【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氟離子熱電池，具體涉及一種合金負極材料及其制備方法與制備的氟離子熱電池。
技術介紹
1、熱電池是一種以熔融共晶鹽為電解質的一次不可逆電池。由于共晶鹽在常溫下的絕緣屬性和熔融狀態下的高離子電導率，熱電池具備出響應速度快、瞬時大功率輸出能力強、耐苛刻環境、貯存壽命長、高可靠等特點，被廣泛應用于航空航天、導彈、魚雷等軍事領域。目前，常規的熱電池主要是載流子為鋰離子的鋰系熱電池，伴隨著外電路電子的傳輸，鋰離子從負極遷移到正極完成鋰系熱電池的整個放電過程。然而，鋰金屬的熔點以及硫化物正極的熱分解溫度較低，易引起熱電池放電過程中的短路和熱失控現象，使得鋰系熱電池高溫工作時的安全可靠性是難以解決的問題之一。
2、氟離子熱電池為一種以陰離子氟離子作為載流子的一次電池，放電過程中氟離子從正極遷移到負極，其中高活性金屬負極材料和氟化物正極材料，通常具有較高的熔點及熱分解溫度。此外，mg、al等金屬作為負極具有較小的原子量，且可以和多個氟離子反應，具有較高的理論比能量。因此，相比于鋰系熱電池，氟離子熱電池具有較高的能量密度和良好的安全可靠性，是新一代高比能熱電池的理想選擇。但由于高活性金屬負極的放電產物氟化物較差的氟離子電導率(如alf3:10-11s/cm)，使得放電過程中金屬負極的氟化反應僅限于晶粒表面，在負極和電解質界面形成氟化物層，阻礙了氟化反應在負極的深入進行，嚴重影響氟離子熱電池的放電容量和能量密度。
技術實現思路
1、針對氟離子熱電池高溫放電時活性金屬負極產物氟化
2、為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種合金負極材料，按照質量百分數，包括0.5％～30％稀土金屬和70％～99.5％高活性金屬。
3、所述稀土金屬為la、ce、nd、sm中的一種或多種。
4、所述高活性金屬為mg、al、ti、zn、sn、pb、bi中的一種或多種。
5、所述稀土金屬和高活性金屬純度均大于99％。
6、上述合金負極材料的制備方法，包括如下步驟：
7、(1)將稀土金屬和高活性金屬按照目標計量比稱量，混合均勻；
8、(2)將混合料置于高溫熔煉爐中，在特殊氣氛下加熱熔煉并保溫；
9、(3)保溫結束后，取液態的合金材料澆鑄到模具中，冷卻凝固后得到母合金；
10、(4)采用等離子旋轉電極法處理母合金，得到合金粉末。
11、所述稀土金屬和高活性金屬的狀態為粉末、條、箔片、塊中的一種或多種。
12、所述特殊氣氛為氬氣或氮氣中的一種，純度為99.99％及以上。
13、所述加熱熔煉溫度為200～1500℃。
14、所述保溫時間為1～6小時。
15、一種氟離子熱電池，其負極材料采用上述合金負極材料或采用上述制備方法制得的合金負極材料。
16、本專利技術的有益效果：合金材料通過高溫熔煉制備而成，制備方法便捷，原材料簡單易得，且合金成分設計合理：稀土金屬電極電位更低，具有更高的還原活性，在放電反應中優先氟化，生成具有較高氟離子電導率的稀土金屬氟化物。均一的稀土金屬在合金負極中原位構建了氟離子快速傳輸通道，提高了負極材料的離子電導率，加大了負極活性金屬氟化的反應深度，避免了單一活性金屬負極氟化在負極電解質界面生成的鈍化層，有利于提高氟離子熱電池的能量密度。
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1.一種合金負極材料，其特征在于，按照質量百分數，包括0.5％～30％稀土金屬和70％～99.5％高活性金屬。
2.根據權利要求1所述合金負極材料，其特征在于，所述稀土金屬為La、Ce、Nd、Sm中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述合金負極材料，其特征在于，所述高活性金屬為Mg、Al、Ti、Zn、Sn、Pb、Bi中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述合金負極材料，其特征在于，所述稀土金屬和高活性金屬純度均大于99％。
5.如權利要求1-4任一項所述合金負極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述合金負極材料的制備方法，其特征在于，所述稀土金屬和高活性金屬的狀態為粉末、條、箔片、塊中的一種或多種。
7.根據權利要求5所述合金負極材料的制備方法，其特征在于，所述特殊氣氛為氬氣或氮氣中的一種，純度為99.99％及以上。
8.根據權利要求5所述合金負極材料的制備方法，其特征在于，所述加熱熔煉溫度為200～1500℃。
9.根據權利要求5所述合金負極材料的制備方法
10.一種氟離子熱電池，其特征在于，負極材料采用權利要求1-4任一項所述合金負極材料或采用權利要求5-9任一項所述制備方法制得的合金負極材料。
...【技術特征摘要】
1.一種合金負極材料，其特征在于，按照質量百分數，包括0.5％～30％稀土金屬和70％～99.5％高活性金屬。
2.根據權利要求1所述合金負極材料，其特征在于，所述稀土金屬為la、ce、nd、sm中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述合金負極材料，其特征在于，所述高活性金屬為mg、al、ti、zn、sn、pb、bi中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述合金負極材料，其特征在于，所述稀土金屬和高活性金屬純度均大于99％。
5.如權利要求1-4任一項所述合金負極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述合金...
【專利技術屬性】
技術研發人員：刁永興，原強，楊金川，李源，董紀辰，白鑫濤，張夢起，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十八研究所，
類型：發明
國別省市：
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