[发明专利]一种锂氯气一次电池

说明书

技术领域

本发明属于化学电源领域，涉及一种一次电池，具体涉及一种锂氯气一次电池。

背景技术

氯碱行业、自来水厂、有机合成等涉氯企业涉及强刺激剧毒气体氯气废气的产生，必须进行相应处理，氯气的直接排放或泄漏将造成巨大的环境污染和人员伤害。目前处理废氯气的常规手段是烧碱吸收法，即通过烧碱吸收废氯气并生产次氯酸钠产品。此方法需要使用大型的化工设备，占地面积大，能耗高。

随着化学电源广泛用于日常生活各领域，新型化学电源的研究日益引起研究者的兴趣。锂一次电池是一种高能化学原电池，应用领域非常广泛，其正极活性物质主要是金属氧化物或其他固体、液体氧化剂，以氯气作为正极活性物质的锂一次电池未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂氯气一次电池，可回收利用废氯气制成锂一次电池。

为实现上述目的，本发明的一种锂氯气一次电池，该电池包括扣合为一体的正极盖体和负极壳体，正极盖体和负极壳体扣合锁紧后内部构成电池收容腔室，该收容腔室内设有正极极片、负极极片以及吸附有电解液的隔膜；

所述正极极片包括正极集流体和涂覆在该正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层由多孔碳材料和粘结剂混合制成，正极活性物质为氯气，所述正极集流体呈倒置T型，正极集流体上套有弹簧Ⅱ，弹簧Ⅱ置于正极盖体与正极集流体下端之间；

所述负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质为锂，所述负极集流体呈T型，其上端端面设有凹槽，负极活性物质层和隔膜自下而上依次设置在凹槽内，负极集流体上套有弹簧Ⅰ，弹簧Ⅰ置于负极壳体与凹槽之间；

所述正极盖体和所述负极壳体扣合部镶设有O型密封圈，所述负极壳体的左下侧设有进气通道，进气通道连接进气阀，所述负极壳体的右上侧设有出气通道，出气通道连接出气阀。

因为氯气具有强氧化性，为了防止负极活性物质锂和氯气长期接触被氧化，同时也对隔膜上的电解液起一定的保护作用，作为进一步改进，所述电池还包括负极保护层，所述负极保护层设置在凹槽上方邻近所述正极活性物质层一侧。优选的，所述负极保护层为LISICON型固体电解质。

优选的，所述多孔碳材料选自活性炭、超导碳、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种混合物。碳材料的作用主要为正极反应提供反应界面，也为放电产物提供存储空间，同时亦具有较好的电子传输能力，即导电性。

优选的，所述负极活性物质层的材料选自锂金属、锂金属合金、锂金属氧化物中的一种或几种混合物。

优选的，所述隔膜选自Celgard系列膜或玻璃纤维滤纸。

进一步，所述电解液由电解质锂盐和非水有机溶剂组成。优选的，所述电解质锂盐选自LiN(CF₃SO₂)₂或LiClO₄，锂盐浓度为0.5～1mo/L，所述非水有机溶剂选自四乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或几种混合物。

本发明的锂-氯气电池作为一次电池，其正极反应物为氯气，放电时，正极侧发生如下反应：2Li⁺+Cl₂+2e^-→2LiCl；负极侧发生如下反应：2Li→2Li⁺+2e^-。

本发明提供了一种新型的化学电源，以氯气作为正极活性物，利用工业废氯气放电，可应用在涉氯企业等场合，处理废氯气过程简单，符合国家节能环保的理念。

附图说明

图1是本发明的锂氯气一次电池结构示意图；

图2是本实施例1的放电曲线图；

图3是本实施例2的放电曲线图；

图中，1-正极活性物质层，2-隔膜，3-负极活性物质层，4-进气阀，5-出气阀，6-正极集流体，7-负极集流体，8-负极保护层，9-1-弹簧Ⅰ，9-2-弹簧Ⅱ，10-螺母，11-正极盖体，12-负极壳体，13-进气通道，14-出气通道，15-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1