[发明专利]一种基于钨钼硫化物体系的热电池

权利要求书

1.一种基于钨钼硫化物体系的热电池，其特征在于，包括由正极材料、碱金属卤化物隔膜、石棉环、负极材料和集流片组成的电池单体，在负极材料远离碱金属卤化物隔膜的一侧设置集流片；在正极材料和集流片之间设置石棉环，且石棉环位于碱金属卤化物隔膜的两端和负极材料的两端；在每个电池单体中设置加热片，其中：正极材料在放电过程中以钨金属离子或者钼金属离子为电子接受体，正极材料由钨钼硫化物、添加剂、电子导电剂、离子导电剂和粘结剂组成，按照质量份计，钨钼硫化物为30～95质量份，添加剂为0.1～5质量份，电子添加剂为0.01～10质量份，离子导电剂为5～50质量份，粘结剂为2～6质量份，粘结剂为无机粘结剂，钨钼硫化物为二硫化钨、二硫化钼或者钨钼硫复合物；二硫化钨为纯二硫化钨或者W为核的核壳结构二硫化钨，钨钼硫复合物为二硫化钨和二硫化钼的物理混合物或者钨钼硫化学复合物，在二硫化钨和二硫化钼的物理混合物中，二硫化钨和二硫化钼的质量比为（5～9）：（1～5）；钨钼硫化学复合物为W_xMo_1-xS_y，在W_xMo_1-xS_y中，0＜x＜1，y为2或3；

热电池的正极材料按照下述步骤进行：

步骤1，材料预处理

（1）钨钼硫化物的预处理

将钨钼硫化物置于惰性保护气体中以5~30℃/min的升温速率将其升温至500~1200℃并保温焙烧0.5~6h，随炉冷却至50～60℃，过60~200目筛；然后在0MPa的真空度状态，以5~10℃/min的升温速率将其升温至300~600℃并保温焙烧0.5~1h后，缓慢通入平衡转移气体至0.1MPa，保温焙烧0.1~1h后，抽真空重复进行气氛置换2~10次，在真空状态下随炉冷却至室温；

（2）添加剂钝化处理

添加剂在气氛环境中进行钝化处理，气氛环境为水蒸气和氩气的混合气体、水蒸气的体积百分数为5—20%，或者水蒸气和二氧化碳的混合气体，水蒸气的体积百分数为5—20%；

步骤2，热电池的正极材料的成型

将经步骤1材料预处理的钨钼硫化物、添加剂与电子导电剂、离子导电剂、无机粘结剂按比例称量好，并将其进行活化处理，处理好的粉料在真空度为0~0.1MPa，温度250~500℃的条件下焙烧0.5~5h，随炉冷却后进行破碎，过60~200目筛，得到热电池的正极材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于钨钼硫化物体系的热电池，其特征在于，电子导电剂选择碳质导电剂或者金属导电剂，碳质导电剂为石墨、炭黑、碳纳米管或者石墨烯，金属导电剂为金、银、铜、镍、铂、钨、钼或者锌；无机粘结剂为氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝或者硅酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种基于钨钼硫化物体系的热电池，其特征在于，离子导电剂为LiCl-KCl、LiF-LiCl-LiBr、LiF-LiBr-KBr、LiCl-LiBr-KBr、LiCl–KCl–RbCl–CsCl或者LiNO₃-KNO₃。

4.根据权利要求1所述的一种基于钨钼硫化物体系的热电池，其特征在于，负极材料为金属锂、钝化锂粉或者高锂含量的锂合金材料锂铝合金、锂碳合金、锂硅合金、锂硼合金，负极材料中锂含量大于30wt%；正极材料和负极材料的质量比为（1～10）：1。

5.根据权利要求4所述的一种基于钨钼硫化物体系的热电池，其特征在于，正极材料和负极材料的质量比为（4～8）：1。

6.根据权利要求1所述的一种基于钨钼硫化物体系的热电池，其特征在于，添加剂采用活泼金属及其合金、碱金属氧化物、碱金属过氧化物或者碱土金属氧化物；活泼金属为锂粉或者钙粉，活泼金属合金为锂硅合金、锂硼合金、锂铝合金或者钙硅合金；碱金属氧化物为氧化锂、氧化钠或者氧化钾；碱金属过氧化物为过氧化锂、过氧化钠或者过氧化钾；碱土金属氧化物为氧化镁或者氧化钙。