一种长航时末端大脉冲热电池用隔膜及其制备方法

技术领域

本发明属于热电池隔膜材料制备技术领域，具体涉及一种长航时末端大脉冲热电池用隔膜及其制备方法。

背景技术

热电池是一种热激活贮备电池，在常温下贮存时电解质为不导电的固体，使用时用电发火头或撞针机构引燃其内部的加热药剂，使电解质熔融成为离子导体而被激活的一种储备电池，贮存时间理论上是无限的，实际可测值达17年以上。由于输出比功率大、内阻小、使用温度范围宽、贮存时间长、激活迅速可靠、不需要维护，故而已发展成为现代化武器的理想电源。

随着国防工业的快速发展，对热电池提出了越来越高的用电要求，除了长时间输出外，还要求热电池末期能够提供短时间的大脉冲放电，而目前应用的热电池，受正极材料热解，热量散失，内部熔融盐凝固内阻增大等因素很难实现末期大脉冲放电，即使承载起来，由于内部极化内阻增大，工作电压也急剧下降，无法满足用电设备工作电压的要求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种长航时末端大脉冲热电池用隔膜及其制备方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

所述隔膜材料为固体电解质-熔融盐复合材料，由吸附性固体电解质和熔融盐复合而成。制备方法包括以下步骤：

步骤1吸附性固体电解质前驱体制备方法：将吸附材料前驱体粉末溶于醇溶剂中形成一定浓度的吸附材料前驱体液，再经加温至50℃后搅拌1h形成前驱体液，再将固体电解质按一定比例倒置于前驱体液中，获得吸附性固体电解质前驱体备用；

步骤2吸附性固体电解质制备方法：将步骤1制备的吸附性固体电解质前驱体置于机械搅拌加热釜中，机械搅拌下，按5℃/min升温至一定温度，并在此温度下保温一段时间后，自然降温，得吸附性固体电解质颗粒；

步骤3吸附性固体电解质粉末制备方法：将步骤2制备的吸附性固体电解质颗粒置于粉碎机中粉碎，过筛，球磨，获得吸附性固体电解质粉末；

步骤4固体电解质-熔融盐复合材料制备方法：将步骤3制备的吸附性固体电解质粉末和熔融盐按1：1的质量比混合后置于行星式混料机中，混合5min后，过筛获得。

所述步骤1所述吸附材料前驱体粉末为硝酸镁，醋酸镁、醋酸铝中的至少一种。

所述步骤1所述醇剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中一种或两种混合物。

所述步骤1所述吸附材料前驱体液浓度为0.5mol/L～2mol/L；固体电解质和前驱体液混制比例为100g/L～500g/L；

所述步骤2所述加热温度为450℃～800℃，保温时间为0.5h～4h；

所述步骤3所述过筛为40目～300目；

所述步骤4所述熔融盐为硝酸化合物熔融盐和卤化合物熔融盐体系中的一种；

所述步骤4所述过筛为40目～300目筛；

所述固态电解质为氧化物和硫化物固态电解质。

有益效果：

本发明制备的长航时末端脉冲热电池，以具有吸附性的固体电解质无机物为骨架，起到稳定热电池熔融盐的作用；在热电池工作后期，内部温度快速下降后，熔融盐电导率会快速下降，而被熔融盐浸润的固体电解质具有较好的电导率，可以起到提升热电池末端脉冲的作用，适用于高安全，长航时末端脉冲型热电池。

附图说明

图1为采用本申请专利隔膜的放电曲线。

图2为常规热电池隔膜的放电曲线。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

按照末端大脉冲用热电池隔膜制备方法，首先将醋酸镁粉末溶于甲醇和异丙醇的混合溶剂中形成1mol/L浓度的吸附材料前驱体液，再经加温至50℃后搅拌1h形成前驱体液，再将LLZTO氧化物固态电解质按100g/L的比例倒置于前驱体液中，获得LLZTO吸附性固体电解质前驱体备用；将制备的LLZTO前驱体置于机械搅拌加热釜中，机械搅拌下，在大气氛围下，按5℃/min升温至550℃温度，并在此温度下保温1h后，自然降温，得吸附性固体电解质颗粒；将制备的吸附性固体电解质颗粒置于粉碎机中粉碎，过100目筛，球磨，获得吸附性固体电解质粉末；再将制备的吸附性固体电解质粉末和LiF-LiCl-LiBr按照1:1的比例混合后置于行星式混料机中，混合5min后，过80目筛获得。

实施例2

按照末端大脉冲用热电池隔膜制备方法，首先将醋酸铝粉末溶于丙醇中形成1mol/L浓度的吸附材料前驱体液，再经加温至50℃后搅拌1h形成前驱体液，再将钙钛矿固态电解质按150g/L的比例倒置于前驱体液中，获得钙钛矿固态电解质前驱体备用；将制备的前驱体置于机械搅拌加热釜中，机械搅拌下，在大气氛围下，按5℃/min升温至600℃温度，并在此温度下保温1.5h后，自然降温，得吸附性固体电解质颗粒；将制备的吸附性固体电解质颗粒置于粉碎机中粉碎，过100目筛，球磨，获得吸附性固体电解质粉末；再将制备的吸附性固体电解质粉末和LiF-NaF-KF熔融盐按照1:1的比例混合后置于行星式混料机中，混合5min后，过80目筛获得。

实施例3

按照末端大脉冲用热电池隔膜制备方法，首先将硝酸镁粉末溶于甲醇和异丙醇的混合溶剂中形成1mol/L浓度的吸附材料前驱体液，再经加温至50℃后搅拌1h形成前驱体液，再将LLZTO氧化物固态电解质按100g/L的比例倒置于前驱体液中，获得LLZTO吸附性固体电解质前驱体备用；将制备的LLZTO前驱体置于机械搅拌加热釜中，机械搅拌下，在大气氛围下，按5℃/min升温至550℃温度，并在此温度下保温1h后，自然降温，得吸附性固体电解质颗粒；将制备的吸附性固体电解质颗粒置于粉碎机中粉碎，过100目筛，球磨，获得吸附性固体电解质粉末；再将制备的吸附性固体电解质粉末和LiNO3-NaNO3-KNO

性能对比：以FeS