热电池隔膜材料的研究进展

李惠琴，赵嘉莘，黄馨锐，曾梦诗，刘敬松，杨潇薇，杨兆堂，刘效疆

(1.西南科技大学材料科学与工程学院，四川 绵阳 621000)(2.中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621000)

1 前 言

第二次世界大战促使全球大国军事科技飞速发展，在此期间有大量的新型装备涌现出来。其中，热电池作为德国V2火箭的电源，成为其关键部件之一[1]。其凭借可靠性高、电流密度大、工艺简单、安全性高、激活快等优点，很快就取代了以前的酸溶液电池。目前为止最常用的热电池是由易被氧化的高活性合金作为阳极材料，易被还原的金属硫化物作为阴极材料，金属氧化物粉末(粘结剂)与熔盐(电解质)的混合物作为隔膜材料，图1为典型的Li-Si/FeS2热电池的剖面图[2]。常温条件下，熔盐电解质和粘结剂都处于绝缘固态，可使阳极与阴极严格分隔；高温(工作温度)条件下，熔盐电解质吸热熔融为液态的离子导体以便于建立阳极与阴极之间的电荷通道，而粘结剂则始终保持固体状态，不仅能够吸附熔盐，防止泄漏，还可以减少形变量，维持电池的体积稳定。因此，热电池领域的科技工作者始终追求熔盐电解质的低熔点、高电导率，以及粘结剂的高化学稳定性、高物理稳定性和高比表面积，这关乎热电池的可靠性、功率密度和工作效能。在热电池相关的综述类文章中，围绕电极材料发展情况的居多，而关于隔膜材料的则少有报道。因此，对热电池隔膜材料的发展轨迹进行总结、梳理，有利于业内人士认识材料性能的短板，预测研究过程中可能出现的问题，通过互相学习经验并拓宽研发思路，提升热电池的应用性能。……