本发明涉及新材料技术领域，具体涉及海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法。
背景技术：
新型能源和能源安全成为我国重要发展方向，我国在海洋设备的发展以及水上救生领域发展迅速，为这些海洋用装备提供电源保障的海水激活电池的应用，也得到密切地关注与重视。
海水激活电池一般采用金属铝、镁、锌、锂等高活性元素为负极，采用卤化物盐类等催化物质为正极，利用海水直接作为电解质，构成新型的高能量化学电源。该电池反应的技术原理是利用金属负极与正极催化材料发生氧化还原反应产生电能，电池能广泛为海上救生设备、水面或水下航行器等设备供电，也可用作海面或水中通讯信号发射、海面或岛屿能源等储备发电。
海水激活电池的正极催化材料主要有agcl、cu2cl2、cu2i2等，其中氯化亚铜是典型的海水激活电池正极材料，采用氯化亚铜正极材料的海水电池，激活时间短，电流密度大，放电电压稳定、放电时间长。
现有技术中，氯化亚铜的制备方法存在以下问题：
(1)氯化亚铜的制备方式是将该物质在430℃以上，熔化成液态，然后将其浇注在模具中，并通过后续的压制、成型、扩散焊接等方法，实现和集流体材料的连接，制备工艺复杂且流程长，对生产设备要求十分严格；(2)氯化亚铜腐蚀性强，无法使用不锈钢等金属材料模具，需要使用耐腐蚀性能优良的贵金属模具，造成生产成本高，价格昂贵，制备不方便。(3)氯化亚铜在从液态冷却为固态过程中，容易吸气造成大量气孔，这些气孔在制成电极材料的时候，严重降低电极的电化学活性，影响电池电性能。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述生产技术问题，而提供的一种氯化亚铜正极材料的粉末热压烧结的制备方法。本发明提供的技术方案具有：不需要高温熔化氯化亚铜也不需要将液态的氯化亚铜浇铸成型，而是直接将氯化亚铜的粉末加热加压，使氯化亚铜粉末在高温高压的同时作用下制成电极。本发明方法具有制备工艺简单、工艺流程短、生产成本低等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，包括以下步骤：
步骤s110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照90-99:1-10的比例称量，得到预混料；
步骤s120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入氮气，混合均匀后形成混合料；
步骤s130、预装，在烧结用的石墨模具中预先放置集流体，而后将混合料装入模具中，并在模具上装入石墨压头，确保石墨压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；
步骤s140、烧结，将模具放入热压设备中烧结，并在1-10mpa压力下将烧结温度自室温升温至150℃～200℃，保温10-20分钟；然后在10-100mpa压力下将烧结温度升温至300℃～400℃，保温10-60分钟；最后在5mpa压力下自然降温直至室温，卸除压力；
步骤s150、脱模，对烧结后的材料进行脱模，即可获得烧结成型的正极材料。
作为优选，所述步骤s110中，氯化亚铜粉末的粒度为20μm～300μm，粉末纯度为95％以上。
作为优选，所述步骤s110中，活性物质粉末为铂粉、金粉、银粉、铝粉、铜粉、镍粉、石墨粉、活性炭、超导电炭黑、碳纳米管、炭纤维和石墨烯中的一种或几种的混合，粒度为10μm～200μm，且纯度为99％以上。
作为优选，所述步骤s120中，混合料在三维混料机中的混料时间为30-60分钟；所述混料筒为塑料混料筒。
作为优选，所述步骤s130中，集流体为镍网、铜网、铝网、泡沫镍和镀镍穿孔钢带金属多孔导电材料中的一种或多种的复合体。
作为优选，所述步骤s130中，压头在模具上的预压紧压力为20-35mpa。
作为优选，所述步骤s150中，正极材料脱模后，使用多孔膜材料紧密包覆正极材料。
综上，本发明的有益效果在于：通过采用氯化亚铜粉末热压烧结工艺来制备海水激活电池正极材料，较现有技术中的氯化亚铜制备方法，制备工艺简单，工艺流程短且制造成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是采用本发明的制备方法制备的氯化亚铜性能测试图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，具体实施例如下：
实施例1：
海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，包括以下步骤：
步骤s110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照95:5的比例称量，得到预混料；氯化亚铜粉末的粒度为20μm～300μm，粉末纯度为95％以上；活性物质粉末为铜粉、镍粉、石墨粉、活性炭、超导电炭黑、碳纳米管、炭纤维和石墨烯中的一种或几种的混合，粒度为10μm～200μm，且纯度为99％以上；
步骤s120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入惰性气体，混合均匀后形成混合料，混合料在三维混料机中的混料时间为30-60分钟；所述混料筒为塑料混料筒，充入惰性气体可防止粉末在混料过程中氧化；
步骤s130、预装，在烧结用的模具中预先放置集流体，集流体为镍网、铜网、铝网、泡沫镍和镀镍穿孔钢带金属多孔导电材料中的一种或多种的复合体，而后将混合料装在方知有集流体的烧结用模具中，并在模具口部装入压头，压头在模具上的预压紧压力为20-35mpa，确保压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；
步骤s140、烧结，将模具放入热压设备中烧结，并在1-10mpa压力下将烧结温度自室温升温至200℃，保温20分钟；而后在10-100mpa压力下将烧结温度自室温升温至400℃，保温60分钟；最后在5mpa压力下自然降温直至室温，卸除压力；
步骤s150、脱模，对烧结后的材料进行脱模，即可获得烧结成型的正极材料，正极材料脱模后，使用多孔膜材料紧密包覆正极材料。
实施例2：
海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，包括以下步骤：
步骤s110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照99:1的比例称量，得到预混料；氯化亚铜粉末的粒度为20μm～300μm，粉末纯度为95％以上；活性物质粉末为铜粉、镍粉、石墨粉、活性炭、超导电炭黑、碳纳米管、炭纤维和石墨烯中的一种或几种的混合，粒度为10μm～200μm，且纯度为99％以上；
步骤s120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入惰性气体，混合均匀后形成混合料，混合料在三维混料机中的混料时间为30-60分钟；所述混料筒为塑料混料筒，充入惰性气体可防止粉末在混料过程中氧化；
步骤s130、预装，在烧结用的模具中预先放置集流体，集流体为镍网、铜网、铝网、泡沫镍和镀镍穿孔钢带金属多孔导电材料中的一种或多种的复合体，而后将混合料装在方知有集流体的烧结用模具中，并在模具口部装入压头，压头在模具上的预压紧压力为20-35mpa，确保压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；
步骤s140、烧结，将模具放入热压设备中烧结，并在1-10mpa压力下将烧结温度自室温升温至150℃，保温20分钟；而后在10-100mpa压力下将烧结温度自室温升温至300℃，保温60分钟；最后在5mpa压力下自然降温直至室温，卸除压力；
步骤s150、脱模，对烧结后的材料进行脱模，即可获得烧结成型的正极材料，正极材料脱模后，使用多孔膜材料紧密包覆正极材料。
实施例3：
海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，包括以下步骤：
步骤s110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照90:10的比例称量，得到预混料；氯化亚铜粉末的粒度为20μm～300μm，粉末纯度为95％以上；活性物质粉末为铜粉、镍粉、石墨粉、活性炭、超导电炭黑、碳纳米管、炭纤维和石墨烯中的一种或几种的混合，粒度为10μm～200μm，且纯度为99％以上；
步骤s120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入惰性气体，混合均匀后形成混合料，混合料在三维混料机中的混料时间为30-60分钟；所述混料筒为塑料混料筒，充入惰性气体可防止粉末在混料过程中氧化；
步骤s130、预装，在烧结用的模具中预先放置集流体，集流体为镍网、铜网、铝网、泡沫镍和镀镍穿孔钢带金属多孔导电材料中的一种或多种的复合体，而后将混合料装在方知有集流体的烧结用模具中，并在模具口部装入压头，压头在模具上的预压紧压力为20-35mpa，确保压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；
步骤s140、烧结，将模具放入热压设备中烧结，并在1-10mpa压力下将烧结温度自室温升温至200℃，保温20分钟；而后在10-100mpa压力下将烧结温度自室温升温至400℃，保温60分钟；最后在5mpa压力下自然降温直至室温，卸除压力；
步骤s150、脱模，对烧结后的材料进行脱模，即可获得烧结成型的正极材料，正极材料脱模后，使用多孔膜材料紧密包覆正极材料。
参见图1所示，采用本发明中的制备方法制作氯化亚铜正极材料后，将该材料制成100mm*100mm*3mm的正极片，与镁金属/镁合金组成的海水电池，采用3％盐溶液作为电解液；其空载电压达到1.7～1.8v，在电流密度达到100ma/cm2时候(即10a放电)，放电电压能达到1.05v左右，平稳放电时间1～1.5h，电池容量为11ah以上，稳定性好，可作为海水激活电池的正极材料使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法其特征在于，包括以下步骤：
步骤s110、配料，将氯化亚铜粉末与活性物质粉末按照90-99:1-10的比例称量，得到预混料；
步骤s120、混料，将预混料置于三维混料机中混合均匀，在混合过程中向混料筒内部充入氮气，混合均匀后形成混合料；
步骤s130、预装，在烧结用的石墨模具中预先放置集流体，而后将混合料装入模具中，并在模具上装入石墨压头，确保石墨压头仅能竖向运动，并在室温下将压头预压紧；
步骤s140、烧结，将模具放入热压设备中烧结，并在1-10mpa压力下将烧结温度自室温升温至150℃～200℃，保温10-20分钟；然后在10-100mpa压力下将烧结温度升温至300℃～400℃，保温10-60分钟；最后在5mpa压力下自然降温直至室温，卸除压力；
步骤s150、脱模，对烧结后的材料进行脱模，即可获得烧结成型的正极材料。
2.根据权利要求1所述海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，其特征在于：所述步骤s110中，氯化亚铜粉末的粒度为20μm～300μm，粉末纯度为95％以上。
3.根据权利要求1所述海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，其特征在于：所述步骤s110中，活性物质粉末为铂粉、金粉、银粉、铝粉、铜粉、镍粉、石墨粉、活性炭、超导电炭黑、碳纳米管、炭纤维和石墨烯中的一种或几种的混合，粒度为10μm～200μm，且纯度为99％以上。
4.根据权利要求1所述海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，其特征在于：所述步骤s120中，混合料在三维混料机中的混料时间为30-60分钟；所述混料筒为塑料混料筒。
5.根据权利要求1所述海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，其特征在于：所述步骤s130中，集流体为镍网、铜网、铝网、泡沫镍和镀镍穿孔钢带金属多孔导电材料中的一种或多种的复合体。
6.根据权利要求1所述海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，其特征在于：所述步骤s130中，石墨压头在模具上的预压紧压力为20-35mpa。
7.根据权利要求1所述海水电池用氯化亚铜正极材料的热压烧结方法，其特征在于：所述步骤s150中，正极材料脱模后，使用多孔膜材料紧密包覆正极材料。
技术总结