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1、研究与设计以氯化镍作正极材料的热电池研究郭永全1，闻俊锋2，赵晋峰1，李潇1，张卫红1，鹿学玲1，朱金城1(1.中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300381；2.解放军63916部队，北京100036)摘要：以高温处理氯化镍作为热电池的正极材料制备热电池；用溶解理论解释了电池单体材料溢流现象，解决了电池的安全性问题；摸索了与之匹配的制备高比能量热电池所需电解质与负极材料，确定电解质为全锂电解质，负极为LiB合金；用浓差极化解释了氯化镍电池的电压起伏成因。所制备的氯化镍电池的单体电压比以二硫化钴为正极的电
2、池单体电压高25%。与全锂电解质和LiB合金匹配制备的样品电池，比能量达到84Wh/kg。关键词：氯化镍；正极材料；热电池中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1002-087X(2010)02-0174-03NiCl2cathodeforhighenergy-densitythermalbatteryGUOYong-quan1,WENJun-feng2,ZHAOJin-feng1,LIXiao1,ZHANGWei-hong1,LUXue-ling1,ZHUJin-cheng1(1.TianjinIn
3、stitudeofPowerSources,Tianjin300381,China;2.Unit63916ofPLA,Beijing100036,China)Abstract:Thethermalbatterywaspreparedwithhightemperature-producedNiCl2asthecathode.Thefloodingoftheliquidelectrolytewasexplainedbysolutiontheory,whichsolvedthesafetyproblemoftheb
4、attery.Theelectrolyteandanodematerialmatchingthehighenergy-densitythermalbatterywerestudied,andthenLiCl-LiBr-LiFandLiBalloyweredeterminedastheelectrolyteandtheanodematerial.Thefluctuationofoperatingvoltageiscausedbyconcentrationpolarization.Thevoltageofbatt
5、erywithNiCl2asthecathodeis25%higherthanthebatterywithCoS2asthecathode.Theenergy-densityofthethermalbatterysamplewithLiCl-LiBr-LiFastheelectrolyte,LiBalloyastheanodeandNiCl2asthecathodecanreach84Wh/Kg.Keywords:NiCl2;cathodematerial;thermalbattery自上世纪七、八十年代以来
6、，热电池最常用的电化学体系1.2负极材料与电解质为锂合金/二硫化物体系；它具有电压平稳、无电噪声、比功率电池负极材料选用LiSi合金或LiB合金。大、比能量大的特点，性能较好；但是，锂合金/二硫化物热电电池电解质选用二元电解质或全锂电解质。池仍然有它的弱点。它的单体电压偏低，空载电压只有2V左1.3电池制备与放电制度右，不利于进一步提高电池比能量；正极活性物质在高温时易①试验电池放电制度分解，导致电池不能长时间放电，比能量受限；放电初期有脉24A恒流放电，截止电压为峰值电压的70%。冲电压峰存在，影响电池的电
7、压精度。②样品电池放电制度基于此，人们一直没有间断过对新型热电池正极材料的70A恒流放电，截止电压为峰值电压的70%。探索。氯化镍材料即是其一。但一般认为，以氯化镍作为热电2结果与讨论池的正极材料尚有一些技术难题需要攻克，如激活时间长，放[1]2.1氯化镍电池溶解理论研究电电压有起伏，材料制备工艺复杂等等。在我们的试验中发现，氯化镍热电池在放电后期有严重本文希望采用氯化镍材料作为热电池的正极活性物质，的安全性问题；解剖电池发现，电池的电解质材料流溢出电堆摸索出制备高比能量热电池的可行方案。现象严重，见图1。1
8、试验1.1正极材料制备六水合氯化镍经真空烘干、高温处理，与熔盐、导电剂配制成正极材料。收稿日期：2009-10-29作者简介：郭永全(1966—)，男，天津市人，高级工程师，硕士，主要研究方向为热电池。Biography：GUOYong-quan(1966—),male,seniorengineer,master.图1电池解剖图Fig.1StackofNiCl2thermalbattery2010.
