本發明涉及熱電池阻流環領域，具體涉及一種熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環及其制備方法領域。

背景技術：

1、熱電池被廣泛應用于各種武器中，特別是在大、中口徑炮彈、拋撒彈等中更是發揮巨大作用；熱電池是以熔鹽作為電解質，利用自帶熱源使其熔化而激活的一次儲備電池，具有激活時間短、輸出功率大、比能量高、使用溫度范圍廣、貯存時間長等優點。熱電池的核心部件為復合片，復合片通常由正極、隔離片、負極、阻流環組成。

2、阻流環一方面防止加熱片燃燒時與負極(活性較高的鋰硅合金或者鋰硼合金等材料)發生反應或者燒蝕，起到保護電堆作用；另一方面防止熱電池在工作過程中高環境力作用下電解質熔鹽溢出，造成短路。因此阻流環需要具有耐熱性、耐化學腐蝕、良好的電絕緣性；傳統阻流環為石棉材質，但石棉材質與熔融鋰存在反應性，且現有技術無法解決石棉粉塵的危害性問題。

3、如何高效、高質量制備耐高溫、耐腐蝕、隔熱性能好、環境友好型熱電池用惰性阻流環成為本領域亟需解決的問題。

技術實現思路

1、本發明的目的在于，提供了一種熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環及其制備方法，實現了熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環可產業化生產、生產效率高，且耐高溫、耐腐蝕、隔熱性能好，對人身以及環境無害。

2、根據本發明的一個方面提供了一種熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環，包括若干環形氮化硼纖維紙；

3、若干所述環形氮化硼纖維紙包括網狀設置的氮化硼纖維以及附著在氮化硼纖維表面的氧化鎂顆粒a；

4、所述氮化硼纖維的孔隙內填充有氧化鎂顆粒b。

5、本發明相對于現有技術的有益效果在于，熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環，包括若干環形氮化硼纖維紙，即通過氮化硼實現成品阻流環具有高的耐熱性、耐化學腐蝕、良好的電絕緣性，同時氮化硼通過纖維紙的結構存在，在具有較高的強度與韌性同時具有較高孔隙率，從而實現隔熱性能好；

6、通過所述氮化硼纖維表面的氧化鎂顆粒a，實現氧化鎂與氮化硼纖維結合均勻，從而實現電解質液體出現滲漏，即使少量進入氮化硼纖維孔隙中，會與氮化硼纖維表面的氧化鎂顆粒a反應，將電解質阻擋在阻流環內，實現防止電解質與電極接觸的作用；

7、所述氮化硼纖維的孔隙內填充有氧化鎂顆粒b，進一步有利于實現進入氮化硼纖維孔隙中電解質與氧化鎂顆粒反應，進一步的將電解質阻擋在阻流環內，實現防止電解質與電極接觸的作用。

8、進一步的，所述熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環外徑尺寸為23-100mm，內徑尺寸為20-97，高度為1.4-7mm。

9、采用上一步的有益效果在于，可以實現制備大尺寸的熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環，阻流環且包括若干環形氮化硼纖維紙。

10、進一步的，所述熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的孔隙率為60-90％；

11、所述氧化鎂顆粒b孔隙率為40-60％；

12、所述氧化鎂顆粒a粒徑為0.01μm-2μm；所述氧化鎂顆粒b粒徑為5μm-5μm；

13、和/或

14、所述氮化硼纖維交錯點包覆氮化硼。

15、采用上一步的有益效果在于，通過熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的孔隙率為60-90％，即實現了隔熱性能好，同時實現出現電解質溢流時，避免了由于阻流環過于致密導致的電池內部壓強增大出現電池鼓包等現象的現象，從而提高了電池使用壽命；出現溢流的電解質溶液進入阻流環孔隙且在阻流環中與氧化鎂反應而固化，從而阻止其與電極接觸；

16、通過所述氧化鎂顆粒b粒徑為5μm-5μm，有利于在制備過程中氮化硼纖維與氧化鎂顆粒b反應混合制備氮化硼纖維紙坯時，纖維與顆粒分散均勻，顆粒不會出現團聚現象；

17、通過所述氧化鎂顆粒b孔隙率為40-60％，明顯增加了氧化鎂顆粒b與電解質接觸的比表面積，從而明顯提高了對電解質固化的效率以及固化量；從而提高了熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的隔離電解質的效率；

18、通過所述氧化鎂顆粒a粒徑為0.01μm-2μm，其粒徑小比表面積大，有利于提高氧化鎂顆粒a與電解質的固化效率，提高了熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的隔離電解質的效率；氧化鎂顆粒a粒徑小存在容易團聚分散不均勻和堵塞氮化硼纖維之間的孔隙降低孔隙率的問題，但是通過氧化鎂顆粒a先附著在氮化硼纖維表面，然后用附著氧化鎂顆粒a的氮化硼纖維進行制作氮化硼纖維紙坯，就避免了由于氧化鎂顆粒a粒徑小容易團聚帶來的問題；

19、通過所述氮化硼纖維交錯點包覆氮化硼實現氮化硼纖維之間結合強度高，增加了成品阻流環的強度，防止其內部結構發生變化；同時避免了在氮化硼纖維交錯的孔隙內填充有氮化硼導致其孔隙率降低且不可控。

20、根據本發明的另一個方面提供了一種熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

21、制備短切氮化硼纖維；

22、制備纖維改性溶液，所述纖維改性溶液包括氧化鎂顆粒a、氧化硼；

23、通過所述纖維改性溶液對短切氮化硼纖維進行改性，得到改性氮化硼纖維；

24、配制氮化硼纖維紙漿料；

25、將所述氮化硼纖維紙漿料進行抄紙、過濾、干燥成型得到氮化硼纖維紙坯；

26、然后將氮化硼纖維紙坯進行熱處理，得到氮化硼纖維紙；

27、將若干層氮化硼纖維紙進行沖壓，得到熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環；優選的，所述氮化硼纖維紙漿料進行抄紙、過濾、干燥時，干燥溫度為80-120℃；所述氮化硼纖維紙坯可以為大型纖維紙坯，長、寬尺寸可以達到600-200*600-200mm；

28、優選的，所述氮化硼纖維紙坯進行熱處理過程為，從室溫升到500-600℃，升溫速率為3-5℃/min，熱處理氛圍為空氣。

29、本發明相對于現有技術的有益效果在于，所述纖維改性溶液包括氧化鎂顆粒a、氧化硼，所述纖維改性溶液對短切氮化硼纖維進行改性；實現得到的改性氮化硼纖維表面氧化鎂顆粒a、氧化硼；因此實現成品阻流環內氮化硼纖維與氧化鎂顆粒a結合均勻，也避免了當氧化鎂顆粒a粒徑小存在容易團聚分散不均勻和堵塞氮化硼纖維之間的孔隙降低孔隙率的問題；

30、通過將所述氮化硼纖維紙漿料進行抄紙、抽濾、干燥成型得到氮化硼纖維紙坯，然后將氮化硼纖維紙坯進行熱處理，得到氮化硼纖維紙；實現的得到熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環，包括若干環形氮化硼纖維紙且所述環形氮化硼纖維紙包括網狀設置的氮化硼纖維以及附著在氮化硼纖維表面的氧化鎂顆粒a；從而實現成品阻流環具有高的耐熱性、耐化學腐蝕、良好的電絕緣性，且由于氮化硼通過纖維紙的結構存在，在具有較高的強度與韌性同時具有較高孔隙率，從而實現隔熱性能好。

31、進一步的，所述短切氮化硼纖維長度為0.2mm-20mm；所述氧化鎂顆粒a粒徑為0.01μm-2μm；所述短切氮化硼纖維與氧化鎂顆粒a質量比為1:(0.8-1.2)。

32、采用上一步的有益效果在于，實現熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的孔隙率為60-90％，因此實現了隔熱性能好，同時實現出現電解質溢流時，避免了由于阻流環過于致密導致的電池內部壓強增大出現電池鼓包等現象的現象，從而提高了電池使用壽命；出現溢流的電解質溶液進入阻流環孔隙且在阻流環中與氧化鎂反應而固化，從而阻止其與電極接觸；

33、實現了所述氧化鎂顆粒a粒徑為0.01μm-2μm，其粒徑小比表面積大，因此有利于提高氧化鎂顆粒a與電解質的固化效率，提高了熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的隔離電解質的效率。

34、進一步的，制備纖維改性溶液，所述纖維改性溶液包括質量比為(10-15)：(2-8)：(60-90)：(2-6)的氧化鎂顆粒a、氧化硼、溶劑、有機改性劑；

35、所述有機改性劑為丙烯酸脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、羧甲基纖維素鈉中的一種；所述溶劑為乙醇或甲醇；

36、所述纖維改性溶液對短切氮化硼纖維進行改性的過程為，將所述短切氮化硼纖維在纖維改性溶液中浸漬后、干燥，得到所述改性氮化硼纖維。

37、采用上一步的有益效果在于，即實現了對氮化硼纖維的改性，實現其表面附著氧化鎂顆粒a，同時有利于改性后氮化硼纖維表面附著氧化鎂顆粒a；同時通過所述有機改性劑為丙烯酸脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、羧甲基纖維素鈉中的一種，所述溶劑為乙醇或甲醇，即實現了纖維改性溶液分散均勻、氮化硼纖維浸漬后氧化鎂顆粒a粘附在纖維表面，同時實現改性后的氧化鎂顆粒a層具有一定孔隙率，提高比表面積。

38、進一步的，氮化硼纖維紙漿料的配制過程為，將改性氮化硼纖維、氧化鎂顆粒b、溶劑、增稠劑按質量比為(1.2-2.4):(0.96-2.88)：(180-220)：(1.8-2.2)比例混合得到所述氮化硼纖維紙漿料；

39、所述氧化鎂顆粒b粒徑為5μm-15μm；

40、所述增稠劑為羧甲基纖維素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲基纖維素、淀粉磷酸鈉中的一種。

41、采用上一步的有益效果在于，實現所述氮化硼纖維紙漿料分散均勻，不會出現團聚等現象，且過濾后、干燥成型得到氮化硼纖維紙坯；

42、同時實現熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環的孔隙率為60-90％

43、進一步的，所述氧化鎂顆粒b的制備方法包括以下步驟：

44、制備氧化鎂顆粒b漿料，將所述氧化鎂顆粒b漿料進行造粒得到所述氧化鎂顆粒b，所述氧化鎂顆粒b的孔隙率為40-60％；

45、和/或

46、所述氮化硼纖維紙漿料還包括三聚氰胺，所述溶劑為煤油或水，所述改性氮化硼纖維、三聚氰胺按質量比為(1.2-2.4):(0.2-1.1)；所述三聚氰胺的粒徑為5μm-15μm。

47、采用上一步的有益效果在于，實現制備氧化鎂顆粒b粒；

48、通過所述氮化硼纖維紙漿料還包括三聚氰胺，所述溶劑為煤油或水，實現在氮化硼纖維的交錯點會附著三聚氰胺，從而三聚氰胺與氮化硼表面的氧化硼反應形成氮化硼包覆在交錯點表面，從而進一步提高了纖維與纖維銜接強度。

49、進一步的，所述氧化鎂顆粒b漿料制備過程為，將氧化鎂粉、液態石蠟、水、聚合單體、交聯劑、氧化劑按質量比為(50-70)：(1-2)：(100-120)：(5-10)：(0.02-0.1)：(1-2)；

50、所述聚合單體包括丙烯酸甲脂、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二縮二乙二醇雙丙烯酸酯、三縮三丙二醇二丙烯酸酯中的一種；

51、所述交聯劑為n,n-亞甲基雙丙烯酰胺；所述引發劑為雙氧水或過硫酸銨；

52、所述造粒過程為，將氧化鎂顆粒b漿料進行噴霧造粒，所述氧化鎂顆粒b漿料噴出后的溫度為80-120℃，得到氧化鎂顆粒b預制體；然后將氧化鎂顆粒b預制體進行加熱反應；

53、所述加熱反應過程為，將將氧化鎂顆粒b從室溫升到100-120℃，升溫速率為9-10℃/min，然后從100-120℃升溫到260-300℃，升溫速率為4-5℃/min；然后從260-300℃升溫到480-580℃，升溫速率為2-3℃/min。

54、采用上一步的有益效果在于，實現氧化鎂顆粒b粒徑為5μm-15μm，且氧化鎂顆粒b孔隙率為40-60％；

55、即通過氧化鎂顆粒b漿料中的氧化鎂粉的含量實現孔隙率較高，孔隙率達到40-60％；同時通過氧化鎂顆粒b漿料包括液態石蠟、水、聚合單體、交聯劑、氧化劑，實現得到的氧化鎂顆粒b預制體強度較高同時，氧化鎂顆粒b預制體內部的有機物分子量不會太高，即單體聚合時得到的有機物有黏性且分子量不高，通過液態石蠟進一步增加氧化鎂顆粒b預制體強度；銅鼓so上述加熱反應過程，實現了氧化鎂顆粒b中的揮發物按分子大小逐級揮發，避免了得到的氧化鎂顆粒b出現裂紋或開裂等問題。

56、進一步的，所述氮化硼纖維紙坯進行熱處理過程為，從室溫升到500-600℃，升溫速率為3-5℃/min，熱處理氛圍為空氣；從500-600℃升到800-1100℃，升溫速率為2-3℃/min，熱處理氛圍為氮氣。

57、采用上一步的有益效果在于，即實現了得到熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環結合強，同時實現了氧化硼與三聚氰胺反應為氮化硼，同時通過上述兩段的升溫速率避免了熱電池用氮化硼纖維惰性阻流環中出現較多閉孔的現象，導致阻流環的隔離電解質的效率降低。