第11卷第5期 2011年10月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
针状海绵态铁粉的研制及其在热电池中的应用
李云伟”，朱永平2
(1.遵义梅岭化工厂，贵州遵义563003：2.中国科学院过程工程研究所，北京100190)
Vol.11 No.5 Oet.2011
摘要：实验考察了针状FeOOH铁黄前驱体粒度及形貌的影响因素，确定了其优化制备工艺条件为：FeCl-6H,O与 CO(NHzh摩尔比1:(1.5~4.5)，水热反应温度90C，反应时间24h.在550℃下CO还原1h后再用Hz还原4h，可得针状海绵态铁粉，其比表面积(15.8m"/g)是普通铁粉的6倍以上，因而点火灵敏度高，燃烧充分，发热量大、持续时
间长，使热电池的寿命增加近20%，是适用于长寿命热电池的高性能发热材料. 关键词：针状海绵态铁粉：热电池：水热合成：发热材料
中图分类号：TM911.3 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)05-0875-05
密度高、燃速慢、单位铁粉放出的热量小、热寿命短，
超细铁粉由于具有较大的比表面积及活性而具有电、磁、光及催化、吸附和化学反应等特殊性能，广泛应用于化工、切割、发热材料、焊条等，在电磁、生物、医学、光学、冶金等诸多领域也具有广阔的应用前景(2)，作为热电池的发热材料是其用途之一
热电池是一次使用的熔盐电解质电池3，常温下其
电解质是不导电的固体，使用时，激活电池内部的烟火热源，使电解质熔融导电，电池即可问外电路提供电能热电池具有可靠性高、贮存时间长、激活时间短、输出电流密度大、比能量较高、抗恶劣环境能力强、在贮存期内不需要维护和保养等优点，在军用民用领域都得到广泛的应用
热电池的工作寿命可分为电寿命和热寿命两个方面[4，热电池内部温度必须维持在一定范围内才能使电池正常工作，维持一定温度范围的时间为热寿命(5，热寿命取决于发热材料铁粉的燃烧性能和保温材料的保温性能因而，发展长寿命热电池首先需解决的问题之一就是高性能铁粉，要求其燃烧速度快、燃烧时放出的热量大、保持放热时间长、燃烧后变形小
世界各国十分重视热电池用高性能铁粉的研究，20 世纪80年代，美国开始研究热电池用高性能铁粉，如 UnidyAnic公司曾对30个厂家生产的111种铁粉进行了测试，但均未达到长寿命热电池用高性能铁粉的要求，后由Easton研究实验室研制成功了NX-1000铁粉，并由CharlerPfizer公司生产，其是一种海绵态的颗粒状铁粉。在此基础上，美国又进行了新的高能铁粉的研究，已研制出了工作时间在1h以上的热电池
目前我国热电池使用的是颗粒状的普通铁粉，由于
很难满足要求，需研制一种高能铁粉，以满足长寿命热电池的要求
制备铁粉的工艺有很多，如还原法[6.]、等离子法8]、液相还原析出法19,10)、有机金属化合物热分解法(11.12)，及Sol-Gel法[13]、激光溅射法、电弧法、辐射还原法和球磨法[14-16]等，本研究通过湿化学法的水热合成工艺制备FeOOH铁黄前驱体，再用CO和Hz还原，并通过碳的沉积包覆和脱除控制铁粉的形貌，制备针状海绵态铁粉.由于其松装密度小、比表面积大，因而点火灵数度高且燃烧充分，发热量大、持续时间长，是适用于长寿命热电池的高性能发热材料
2实验 2.1试剂与仪器
实验所用原料三氯化铁(FeCls-6H,O)、尿素[CO(NH2)]和高氯酸钾(KCIO)均为分析纯(购自北京化学试剂商店)，还原气体H2和CO为高纯气体(99.99%，购自千禧气体公司)
实验仪器与设备：100mL聚四氟乙烯水热反应釜，
电磁搅拌器（上海振荣科学仪器有限公司），烘箱（天津泰斯特仪器有限公司)，管式还原炉(自制)，材料试验机(济南试金集团有限公司)，XH-2三维混料机(武汉探矿机械厂).采用PhilipsX'PertPROX射线衍射仪(荷兰Philip 公司)对样品的晶体结构进行分析，采用Quanta200F扫描电子显微镜(荷兰FEI公司)对样品的微观形貌进行观察，用JW-04氮吸附比表面测定仪(BET，北京精微高博科技开发中心)测定颗粒的比表面积，采用点火灵敏度测试仪(自制)、线燃速测定仪(自制)、差热分析仪
收穗日期：2011-0624，修图日期：2011-0729
作奢简介；李云伟(1972-)，男，贵州省遵义市人，硕士，高工，电化学专业：未水平，通讯联系人，Tel:010-82544922,E-mail:ypzhu@home.ipe.8c.cn 万方数据