热电池的国内外研究现状
时间:2018-04-17 21:48 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 热电池是一种使用电池本身的加热系统把不导电的同态盐类电解质加热熔融成离子型导体而进人工作状态的热激活一次储备电源。热电池因具有大功率放电、高比能量、高比功率、使用环境温度宽、储存时间长、激活迅速可靠、结构紧凑等特点，因此是现代武器(导弹、核武器、火炮等)十分理想的电源。在军用电源中占有十分重要的地位。21351 第二次世界大战末期，德国Erb博士首先发明了热电池。战后热电池技术传到美国，引起美国国家标准局和武器发展部的重视。l948年乌利切(Wurlitzer)公司开始生产第一个热电池并实际应用在迫击炮弹中。1955年美国SAND实验室研制成功使用寿命为5 min左右的热电池，并应用在核武器上。20世纪50年代中期，美国海军武器实验室(NOL)和尤托卡.威廉斯(Eurelca.Williams)公司首先研究成功功Mg/V2O5片型热电池,从而使热电池的制造工艺从陈旧的杯型工艺向新颖的片型工艺过渡，使热电池的性能上了一个新台阶，这是热电池发展史上一个重要里程碑。 1961年SAND实验室利用上述成果开始研制片型的Ca/CaCrO4体系的热电池。1966年第一个完整的片型热电池投产，从而片型Ca/CaCrO4热电池成为美国使用在核武器上的主要能源，使它的比能量、比功率得到很大提高，特别是大大延长了电池的使用寿命(从5 min延长到60 min)，总之，20世纪60年代和70年代初期是热电池，特别是Ca／CaCrO4热电池大发展的时期。钙系热电池具有放电时间长、工作电压高、激活可靠、使用安全、能耐苛刻环境条件的特点，片型工艺的出现及一些高效绝热材料的应用，使热电池的比能量、比功率得到很大提高，特别是大大延长了热电池的工作寿命，使其工作寿命达到l h左右。但Ca/CaCrO4体系热电池还存在一些致命缺点：首先该电池易形成Li-Ca合金。该合金在电池工作温度下是可流动的液体。因而容易引起电池短路和产生电噪声；其次钙阳极与Ca/CaCrO4往往发生难以预测的放热反应，从而引起电池热失控导致电池寿命提前结束；再次是电池在放电过程中，钙阳极表面产生一层惰性复盐膜，引起电极严重极化。为了克服这些缺点，1970年英国海军部海上技术研究中心研究锂作阳极，硫作阴极的热电池，但由于硫在高温时易挥发，后来改用FeS2和熔点高的锂合金作为阴阳极材料。20世纪70年代中期SAND实验室利用美国海军材料实验对锂合金阳极的研究成果和阿贡实验室对二次LiMx/FeS2：蓄电池研究成果，研制成片型化的小型长寿命LiMx/FeS2热电池，各项技术指标大大超过过去任何一个电化学体系的热电池，这是热电池发展史上又一重大技术突破[1]。论文网 国内在热电池技术研究中比过完晚，在借鉴国外热电池基础上开始研究。20世纪70年代国内开始着手研制LiMx/FeS2 (LiMx代表锂合金)热电池体系，在80年代取得重大技术进展，锂硅合金粉等阳极材料研究成功，国内航天、核工业、兵器等行业研制出LiSi/FeS2热电池产品，在国防工业上许多技术领域得到了成功地应用。 由于热电池具有突出的优良性能，在现代武器上得到广泛的应用。从而促进了现代武器性能的提高。现代武器的快速发展又对热电池提出了更新、更高的要求。快激活、长寿命、大功率热电池必将成为下一步热电池研究的热点。 (1)快激活热电池。热电池的激活时间是指从热电池激活信号到热电池达到所规定的工作电压下限所需时间。激活过程是当电点火头或火帽接到激活信号后燃烧点燃引燃条，引燃条再引燃加热片，加热片加热使电池堆处于工作温度范围之内，使电解质熔融后，热电池开始工作。激活时间一般为0.5～2S。为缩短热电池的激活时间，一方面必须提高引燃条和加热片的燃烧速度，另一方面则需提高热电池的电解质的热传导速率，电解质熔融的速度对缩短热电池的激活时间也有相当重要的影响。通过以上改进措施，热电池的激活时间可达到0.2S甚至可达到0.1S内。 (责任编辑：qin) |