论文部分内容阅读
目前,CoS2正极热电池电极制备的方法主要为传统粉末压片工艺,但该工艺存在生产效率低、操作环境要求苛刻、工艺繁琐等缺点,不利于热电池的自动化、规模化生产。针对上述问题,本文采用涂覆法制备不同基体材料的CoS2薄膜正极,优化了薄膜制备工艺流程及相关参数,并研究了薄膜单体电池的放电性能。分别研究了H-1、PVDF溶液、水玻璃溶液和水四种和膏剂。采用扫描电子显微（SEM）分析、X射线衍射（XRD）分析等方法对CoS2薄膜正极进行表征,结合电性能测试结果,筛选出最佳和膏剂为H-1;研究了石墨纸、铝箔、泡沫镍和泡沫铜四种基体,结合电池的放电性能和实际生产需求,选择石墨纸和泡沫镍两种基体材料,其中石墨纸基体的负载量少,可满足大功率短寿命热电池的需求;而泡沫镍基体的负载量大,适合做大功率长寿命热电池的基体。分别研究了石墨纸基体和泡沫镍基体CoS2薄膜正极的制备工艺及放电性能。通过薄膜的表面形貌和单体电池的放电性能测试,对和膏剂的用量、球磨时间、干燥条件、压力等工艺参数进行优化;研究了温度和电流对薄膜单体电池放电性能的影响。结果表明,温度对放电性能影响比较大;石墨纸基体薄膜电池适合大电流放电,而泡沫镍基体薄膜电池更适合小电流放电;与粉末压片工艺相比,薄膜工艺能有效提高热电池的实际比容量和活性物质利用率,降低电池的内阻。除此之外,涂覆法的操作环境要求相对较低,更适合自动化生产,为热电池的批量规模化生产提供了可能行。初步研究了薄膜工艺电压尖峰产生的原因。采用向正极材料中掺入杂质的方法,分析了可能引起电压尖峰的物质及其来源。研究结果表明,预干燥过程中的水份是引起电压尖峰的主要原因;LiCoO2是导致电压尖峰的主要物质。采用交流阻抗法研究了LiCoO2含量对电池阻抗的影响,结果表明,LiCoO2含量越多,电压尖峰越高,电池阻抗越大。