括制备热电池正极均一浆料，再将热电池正极均一浆料涂覆于导电衬底上，经干燥、固化、压制，得薄型热电池正极极片；制备热电池熔盐电解质均一浆料，将热电池熔盐电解质均一浆料叠层涂覆于薄型热电池正极极片上，经干燥、固化、压制，得薄型热电池正极和电解质组合极片。本方法制备的热电池正极和电解质组合极片可减薄1/3~1/2，厚度在数十至数百微米范围内可调，为热电池小型/薄型化领域的开创性工作，对推动国防工业的发展具有极高价值。
【IPC分类】H01M4-62, H01M4-08, H01M6-36
【公开号】CN104681781
【申请号】CN201510055071
【发明人】邓亚锋, 魏华, 兰伟, 王帅, 杨开敏, 刘效疆
【申请人】中国工程物理研究院电子工程研究所
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月3日