高功率热电池NiCl2正极材料研究进展
2021-09-03刘慕霄田雨萌
电源技术 2021年8期
朱 浩,刘慕霄,田雨萌
(1.中国电子科技集团公司第十八研究所,天津 300384;2.海军装备部驻北京地区军事代表局驻天津地区第二军事代表室,天津 300384)
热电池为一次化学电源,属于贮备电池的一种,其主要特点是以固态熔盐作为电解质,所以在贮存过程中电池内部为几乎不存在化学反应的惰性状态,这使得它可以长期贮备(15年以上)且无需维护,十分适用于战略级军事应用。另外,利用其内部点火系统,热电池能够在低于2 s 的短时间内激活,使固态熔盐电解质熔融成为内阻极低的离子导体,并且得益于自发热体系,热电池可以在苛刻的环境条件下进行大功率放电。这些特点使热电池在军事应用领域有着重要的地位。随着国际局势的复杂化、各国关系的紧张化以及现代战争的智能化,现有的热电池体系已经难以满足现代化列装武器装备对电池性能的要求。
正极材料对于热电池的性能有着决定性的影响,理想的正极材料应具备高容量高电动势、与电解质的电化学窗口相容、稳定的放电电压平台、良好的热稳定性、高电导率、难溶于熔盐电解质、化学稳定性好和成本低廉、无毒无污染等特点。
1 高功率热电池正极材料
热电池与其他化学电源都是通过发生氧化还原反应,向负载输出电能。图1[1]是目前常用正极材料的理论质量/体积比容量和理论电势的对比图。

图1 正极材料的理论质量/体积比容量和理论电势
目前,锂系高温热电池的正极材料主要为过渡金属硫化物(TMSs),其具有稳定的放电性能和相对较高的比容量和热稳定性。……
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