电流密度对LiSi—FeS2热电池电性能的影响

电流密度对LiSi—FeS2热电池电性能的影响

摘要：本文系统地研究了电流密度对LiSi-FeS2热电池体系电性能的影响，研究发现：提高放电电流密度会降低峰值电压，延长激活时间，缩短工作时间，试验中正极利用率可达75%以上，负极利用率可达95%。。

关键词：热电池电流密度LiSi-FeS2体系

一、引言

锂系热电池自20世纪70年代后期问世，目前技术已渐趋成熟。由于锂系热电池比功率大、比能量高、放电时间长、环境适应性好，储存寿命长等[1，2]优点，在现代武器上得到了越来越多的应用，同时也不断促进了现代武器性能的提高。

电流密度作为化学电源最重要的性能设计参数，能够显著影响热电池的峰值电压，激活时间，工作时间及脉冲性能，是热电池的设计中最重要的参考指标。本文详细地研究了不同电流密度对热电池性能影响，摸索出许多重要的设计规律，获得了许多重要的设计参数，对于LiSi-FeS2热电池设计具有重要的指导意义。

二、实验

实验用单元电池电极直径为Ф42，采用33个单体串联而成，正极材料FeS2，负极为LiSi合金，电解质为二元电解质，包裹层采用常规包裹。

三、结果与讨论

1.电性能测试

将电池在不同电流密度下进行放电，电流密度为25、50、75、100、200、400、500、600、800、1200、1500 mA/cm2，结果如图1所示。

曲线1～11分别为电流密度25～1500 mA/cm2的放电曲线图。采用LiSi-FeS2体系设计热电池，随着电流密度增大，工作电压平台降低，电压降增大，工作时间急剧缩短。当电流密度小于400mA/cm2时，单体电压为1.9V～2.1V，当电流密度大于400mA/cm2时，单体电压不足1.9V，当电流密度增加到1500mA/cm2时，单体电压仅为1.75V。随着电流密度增大，单位时间内电迁移数多，正负极材料与熔融盐界面电化学反应速度加快，电化学极化增大导致内阻增加，电池输出电压降低。

2.电流密度对工作时间的影响