一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電池制造領域，具體涉及一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法。
【背景技術】
[0002]熱電池是一次貯備電池，具有功率高、輸出電流大、貯存時間長和環(huán)境適應性好等優(yōu)點，是軍事裝備中應用最廣泛、裝備量最大的貯備電池；目前，國內熱電池電極片均采用粉末壓片工藝制備，即:將電極粉體材料均勻布灑在導電襯底上，再施壓成型；由于粉體自支撐性差，導致極片不能做的很薄、大直徑極片無法成型，這些已成為熱電池小型化的瓶頸。因此，研宄熱電池微型/薄型化極片制造技術，對國防工業(yè)具有重大意義。
[0003]加熱粉極易吸潮易爆，漿料難以制備，因此至今未見熱電池加熱粉漿料制備涂覆方面的相關報道。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供一種基于熱電池加熱粉漿料制備薄型熱電池加熱粉片的方法，解決了現(xiàn)有技術中熱電池極片不能薄型化的問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，包括:
Cl)將熱電池加熱粉、粘結劑和有機分散劑混合，以200-1500r/min的轉速，攪拌30min-24h，得熱電池加熱粉均一漿料；
(2)將所述熱電池加熱粉均一漿料涂覆于導電襯底上，經(jīng)干燥、固化、壓制，得薄型熱電池加熱粉片。
[0006]在熱電池加熱粉均一漿料中，各組分的質量百分含量為:熱電池加熱粉15-80%、粘結劑0.2-10%和有機分散劑15-80%。
[0007]所述熱電池加熱粉為Fe粉與此104的混合物；其中，F(xiàn)e粉的質量百分比為5_20%，此104的質量百分比為80-95%。
[0008]所述粘結劑為環(huán)氧樹脂、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種。
[0009]所述有機分散劑為烷酮類、烷烴類和烷醇類有機溶劑中的至少一種；所述烷酮類有機溶劑的通式為，CmHnNtOs，其中，m=4-10，n=7_12，t=l_3，s=l_5 ;所述烷烴類有機溶劑的通式為，CxHy，其中，x=5-12, y=7-20 ;所述烷醇類有機溶劑的通式為，CaHbO。，其中，a=2_5，b=4_8，c=l-30
[0010]在所述步驟(2)中，所述熱電池加熱粉均一漿料的涂覆厚度為20-500um，涂覆速度為0.l-50cm/min，涂覆環(huán)境為在濕度小于2%的環(huán)境或手套箱中。
[0011]在所述步驟(2)中，在真空干燥箱中進行干燥，干燥溫度為25-100°C，干燥時間為30min-24ho
[0012]在所述步驟(2)中，將干燥固化后的熱電池加熱粉極片在2_15Mpa下壓制30s-5min，得薄型熱電池加熱粉極片。
[0013]在所述步驟(2)中，所述導電襯底為石墨紙、金屬箔、金屬片、泡沫镲、石墨稀或碳納米管。
[0014]本發(fā)明的技術方案具有以下有益效果:
I)本發(fā)明首次提出了熱電池加熱粉漿料及其制備方法，使得極易吸潮易爆的加熱粉制備成穩(wěn)定的加熱粉漿料成為可能，并且正是由于制備得到的熱電池加熱粉漿料，才實現(xiàn)了薄型熱電池加熱粉片的制備；較現(xiàn)有的粉末壓片成型工藝，本方法制備的熱電池加熱粉片可減薄1/3~1/2，厚度在數(shù)十至數(shù)百微米范圍內可調，且成本較低、工藝簡單，適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，為熱電池小型/薄型化領域的開創(chuàng)性工作，對推動國防工業(yè)的發(fā)展具有極高價值。
[0015]2)本發(fā)明的熱電池加熱粉漿料是由于在熱電池加熱粉中加入特定的有機分散劑和粘結劑，采用特定的工藝制備而成，均勻性好，穩(wěn)定性高，成型性好；本發(fā)明的薄型熱電池加熱粉片是將熱電池加熱粉均一漿料以特定的速度及厚度涂覆在導電襯底上形成，由于有襯底的支撐，該加熱粉片不受粉末支撐強度的限制，可制得大直徑薄型極片。
[0016]3)本發(fā)明制備的薄型熱電池加熱粉片環(huán)境適應性好，可在高過載/高沖擊/高自旋等極端環(huán)境下使用，為特種武器彈藥提供了電源解決方案，擴大了熱電池的使用范圍；激活速度快更快，與同規(guī)格的采用粉末壓制加熱粉片的熱電池相比，激活速度快10%以上。
【具體實施方式】
[0017]為使本申請的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下結合具體實施例，對本申請作進一步地詳細說明。
[0018]實施例1
制備熱電池加熱粉均一漿料:在濕度〈2%的干燥室內，將Fe粉與1((:104的混合物15%、環(huán)氧樹脂粘結劑5%和C7H16有機分散劑80%按照上述比例進行混合，以1500r/min的轉速，機械攪拌30min，得熱電池加熱粉均一漿料；上述比例均為質量百分比；其中，在Fe粉與此104的混合物中，F(xiàn)e粉的質量百分比為12%，KClO 4的質量百分比為88%。
[0019]再在表面處理后的石墨紙上以45cm/min速度涂覆厚50um的熱電池加熱粉均一楽料，并于真空干燥箱中在100°c下烘30min固化；然后將制備的樣品在5Mpa的壓力下壓制4min，得薄型熱電池加熱粉片；該加熱粉片的厚度為25um。
[0020]實施例2
制備熱電池加熱粉均一漿料:在手套箱中，將Fe粉與此104的混合物20%、聚四氟乙烯乳液粘結劑0.2%和C2H6O有機分散劑79.8%按照比例進行混合，以300r/min的轉速，磁力攪拌24h，得熱電池加熱粉均一漿料；上述比例均為質量百分比；其中，在Fe粉與1((:104的混合物中，F(xiàn)e粉的質量百分比為15%，1((:104的質量百分比為85%。
[0021]再在表面處理后的金屬箔上以20cm/min速度涂覆厚100 um的熱電池加熱粉均一漿料，并于真空干燥箱中在25°C下烘24h固化；然后將制備的樣品在15Mpa的壓力下壓制30s，得薄型熱電池加熱粉片；該加熱粉片的厚度為80um。
[0022]實施例3 制備熱電池加熱粉均一漿料:在濕度〈2%的干燥室內，將Fe粉與1((:104的混合物80%、聚偏氟乙烯粘結劑5%和C4H7NO有機分散劑15%按照比例進行混合，以1000r/min的轉速，機械攪拌2h，得熱電池加熱粉均一漿料；上述比例均為質量百分比；其中，在Fe粉與KClO4的混合物中，F(xiàn)e粉的質量百分比為20%，1((:104的質量百分比為80%。
[0023]再在表面處理后的玻璃纖維上以5cm/min速度涂覆厚400 um的熱電池加熱粉均一漿料，并于真空干燥箱中在60°C下烘1h固化；然后將制備的樣品在2Mpa的壓力下壓制5min，得薄型熱電池加熱粉片；該加熱粉片的厚度為300um。
[0024]實施例4
制備熱電池加熱粉均一漿料:在濕度〈2%的干燥室內，將Fe粉與1((:104的混合物60%、聚乙烯醇粘結劑10%和C4HltlO有機分散劑30%按照比例進行混合，以200r/min的轉速，機械攪拌20h，得熱電池加熱粉均一漿料；上述比例均為質量百分比；其中，在Fe粉與此104的混合物中，F(xiàn)e粉的質量百分比為5%，1((:104的質量百分比為95%。
[0025]再在表面處理后的泡沫鎳上以0.lcm/min速度涂覆厚500um的熱電池加熱粉均一漿料，并于真空干燥箱中在80°C下烘2h固化；然后將制備的樣品在1Mpa的壓力下壓制lmin，得薄型熱電池加熱粉片；該加熱粉片的厚度為300 um。
[0026]實施例5
制備熱電池加熱粉均一漿料:在手套箱中，將Fe粉與此104的混合物40%、硅氧烷粘結劑7%和C5H9NO有機分散劑53%按照比例進行混合，以800r/min的轉速，機械攪拌10h，得熱電池加熱粉均一漿料；上述比例均為質量百分比；其中，在Fe粉與1((:104的混合物中，F(xiàn)e粉的質量百分比為10%，1((:104的質量百分比為90%。
[0027]再在表面處理后的石墨稀上以10cm/min速度涂覆厚200um的熱電池加熱粉均一漿料，并于真空干燥箱中在40°C下烘18h固化；然后將制備的樣品在7Mpa的壓力下壓制2min，得薄型熱電池加熱粉片；該加熱粉片的厚度為150 um。
[0028]實施例6
制備熱電池加熱粉均一漿料:在濕度〈2%的干燥室內，將Fe粉與1((:104的混合物30%、聚四氟乙烯乳液粘結劑1%和C5H12有機分散劑69%按照比例進行混合，以500r/min的轉速，機械攪拌7h，得熱電池加熱粉均一漿料；上述比例均為質量百分比；其中，在Fe粉與KClO4的混合物中，F(xiàn)e粉的質量百分比為8%，此104的質量百分比為92%。
[0029]再在表面處理后的碳納米管上以lcm/min速度涂覆厚300 um的熱電池加熱粉均一漿料，并于真空干燥箱中在70°C下烘6h固化；然后將制備的樣品在13Mpa的壓力下壓制3min，得薄型熱電池加熱粉片；該加熱粉片的厚度為250 um。
【主權項】
1.一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是，包括: (1)將熱電池加熱粉、粘結劑和有機分散劑混合，以200-1500r/min的轉速，攪拌30min-24h，得熱電池加熱粉均一漿料； (2)將所述熱電池加熱粉均一漿料涂覆于導電襯底上，經(jīng)干燥、固化、壓制，得薄型熱電池加熱粉片。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:在熱電池加熱粉均一漿料中，各組分的質量百分含量為:熱電池加熱粉15-80%、粘結劑0.2-10%和有機分散劑15-80%。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:所述熱電池加熱粉為Fe粉與此104的混合物；其中，F(xiàn)e粉的質量百分比為5_20%，KClO4的質量百分比為80-95%。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:所述粘結劑為環(huán)氧樹脂、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種。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:所述有機分散劑為烷酮類、烷烴類和烷醇類有機溶劑中的至少一種；所述烷酮類有機溶劑的通式為，CmHnNtOs，其中，m=4-10，n=7_12，t=l_3，s=l_5 ;所述烷烴類有機溶劑的通式為，CxHy，其中，x=5-12，y=7-20 ;所述烷醇類有機溶劑的通式為，CaHb0。，其中，a=2_5，b=4_8，c=l_30
6.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:在所述步驟(2)中，所述熱電池加熱粉均一漿料的涂覆厚度為20-500um，涂覆速度為0.l-50cm/min，涂覆環(huán)境為在濕度小于2%的環(huán)境或手套箱中。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:在所述步驟(2)中，在真空干燥箱中進行干燥，干燥溫度為25-100°C，干燥時間為30min-24ho
8.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，，其特征是，在所述步驟(2)中，將干燥固化后的熱電池加熱粉極片在2-15Mpa下壓制30s_5min，得薄型熱電池加熱粉極片。
9.根據(jù)權利要求1所述的基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法，其特征是:在所述步驟(2)中，所述導電襯底為石墨紙、金屬箔、金屬片、泡沫鎳、石墨烯或碳納米管。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電池制造領域，具體涉及一種基于漿料涂覆法制備薄型熱電池加熱粉片的方法。該方法將熱電池加熱粉、粘結劑和有機分散劑混合，形成均一漿料，并在導電襯底上涂覆成型，干燥固化后得薄型化熱電池加熱粉片。較現(xiàn)有的粉末壓片成型工藝，本方法制備的薄型熱電池加熱粉片厚度可減薄1/3~1/2，厚度在數(shù)十至數(shù)百微米范圍內可調，且成本較低、工藝簡單，適合于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，是在熱電池小型/薄型化領域的開創(chuàng)性工作，對推動國防工業(yè)的發(fā)展具有極高價值。
【IPC分類】H01M4-04, H01M4-08
【公開號】CN104681776
【申請?zhí)枴緾N201510054924
【發(fā)明人】鄧亞鋒, 蘭偉, 劉波, 閆軍, 原勇強, 崔益秀
【申請人】中國工程物理研究院電子工程研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月3日