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CN105406066B - 一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法 - Google Patents

一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法 Download PDF

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CN105406066B CN201510886582.2A CN201510886582A CN105406066B CN 105406066 B CN105406066 B CN 105406066B CN 201510886582 A CN201510886582 A CN 201510886582A CN 105406066 B CN105406066 B CN 105406066B
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Abstract

一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，步骤如下：1）在设有搅拌设置的容器中加入粉末状工业级二硫化钴，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，再加入所需分散剂，其量为二硫化钴重量的1‑5%，搅拌时间至少0.2小时；2）将固体转移至设有加热及搅拌的容器中，按NaOH溶液与原二硫化钴的重量比10:1加入浓度0.1‑10mol/L NaOH溶液，加热超过80℃后保温，保温1‑6小时后，停止搅拌；3）将固体转移至设有搅拌的容器中，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，搅拌时间0.5小时，静置澄清；4）将固体纯二硫化钴平摊在模具中，70℃真空干燥1‑6h，取其成块的纯二硫化钴真空封存。

Description

一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法
技术领域
本发明涉及新能源太阳电池技术领域，尤其涉及一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法。
背景技术
随着目前对防空导弹武器系统的要求不断提高，防空导弹武器系统也逐步向体积更小，更为便携，机动性更优越的方向发展。因此对导弹武器系统中所用的热电池产品也提出了更高的要求，要求热电池产品输出功率更大、体积更小、重量更轻。
热电池中除了加热系统和保温系统外，其电化学体系包括负极、正极以及电解质隔离层。常用的正极材料活性物质主要是金属硫化物、金属氧化物、金属卤化物，如二硫化铁、二硫化钴、二硫化镍、氯化镍、钒氧化合物等。
二硫化钴正极材料理论分解温度高于650℃，具有良好的热稳定性，其电阻率为0.002 Ω/cm，可有效的降低欧姆极化，是一种较理想的正极材料。目前，我国已成功将二硫化钴应用于热电池正极材料上，并且在缩短激活时间、放电寿命等方面取得了较大的成就，但其电池的比能量和比功率与国外热电池的有较大差距，其主要原因是二硫化钴正极材料纯度低，含有多硫化物、氧化物、硫等杂质，降低了材料的热稳定性、电导率、电压精度，增加了电池的内阻。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明为了降低二硫化钴正极材料的内阻，消除电压尖峰，对二硫化钴进行提纯处理，并将纯二硫化钴正极材料用于制备热电池。
本发明公开了一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，具体步骤如下：
1）在设有搅拌设置的容器中加入粉末状工业级二硫化钴，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，再加入所需分散剂，其量为二硫化钴重量的1-5%，搅拌时间至少0.2小时，静置澄清；
2）将固体转移至设有加热及搅拌的容器中，按NaOH溶液与原二硫化钴的重量比10:1加入浓度0.1-10mol/L NaOH溶液，加热超过80℃后保温，保温1-6小时后，停止搅拌，静置冷却澄清；
3）将固体转移至设有搅拌的容器中，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，搅拌时间至少0.5小时，静置澄清；
4）将固体纯二硫化钴平摊在模具中，70℃真空干燥1-6h，取其成块的纯二硫化钴真空封存；
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
利用本发明的热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，经过提纯的二硫化钴纯度达到试剂纯纯度，其操作安全方便，提纯容器易于清理，成本降低，易于推广实施。
附图说明
图1是本发明实施案例1中的正极材料的X-射线衍射图；
图2是发明实施案例2中正极材料的单体放电图；
图3是发明实施例3中纯二硫化钴脉冲放电曲线图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下文中结合实施例和附图对本发明作进一步阐述。
实施例1、将二硫化钴正极材料进行提纯处理，先向设备中按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水和二硫化钴，添加二硫化钴重量2%的分散剂，搅拌0.3小时，静置澄清；将固体转移至另一容器，按NaOH溶液与原二硫化钴的重量比10:1加入浓度1mol/L NaOH溶液，80℃保温4小时后，停止搅拌，静置冷却澄清；转移固体，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，搅拌1小时，静置澄清，得到目标产物的前驱物。将前驱物平摊在模具中，70℃真空干燥3.5小时。图1为所得纯二硫化钴正极材料的X-射线衍射（XRD）图。
实施例2、将二硫化钴正极材料进行提纯处理，先向设备中按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水和二硫化钴，添加二硫化钴重量4.5%的分散剂，搅拌0.2小时，静置澄清；将固体转移至另一容器，按NaOH溶液与原二硫化钴的重量比10:1加入浓度0.5mol/LNaOH溶液，80℃保温1.5小时后，停止搅拌，静置冷却澄清；转移固体，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，搅拌4小时，静置澄清，得到目标产物的前驱物。将前驱物平摊在模具中，70℃真空干燥5小时。
以本例纯二硫化钴作为负极，结合全锂隔离粉以及LiB合金负极材料制备热电池，恒温在450度下进行单体电池放电，放电曲线如图2所示。为方便比较，未提纯的二硫化钴正极材料放电结果也列于图2中。很明显，纯二硫化钴放电电压精度远远优于未提纯二硫化钴。图2为纯二硫化钴单体电池放电曲线图。
实施例3、将二硫化钴正极材料进行提纯处理，先向设备中按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水和二硫化钴，添加二硫化钴重量1.5%的分散剂，搅拌1小时，静置澄清；将固体转移至另一容器，按NaOH溶液与原二硫化钴的重量比10:1加入浓度5mol/L NaOH溶液，80℃保温1小时后，停止搅拌，静置冷却澄清；转移固体，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，搅拌0.5小时，静置澄清，得到目标产物的前驱物。将前驱物平摊在模具中，70℃真空干燥3小时。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在设有搅拌设置的容器中加入粉末状工业级二硫化钴，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，再加入所需分散剂，其量为二硫化钴重量的1-5%，搅拌时间≥0.2小时，静置澄清；
2）将固体转移至设有加热及搅拌的容器中，按NaOH溶液与步骤1）中的粉末状工业级二硫化钴的重量比10:1加入浓度0.1-10mol/L NaOH溶液，加热≥80℃后保温，保温1-6小时后，停止搅拌，静置冷却澄清；
3）将固体转移至设有搅拌的容器中，按蒸馏水与二硫化钴的重量比10:1加入蒸馏水，搅拌时间≥至少0.5小时，静置澄清；
4）将固体纯二硫化钴平摊在模具中，70℃真空干燥1-6h，取其成块的纯二硫化钴真空封存。
2.依据权利要求1所述的热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，其特征在于，所述步骤1）中搅拌时间为0.3小时。
3.依据权利要求1所述的热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，其特征在于，所述步骤2）中加热到80℃后保温，保温4小时。
4.依据权利要求1所述的热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，其特征在于，所述步骤3）中搅拌时间为1小时。
5.依据权利要求1所述的热电池用二硫化钴正极材料的提纯方法，其特征在于，所述步骤4）在70℃真空干燥3.5小时。
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