[发明专利]高温锂亚硫酰氯电池的正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂亚硫酰氯电池，具体的是涉及高温锂亚硫酰氯电池的正极及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的发展，对石油、天然气等能源的需求不断扩大，刺激了对石油等地下资源的勘探和开采。在对石油等地下资源的勘探及开采过程中，人们需要对地层深处的地质结构、资源储量进行进一步的了解和掌握，所以必须借助相关的科学勘探仪器及设备。由于普通的电力电源无法到达井下，因此这些科学勘探仪器及设备必须采用能够承受高温的电池作为主供电源。在井下等工作环境中，经常会出现150℃甚至接近200℃的恶劣工作环境，这就对电池提出了苛刻要求。显然普通电池是不能作为钻探设备仪器仪表的电源，有可能满足这些技术要求的电池只有锂亚硫酰氯电化学体系电池。

众所周知，锂亚硫酰氯电池具有600Wh·Kg^-1的高比能量、3.2V～3.4V的高工作电压、10年以上的长储存寿命、1％以下的低年自放电率等优点。但是，由于金属锂的熔点相对较低(在182℃)，再加上锂电池通常采用的电解液组成中含有有机或无机溶剂，其饱和蒸汽压相对较高、沸点相对较低，因而，现有普通锂亚硫酰氯电池的最高工作温度只有85℃，其不能在环境温度150℃以上可靠地工作。

目前仅美国Electrochem公司在生产和销售高温锂亚硫酰氯电池，它们是以锂的合金为阳极、亚硫酰氯为电解液溶剂，通过在电解液中添加物质进行调整，如氯化溴、硫酰氯等。国内也有厂家研制锂亚硫酰氯高温电池的报道，据介绍，只是在普通锂亚硫酰氯电池的基础上，减少电解液量以适应较高温度时SOCl₂气化所增大的体积。其工作温度不超过120℃，且容量非常有限。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术而提出一种高温锂亚硫酰氯电池的正极，其显著提高了锂亚硫酰氯电池的高温性能。

本发明的另外一个目的是提出了高温锂亚硫酰氯电池的正极的制备方法。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：高温锂亚硫酰氯电池的正极，其不同之处在于其碳正极组分配比由10g乙炔黑、1ml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇配成的碳正极混合物和外加玻璃纤维丝材料组成，所述玻璃纤维丝材料的加入量占混合物总重量0.5-12％，所述玻璃纤维丝材料直径为0.1～1mm，长度为2～10mm。

按上述方案，所述的乙炔黑为电池级，聚四氟乙烯乳液为60％水乳液，密度1.5g/cm³，异丙醇为分析纯。

高温锂亚硫酰氯电池的正极的制备方法，包括有以下步骤：

1)和粉：

先按10g乙炔黑、1ml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇取料，将聚四氟乙烯乳液与异丙醇混合均匀后再加入到乙炔黑中，搅拌均匀得碳正极混合物，然后称取碳正极混合物总量0.5-12％的玻璃纤维丝材料加入混合物中，混合均匀得正极膏状物；

2)成型：

将混合均匀的正极膏状物放入挤出机内，挤压出正极；

3)烘干：

风干0.5～1h，再60℃鼓风干燥4h；

4)发泡：

将烘干的正极放入240～260℃的烘箱中，发泡10～15分钟，冷却后即得高温锂亚硫酰氯电池正极。

本发明的有益效果在于：

通过用玻璃纤维丝对高温锂亚硫酰氯电池的正极进行造孔，得到合适的孔径、孔率、孔状，并可作为亚硫酰氯反应的催化表面，其不仅有效解决了反应离子和离子电荷在多孔电极中的传输阻力问题，而且显著改善了活性粒子在碳表面的电荷转移情况，同时因改变了电极的表面积，也将影响电解液在高温时的气化程度。

高温锂亚硫酰氯电池，能够适应150℃～200℃的高温工作环境和满足勘探仪器及设备的机械性能要求，其不仅能在高温下长期工作也能在低温条件(-40℃)下正常使用，而且可以提供较大的脉冲电流。

附图说明

图1为高温锂亚硫酰氯电池结构图；

图2为本发明实施例1中高温锂亚硫酰氯电池的放电曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步详细说明。

图1为高温锂亚硫酰氯电池结构图。

其包括：正极4、负极3、隔膜1和2、电解液5、电池壳6、电池盖7。

其中正极是由碳材料(阴极活性物质亚硫酰氯在碳材料表面发生电化学反应)、粘结剂聚四氟乙烯和添加剂等组成的多孔电极，负极为合金锂箔，隔膜为玻璃纤维毡。

实施例1

高温锂亚硫酰氯电池的正极制备方法：

总流程：和粉→成型→烘干→发泡