热电池电解质片改性装置和热电池电解质片改性方法

摘要

热电池电解质片改性装置和热电池电解质片改性方法，涉及热电池材料技术。本发明的热电池电解质片改性装置包括：与第一混料单元连接的第一粉末进料器；与第一混料单元连接的等离子发生器；与第一混料单元连接的氩气源；与第二混料单元连接的第二粉末进料器；与第二混料单元连接的氮气源；第一混料单元和第二混料单元的出口皆连接到第三混料单元；第三混料单元的出口通过筛网连接到收集器。本发明的有益效果是，采用本发明技术的热电池电介质材料制成的热电池放电电压和容量皆有显著提升，提高了热电池的性能。

说明书

技术领域

本发明涉及热电池材料技术。

背景技术

热电池(即热激活电池)是一种熔盐电解质储备电池，具有激活快、比能量高、使用温度范围宽、长贮存等优点，在现代飞行装备及油气生产中有广阔应用前景。常温下，热电池电解质呈固态绝缘性。工作时，内部温度聚升使电解质熔融而具有高导电率，从而释放电能，因此，电解质片是热电池的重要工作部件，其性能决定了热电池的性能。在实际热电池中，电解质片中还需要加入流动抑制剂作为载体，以便抑制熔融的熔盐流动，常见的流动抑制剂有氧化镁粉体、无孔纤维、多孔纤维。但氧化镁粉体、无孔纤维、多孔纤维均是绝缘体，也没有电化学活性，影响了电解质片的电化学活性，因而导致了氧化镁固含量过高时电池性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高热电池性能的热电池电解质片改性装置和热电池电解质片改性方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，热电池电解质片改性装置，其特征在于，包括：

与第一混料单元连接的第一粉末进料器；

与第一混料单元连接的等离子发生器；

与第一混料单元连接的氩气源；

与第二混料单元连接的第二粉末进料器；

与第二混料单元连接的氮气源；

第一混料单元和第二混料单元的出口皆连接到第三混料单元；

第三混料单元的出口通过筛网连接到收集器。

进一步的，所述氩气源包括高纯氩气瓶和减压阀，氮气源包括高纯氮气瓶和减压阀。

所述第一混料单元、第二混料单元和第三混料单元皆为混料喷嘴。

本发明的热电池电解质片改性方法包括下述步骤：

1)在氩气环境下，混合氧化镁物料和等离子体，使等离子体和氧化镁物料发生烧蚀作用，然后将氧化镁物料--等离子体混合物与氮气--熔盐粉末混合物再次混合得到最终混合物，所述氧化镁物料为氧化镁粉末、氧化镁无孔纤维或氧化镁多孔纤维；

2)筛网过滤最终混合物，得到改性的热电池电介质片。

所述步骤1)中，等离子发生器工作电压50-120伏，等离子电流为300-600安；氩气与氮气的流量均为300-400升/小时；氧化镁物料进料速率为20-80克/分钟，按进料的质量比，氧化镁物料/熔盐粉末为1/3至3/5；筛网的规格为40-80目。

本发明的有益效果是，采用本发明技术的热电池电介质材料制成的热电池放电电压和容量皆有显著提升，提高了热电池的性能。

附图说明

图1是本发明的热电池电解质片改性装置结构示意图。

图2是采用本发明技术改性后的热电池性能对比曲线图。

具体实施方式

热电池电解质片改性装置，包括：

与第一混料单元连接的第一粉末进料器；

与第一混料单元连接的等离子发生器；

与第一混料单元连接的氩气源；

与第二混料单元连接的第二粉末进料器；

与第二混料单元连接的氮气源；

第一混料单元和第二混料单元的出口皆连接到第三混料单元；

第三混料单元的出口通过筛网连接到收集器。

具体参见图1。

第一粉末进料器1为氧化镁物料的进料器，所述氧化镁物料为氧化镁粉末或氧化镁无孔纤维或氧化镁多孔纤维。

第二粉末进料器2为熔盐粉末进料器。

第一混料单元为混料喷嘴A，作用是等离子体、粉末、高纯氩气按箭头方向进入喷嘴内部腔体，在腔体内等离子体与粉末发生烧蚀作用，氩气流与粉末混合后沿导流出口按照箭头方向喷出；

第二混料单元为混料喷嘴B，作用是粉末、高纯氮气按箭头方向进入喷嘴内部腔体，氮气流与粉末混合后沿导流出口按照箭头方向喷出；

第三混料单元为混料喷嘴C，作用是来自混料喷嘴A和混料喷嘴B的粉末气流按箭头方向进入内部腔体，混合后沿导流出口按照箭头方向喷出，经筛网进入下方的收集器。

等离子发生器采用的是氩气源，工作电压50-120伏，等离子电流为300-600安；减压阀控制高纯氩气与高纯氮气的流量均为300-400升/小时；第一粉末进料器送料速率为20-80克/分钟，第一粉末进料器与第二粉末进料器的进料质量比为1/3至3/5；筛网的规格为40-80目，筛网可振动。

实施例1:

1、打开等离子发生器，工作电压设置为50伏，等离子电流设置为300安；

2、打开混料喷嘴开关C；

3、打开高纯氩气瓶减压阀和高纯氮气瓶减压阀，高纯氩气和高纯氮气的纯度均大于99％，流量均设置为300升/小时；

4、打开收集器开关，筛网为60目，振动频率为960次/分钟；

5、打开粉末进料器1开关A，打开粉末进料器2开关B，粉末进料器1的送料速率设置为20克/分钟，粉末进料器2的送料速率设置为60克/分钟。

实施例2:

1、打开等离子发生器，工作电压设置为50伏，等离子电流设置为300安；

2、打开混料喷嘴开关C；

3、打开高纯氩气瓶减压阀和高纯氮气瓶减压阀，高纯氩气和高纯氮气的纯度均大于99％，流量均设置为300升/小时；

4、打开收集器开关，筛网为60目，振动频率为960次/分钟；

5、打开粉末进料器1开关A，打开粉末进料器2开关B，粉末进料器1的送料速率设置为30克/分钟，粉末进料器2的送料速率设置为90克/分钟。

改性原理：

等离子对绝缘的氧化镁表面烧蚀后，增强了绝缘氧化镁的表面电化学活性，最终制得的热电池放电性能得到提升。氧化镁的形式包括粉末、无孔纤维、多孔纤维。

改性结果：

如图2所示，a为未经过等离子喷涂改性而制得的热电池放电曲线，b、c为经过等离子喷涂改性而制得的热电池放电曲线。b、c不同在于送料速率不同，b为30克/分钟，c为20克/分钟，其他条件相同。氧化镁为无孔纤维的，其他形式的氧化镁包括粉末的和多孔纤维的，其实验结果类似。送料速率越快，等离子与氧化镁的作用时间越短。结果表明，经等离子喷涂改性后，放电电压和容量相比于未改性的，有大幅提升。等离子作用时间越长，改性提升效果越明显。