專(zhuān)利名稱：高溫鋰亞硫酰氯電池的正極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰亞硫酰氯電池，具體的是涉及高溫鋰亞疏酰氯電池的正^USL其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的iUl，對(duì)石油、天然氣等能源的需求不斷擴(kuò)大，刺激了對(duì)石油等地下資 源的勘探和開(kāi)采。在對(duì)石油等地下資源的勘恭良開(kāi)采#中，人們需要對(duì)地層深處的地質(zhì)結(jié) 構(gòu)、資源儲(chǔ)量進(jìn)行進(jìn)一步的了解和掌握，所以必須借助相關(guān)的科學(xué)勘^^儀器及設(shè)備。由于普 通的電力電源無(wú)法到達(dá)井下，因此這些科學(xué)勘探儀器及設(shè)備必須采用能夠承受高溫的電池作為主供電源。在井下等工作環(huán)境中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)150X:甚至接近200TC的惡劣工作環(huán)境，這就對(duì)電M出了考刻要求.顯然普通電池是不能作為鉆探設(shè)備汰器仗良的電源，有可能滿足 這些技術(shù)要求的電池只有鋰亞硫酰氯電化學(xué)體系電池。
眾所周知，鋰亞硫酕氯電池具有600Wh"g—'的高比能量、3. 2V~3. 4V的高工作電壓、10 年以上的長(zhǎng)儲(chǔ)存壽命、1%以下的低年自放電率等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于金屬鋰的熔點(diǎn)相對(duì)較低 (在182TC)，再加上鋰電池通常采用的電解液組成中含有有機(jī)或無(wú)機(jī)溶劑，其飽和蒸汽壓相 對(duì)較高、沸點(diǎn)相對(duì)較低，因而，現(xiàn)有普通鋰亞硫耽氯電池的最高工作溫度只有85X:，其不能 在環(huán)境溫度150TC以上可靠地工作。
目前僅美國(guó)Electrochem公司在生產(chǎn)和銷(xiāo)售高溫鋰亞硫酰氯電池，它們是以鋰的合金為 陽(yáng)極、亞疏酰氯為電解液溶劑，通過(guò)在電解液中添加物質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，如氯化溴、疏酰氯等' 國(guó)內(nèi)也有廠家研制鋰亞硫酰氯高溫電池的報(bào)道，據(jù)介紹，只是在普通鋰亞疏酰氯電池的^ 上，減少電解液量以適應(yīng)較高溫度時(shí)S0Cl2氣化所增大的體積。其工作溫度不超過(guò)120X:,且 容量非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)M針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提出 一種高溫鋰亞硫醜氯電池的正極，其顯著提高了鋰亞疏耽氯電池的高溫性能.
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提出了高溫鋰亞硫酰氯電池的正極的制備方法。 本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用解決方案為高溫鋰亞硫酰氯電池的正極，其不同之處在于其碳正極組分配比由10g乙炔黑、lml聚四氟乙烯乳液、84ml異丙醇配成的碳正極混合物和外加玻璃纖維絲材料組成，所述玻璃纖維絲材料的加入量占混合物總重量0. 5-12% ，所述璃纖維絲材料直徑為0.1 ~ lmm，長(zhǎng)度為2 ~ 1Omm.
按上述方案，所述的乙炔黑為電池級(jí)，聚四氟乙烯乳液為60%水乳液，密度1.5g/cm3， 異丙醇為分析純。
高溫鋰亞疏敞氯電池的正極的制備方法，包括有以下步碟
1) 和粉
先按10g乙炔黑、lml聚四氟乙烯乳液、84ml異丙醇:^,將聚四氟乙烯乳液與異丙醇 混合均勻后再加入到乙炔黑中，攪拌均勻得碳正極混合物，然后稱取碳正極混合物總量 0. 5-12 %的玻璃纖維絲材料加入混合物中，混合均勻得正極骨狀物；
2) 成型
將混合均勻的正極骨狀物itA^擠出機(jī)內(nèi)，擠壓出正極；
3) 烘干
風(fēng)干0.5-lh，再60TC鼓風(fēng)干燥4h;
4) 發(fā)泡
將烘干的正^t入240-260t:的烘箱中，發(fā)泡10-15分鐘，冷卻后即得高溫鋰亞硫酰 氯電池正極。
本發(fā)明的有益效果在于
通過(guò)用玻璃纖維絲對(duì)高溫鋰亞硫酰氯電池的正極進(jìn)行造孔，得到合適的孔徑、孔率、孔 狀，并可作為亞硫酰IU^的催化表面，其不僅有效解決了M離子和離子電荷在多孔電極 中的傳輸阻力問(wèn)題，而且顯著改善了活性粒子在碳表面的電荷轉(zhuǎn)移情況，同時(shí)因改變了電極 的表面積，也將影響電解液在高溫時(shí)的氣化程度。
高溫鋰亞硫酰氯電池，能夠適應(yīng)150TC 200TC的高溫工作環(huán)境和滿足勘探儀器及設(shè)備的 機(jī)械性能要求，其不僅能在高溫下長(zhǎng)期工作也能在低溫條件(-401C)下正常使用，而且可 以提供較大的脈沖電流。


圖1為高溫鋰亞硫耽氯電池結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中高溫鋰亞硫酰氯電池的放電曲線圖.
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制備方法做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明. 圖1為高溫鋰亞硫酰氯電池結(jié)構(gòu)圖。
其包括正極4、負(fù)極3、隔膜1和2、電解液5、電池殼6、電池蓋7. 其中正極是由碳材料(陰極活性物質(zhì)亞疏跣氯在碳材料表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng))、粘結(jié)劑聚四氣乙烯和添加劑等組成的多孔電極，負(fù)極為合金鋰箔，隔膜為玻璃纖維氈。 實(shí)施例1
高溫鋰亞疏酰氯電池的正極制備方法 總流程和粉—成型—炔干—發(fā)泡 1)和粉
按配方取扦，正極配方
乙炔黑(電池級(jí))10g;
聚四氣乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cnO: lml; 異丙醇(分析純)84ml;
玻璃纖維絲材料0.45g(重量比4私)，其中玻璃纖維絲材料的直徑為O.l咖，長(zhǎng)度
先稱取乙炔黑待用，再分別量取聚四氟乙蜂乳液和異丙醇，混合均勻后加入乙炔黑中， 攪拌均勻，稱ML璃纖維絲材料加入到混合物中，混合均勻得正極骨狀物；
2) 成型
將混合均勻的正極奮狀物iOv擠出機(jī)內(nèi)，根據(jù)不同M^電池，擠壓出所需尺寸的正極；
3) 烘干
將擠出機(jī)擠出的正^LRL干0.5~lh，再60TCJ6tX干燥4h;
4) 發(fā)泡
將烘干的正;feUt入240- 260TC的烘箱中，發(fā)泡10-15分鐘，冷卻后即成高溫鋰亞硫酰 氯電池正極。
以上述介紹的方法制備碳電極為正極、鋰鋁合金(其中鋁重量百分比12.5% )為負(fù)極、
ER14505 )。
高溫ER14505實(shí)驗(yàn)電池，于150士2TC溫度10mA恒流放電至2. 0V，放電容量為1. 81Ah。 下面描述高溫鋰亞硫酰氯電池的組裝方法
i )制4^亞疏耽氯的正極、負(fù)極、隔膜、電解液.正極為碳材料和聚四氟乙蜂的多孔 電極，活性物質(zhì)為亞硫酰氯；負(fù)極為鋰鋁合金箔，根據(jù)工藝尺寸制備；隔膜分為邊隔膜和底 隔膜，均為玻璃纖維氈，##工藝尺寸制備；電解液為0.8mol/L的四氯招酸鋰的亞疏耽氯 溶液；
ii )負(fù)極滾壓在電池殼上后，依:iUiAJ^隔膜和邊隔膜，再導(dǎo)入^lJE極，蓋電池蓋，激
(0.8咖1/L)為電解液組成實(shí)驗(yàn)高溫鋰亞疏酰氯電池(型號(hào)為
光焊或氫弧焊焊接電池殼與蓋；
m)從電池蓋預(yù)留孔中注入電解液，上小鋼釘擠壓密封，得到完整高溫鋰亞疏酰氯電池。
實(shí)施例2 正極配方
乙炔黑(電池級(jí))10g;
聚四氣乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cm": lml; 異丙醇(分析純)84ml;
玻璃纖維絲材料1.16g (重量比9. 6% )，其中玻璃纖維絲材料的直徑為0.15咖， 長(zhǎng)度為3咖。
制作ER34615實(shí)驗(yàn)高溫鋰亞疏酰氯電池.
高溫ER34615實(shí)驗(yàn)電池，于175 ± 2TC溫度30mA恒流放電至2. 0V，放電容量為12. 37Ah。 其它均同實(shí)施例l.
實(shí)施例3 正極配方
乙炔黑(電池級(jí))10g;
聚四氟乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cm。 lml; 異丙醇(分析純)84ml;
玻璃纖維絲材料1.42g (重量比11.5%)，其中玻璃纖維絲材料的直徑為l咖，長(zhǎng) 度為6咖'
制作BR251000實(shí)驗(yàn)高溫鋰亞硫耽氯電池。
高溫ER251000實(shí)驗(yàn)電池，于175 ± 2TC溫度50mA恒流放電至2. 0V,放電容量為8. 56Ah. 其它均同實(shí)施例1。
實(shí)施例4 正極配方
乙炔黑(電池級(jí))10g;
聚四氣乙烯乳液(60%水乳液，密度l.Sg/cm。 lml; 異丙醇(分析純)84ml;
玻璃纖維絲材料0.17g (重量比1. 5% )，其中玻璃纖維絲材料的直徑為0. lmm，長(zhǎng) 度為2咖.
制作ER14250實(shí)驗(yàn)高溫鋰亞硫酰氯電池。
高溫ER14250實(shí)驗(yàn)電池，于125 ± 2TC溫度5mA恒流放電至2. 0V，放電容量為756mAh. 其它均同實(shí)施例l。
實(shí)施例5 正極配方
乙炔黑(電池級(jí))10g;
聚四氟乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cm3): lml; 異丙醇(分析純)84ml;
玻璃纖維絲材料0. 90g (重量比7. 6 % )。其中玻璃纖維絲材料的直徑為0. 8mm， 長(zhǎng)度為6咖.
制作ER14505實(shí)驗(yàn)高溫鋰亞疏酰氯電池。
高溫ER14505實(shí)驗(yàn)電池，于200土2X:溫度10mA恒流放電至2. 0V，放電容量為1. 21Ah。 其它均同實(shí)施例1。
實(shí)施例6 正極配方
乙炔黑(電池級(jí))10g;
聚四氟乙烯乳液(60%水乳液，密度1. 5g/cm3): lml; 異丙醇(分析純)84ml;
玻璃纖維絲材料0.97g(重量比8.2M ).其中玻璃纖維絲材料的直徑為0. 8咖，長(zhǎng) 度為6咖.
制作ER25500實(shí)驗(yàn)高溫鋰亞疏酰氯電池.
高溫BR25500實(shí)驗(yàn)電池，于180 土2TC溫度20mA恒流放電至2. 0V，放電容量為5.19Ah。 其它均同實(shí)施例l.
權(quán)利要求
1、高溫鋰亞硫酰氯電池的正極，其特征在于其碳正極組分配比由10g乙炔黑、1ml聚四氟乙烯乳液、84ml異丙醇配成的碳正極混合物和外加玻璃纖維絲材料組成，所述玻璃纖維絲材料的加入量占混合物總量0.5-12％，所述玻璃纖維絲材料直徑為0.1～1mm，長(zhǎng)度為2～10mm。
2、 按權(quán)利要求1所述的高溫鋰亞硫酰氯電池的正極，其特征在于所述的乙炔黑為電池級(jí)， 聚四氟乙烯乳液為60%水乳液，密度1.5g/cm3，異丙醇為分析純.
3、 權(quán)利要求1所述的高溫鋰亞硫酰氯電池的正極的制備方法，其特征在于包括有以下步驟1) 和粉先按10g乙炔黑、lml聚四氟乙烯乳液、84ml異丙醇和阡，將聚四氟乙烯乳液與異丙醇 混合均勻后再加入到乙炔黑中，攪拌均勻得碳正極混合物，然后稱取碳正極混合物總量 0. 5-12 %的玻璃纖維絲材料加入混合物中，混合均勻得正極骨狀物；2) 成型:將混合均勻的正極骨狀物;^v擠出機(jī)內(nèi)，擠壓出正極；3) 烘干風(fēng)干0.5-lh，再60TC鼓風(fēng)干燥4h;4) 發(fā)泡將烘干的正^L^v 240 260"C的烘箱中，發(fā)泡10~15分鐘，冷卻后即得高溫鋰亞硫酰 氯電池正極.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰亞硫酰氯電池，具體的是涉及高溫鋰亞硫酰氯電池的正極及其制備方法，其碳正極組分配比由10g乙炔黑、1ml聚四氟乙烯乳液、84ml異丙醇配成的碳正極混合物和外加玻璃纖維絲材料組成，其制備方法，包括有以下步驟1)和粉；2)成型；3)烘干；4)發(fā)泡。本發(fā)明的有益效果在于有效解決了反應(yīng)離子和離子電荷在多孔電極中的傳輸阻力問(wèn)題，顯著改善了活性粒子在碳表面的電荷轉(zhuǎn)移情況，同時(shí)因改變了電極的表面積，也將影響電解液在高溫時(shí)的氣化程度，能夠適應(yīng)150℃～200℃的高溫工作環(huán)境和滿足勘探儀器及設(shè)備的機(jī)械性能要求，不僅能在高溫下長(zhǎng)期工作也能在低溫條件(-40℃)下使用，而且可以提供較大脈沖電流。
文檔編號(hào)H01M4/04GK101101985SQ20071005276
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者萍 華, 吳金平, 王圣平, 皮振邦 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)