Preparation and Thermal Stability of FeS2 Fine Powder for Thermal Battery

Microstructure and thermal stability of mechanically ball milled $FeS_2$ were investigated. The average particle size and distribution of $FeS_2$ powder were changed in two steps with the increased ball milling time. The average particle size drastically decreased from $98.4{\mu}m$ to 1.01 and $0.89{\mu}m$ after ball milling of 10 h and 30 h, respectively. However, the distribution was broad and a shoulder appeared at $2{\mu}m$ because the pulverization was still in process at 10 h ball milling. After 60 h ball milling, the distribution became narrower. After ball milling of 120 h, the average particle size increased because of $FeS_2$ particle agglomeration. Therefore, the particle size distribution became broaden again. Finally, after ball milling of 170 h, $FeS_2$ with the narrowest size distribution can be obtained. Thermal stability of $FeS_2$ was unstable as the $FeS_2$ particle was pulverized. Therefore, the activation energy of the fine size particles is 27% lower than that of the as-received $FeS_2$.

열전지용 FeS2 미세 분말의 제조 및 열적 안정성

$FeS_2$ 미세 입자가 열전지의 특성에 미치는 영향을 알아보고자, 볼밀법을 이용하여 미세화 입자를 제조하고 그 미세구조 및 열안정성을 평가하였다. $FeS_2$의 평균 입자크기와 입자분포는 볼밀 시간에 따라 변하였다. 평균 입자크기는 10 h 볼밀 처리 후, $98.4{\mu}m$에서 $1.01{\mu}m$로 급격하게 감소하였다. 볼밀 시간이 증가할수록, 입자의 응집이 증가하고 입자 크기의 분포가 넓어지기 때문에 평균 입자크기는 증가하였다. 결국, 170 h의 볼밀을 시행한 후에 가장 좁은 크기의 단일 입자 분포를 가지는 $FeS_2$ 미세 입자를 얻을 수 있었다. 한편, 입자가 분쇄됨에 따라 $FeS_2$의 열 안정성은 불안정해졌으며, 미세 입자 사이즈의 활성화 에너지는 이전의 $FeS_2$보다 27% 낮아졌다.