利用復(fù)合電解液的鋰一次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，其為了最大化鋰亞硫酰氯電池和鋰硫酰氯電池的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)混合兩個(gè)電池的電解液來(lái)進(jìn)行2級(jí)放電，從而能夠確認(rèn)電池的使用量。
【專利說(shuō)明】
利用復(fù)合電解液的鋰一次電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鋰一次電池，更加具體地涉及利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，其為了 最大化鋰亞硫酰氯電池和鋰硫酰氯電池的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)混合兩個(gè)電池的電解液來(lái)進(jìn)行2級(jí)放 電，從而能夠確認(rèn)電池的使用量。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl2)電池的工作電壓大致為3.5V，從而具有有高工作電壓及容 量和年低于1 %的低自放電率的特性，并且，因亞硫酰氯(S0C12)電解液的冰點(diǎn)為-105°C的 特性，具有可使用于-55 °C~85 °C的廣泛的使用溫度的特性，從而廣泛應(yīng)用于需要10年以上 的長(zhǎng)期特性的裝備的一次電池電源，但是，存在在高電流條件下出現(xiàn)電池容量急速減少的 現(xiàn)象。
[0003] 相反，鋰硫酰氯(Li/S0Cl2)電池的工作電壓約為3.8V，相比鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl 2) 電池，具有在高工作電壓和高電流條件下也能維持放電容量的優(yōu)點(diǎn)，因硫酰氯(S0C12)電解 液的冰點(diǎn)為_54°C的物理特性，在低溫下，出現(xiàn)容量急速減少的現(xiàn)象，因而，存在使用環(huán)境 為-20 °C~85 °C的溫度范圍的制約問(wèn)題。
[0004] 并且，鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl2)電池和鋰硫酰氯(Li/S02Cl2)電池均在放電過(guò)程中電 壓非常平坦，從而不能確認(rèn)使用過(guò)程中的電池的剩余容量，因此存在不能正確把握電池的 更換時(shí)期的缺點(diǎn)。
[0005] 作為現(xiàn)有文獻(xiàn)，有韓國(guó)公開專利特2001-0104540號(hào)（2001.11.26.公開），上述文獻(xiàn) 中記載著鋰一次電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007] 本發(fā)明的目的在于，提供為了最大化鋰亞硫酰氯電池和鋰硫酰氯電池的優(yōu)點(diǎn)，通 過(guò)混合兩個(gè)電池的電解液來(lái)進(jìn)行2級(jí)放電，從而能夠確認(rèn)電池的使用量的利用復(fù)合電解液 的鋰一次電池。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，使用包含金 屬鋰而成的鋰負(fù)極與包含碳粉而成的正極，并呈復(fù)合電解液浸漬于電池外殼的內(nèi)部的骨架 形態(tài))，上述利用復(fù)合電解液的鋰一次電池的特征在于，上述復(fù)合電解液混合有 硫酰氯(智5. y，s〇2ci2)電解液和亞硫酰氯(El 2 y，S0C12)電解液，上述復(fù)合電解液中，硫 酰氯(S02C12)電解液和亞硫酰氯(S0C1 2)電解液以6:4~9:1的重量比混合，上述鋰一次電池 具有在初期驅(qū)動(dòng)時(shí)借助上述硫酰氯(S02Cl2)電解液來(lái)將電池電壓維持為3.8V±0.2V之后借 助上述亞硫酰氯(S0C12)電解液來(lái)將電池電壓維持為3.5V±0.2V的2級(jí)放電電壓，從而能夠 確認(rèn)使用過(guò)程中的電池的剩余容量。
[0010] 有益效果
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，使用混合有鋰硫酰氯(Li/S02Cl2)電 池和鋰亞硫酰氯(Li /S0C12)電池的電解液的復(fù)合電解液，從而在初期驅(qū)動(dòng)時(shí)借助硫酰氯 (S02C1 2)電解液來(lái)將電池電壓維持為3.8V，此后，硫酰氯(S02C12)電解液被消耗之后，借助 亞硫酰氯(S0C1 2)電解液，并以3.5V的電壓來(lái)進(jìn)行級(jí)別放電，從而能夠確認(rèn)電池的使用量。
[0012] 并且，根據(jù)本發(fā)明的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池具有2級(jí)放電電壓，從而可確認(rèn) 使用過(guò)程中的電池的剩余容量，由此可掌握電池的更換時(shí)期，而且，能夠提高作為鋰亞硫酰 氯(Li/S0Cl 2)電池的缺點(diǎn)的放電容量，并可彌補(bǔ)作為鋰硫酰氯(Li/S02Cl2)電池的缺點(diǎn)的在 低溫下容量急速下降的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池的剖視圖。
[0014] 圖2為表示在溫度為20°C、電流強(qiáng)度為ImA/cm2的條件下，對(duì)根據(jù)實(shí)施例1及比較例 1~2制造的電池的放電特性做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0015]圖3為表示在溫度為20°C、電流強(qiáng)度為5mA/cm2的條件下，對(duì)根據(jù)實(shí)施例1及比較例 1~2制造的電池放電特性做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0016] 圖4為表示在溫度為-30°C、電流強(qiáng)度為ImA/cm2的條件下，對(duì)根據(jù)實(shí)施例1及比較 例1~2制造的電池放電特性做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例會(huì)讓本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征及實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特 征的方法更加明確。但是，本發(fā)明并不局限于以下所公開的實(shí)施例，能夠以互不相同的各種 方式實(shí)施，本實(shí)施例只用于使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完整地理解本發(fā)明的范 疇，本發(fā)明僅由發(fā)明要求保護(hù)范圍定義。在說(shuō)明書全文中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu) 要素。
[0018] 以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電 池。
[0019] 圖1為表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池的剖視圖。
[0020] 參照?qǐng)D1，所示出的本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池100可呈包括電 池外殼110、復(fù)合電解液120、鋰負(fù)極130、正極140及頭銷160的骨架結(jié)構(gòu)的電池形態(tài)，但是并 不局限于此。
[0021] 雖然附圖上未詳細(xì)示出，但是本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池100 可呈通過(guò)將鋰負(fù)極130和正極140卷繞成凝膠-卷(j e 11 y-ro 11)形態(tài)而制造的螺旋結(jié)構(gòu)的電 池形態(tài)，在此情況下，可相同地適用復(fù)合電解液120。
[0022] 復(fù)合電解液120收容于電池外殼110的內(nèi)部。此時(shí)，復(fù)合電解液120中，混合硫酰氯 (S02C1 2)電解液和亞硫酰氯（S0C12)電解液。利用如上所述的復(fù)合電解液120的方式是本發(fā) 明的核心，下面，對(duì)此進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0023] 骨架形態(tài)的鋰負(fù)極130附著于電池外殼110的內(nèi)壁。此時(shí)，骨架形態(tài)的鋰一次電池 100通過(guò)如下方式制造:將鋰負(fù)極130附著于電池外殼110的內(nèi)部之后，在電池外殼110的內(nèi) 部分別插入下部絕緣體152及側(cè)面絕緣體154,然后追加插入鋰正極130及上部絕緣體156， 通過(guò)將頭銷160插入于與玻璃170相結(jié)合的頭部絕緣板190來(lái)緊貼于電池外殼110之后進(jìn)行 焊接。
[0024]此后，將復(fù)合電解液120浸漬于電池外殼110的內(nèi)部之后，最終，焊接成作為飾面材 料的不銹鋼球180來(lái)進(jìn)行密封。
[0025]此時(shí)，正極150由包括碳和粘結(jié)劑的物質(zhì)形成，作為粘結(jié)劑可使用聚四氟乙烯 (PTFE，Polytetraf luoroethylene)，但是并不局限于此。
[0026]上述的本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池100的特征在于，利用混合 有硫酰氯(S〇2C 12)電解液和亞硫酰氯(S0C12)電解液的復(fù)合電解液120。此時(shí)，可利用硫酰氯 (SO2CI2)電解液中添加亞硫酰氯(S0C12)電解液的復(fù)合電解液120。與此相反，可利用亞硫酰 氯(S0C1 2)電解液中添加硫酰氯(S02C12)電解液的復(fù)合電解液120。
[0027] 如上所述的復(fù)合電解液120中，硫酰氯（S02C12)電解液和亞硫酰氯（S0C12)電解液 優(yōu)選以6:4~9:1的重量比混合。此時(shí)，使用60%、70%、80%及90%的放電剩余容量之后，如 需確認(rèn)，將復(fù)合電解液120組份分別以S0 2C12 60%+S0Cl2 40%、S02C12 70%+S0Cl2 30%、 SO2CI2 80%+S0Ch 20%、S02Cl2 90%+S0Ch 10% 制備即可。
[0028] 如果，在硫酰氯(S02C12)電解液和亞硫酰氯（S0C12)電解液的重量比小于6:4的情 況下，因亞硫酰氯電解液的比重相對(duì)增加，可能會(huì)導(dǎo)致在高電流條件下電池容量急速減少 的問(wèn)題。相反，在硫酰氯(S02C1 2)電解液和亞硫酰氯(S0C12)電解液的重量比大于9:1的情況 下，因亞硫酰氯電解液的比重甚微，可確認(rèn)電池的剩余容量，但是，低溫特性可能會(huì)相對(duì)地 降低。
[0029] 此時(shí)，所使用的復(fù)合電解液120內(nèi)的鋰鹽由四氯化鋁鋰（LiAlCU)及四氯化鎵鋰 (LiGaCl4)中的一種形成，優(yōu)選地利用具有0.1~3.0M的濃度的鋰鹽。
[0030] 尤其是，得知了本發(fā)明實(shí)施例的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池100具有在初期驅(qū) 動(dòng)時(shí)借助硫酰氯(S02C1 2)電解液來(lái)將電池電壓維持為3.8±0.2V之后借助亞硫酰氯(S0C12) 電解液來(lái)將電池電壓維持為3.5 ±0.2V的2級(jí)放電。
[0031] 上述的本發(fā)明的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池使用混合有鋰硫酰氯(Li/S02Cl2) 電池和鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl 2)電池的電解液的復(fù)合電解液，從而在初期驅(qū)動(dòng)時(shí)借助硫酰氯 (S02C12)電解液來(lái)將電池電壓維持為3.8V，此后，硫酰氯(S0 2C12)電解液被消耗之后，借助 亞硫酰氯(S0C12)電解液，并以3.5V的電壓來(lái)進(jìn)行級(jí)別放電，從而能夠確認(rèn)電池的使用量。
[0032] 并且，本發(fā)明的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池具有2級(jí)放電電壓，從而可確認(rèn)使用 過(guò)程中的電池的剩余容量，由此可把握電池的更換時(shí)期，而且，能夠提高作為鋰亞硫酰氯 (Li/S0Cl 2)電池的缺點(diǎn)的放電容量，并可彌補(bǔ)作為鋰硫酰氯(Li/S02Cl2)電池的缺點(diǎn)的在低 溫下容量急速下降的問(wèn)題。
[0033] 實(shí)施例
[0034]以下，通過(guò)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例更加詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及作用。只是，此是以 本發(fā)明的優(yōu)選示例而提出的，無(wú)論什么意義都不能解釋為本發(fā)明局限于此。
[0035]只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員就能充分地技術(shù)性類推出未記載于此說(shuō)明書的內(nèi)容，因 此，省略此說(shuō)明。
[0036] 1.鋰一次電池的制造
[0037]以表1中所記載的電解液組份及鋰鹽濃度條件，制造了根據(jù)實(shí)施例1及比較例1~2 的鋰一次電池。
[0038] 表1
[0039]
[0040] 2.放電特性的評(píng)價(jià)
[0041] 表2表示根據(jù)實(shí)施例1及比較例1~2的鋰一次電池的放電特性的評(píng)價(jià)結(jié)果。并且， 圖2為表示在溫度為20°C、電流強(qiáng)度為lmA/cm2的條件下，對(duì)根據(jù)實(shí)施例1及比較例1~2制造 的電池放電特性做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0042] 表 2
[0043]
[0044] 參照表1及表2和圖2可確認(rèn)到，使用S02C12 70%+S0Cl2 30%的復(fù)合電解液的實(shí)施 例的鋰一次電池從開始放電至消耗約70 %的放電容量，呈現(xiàn)作為S02C12電池的特性的3.8V 的工作電壓，并進(jìn)行放電，耗盡S02C12電解液之后，以作為S0C12電池的特性的3.4V電壓來(lái)進(jìn) 行級(jí)別放電之后結(jié)束的曲線圖特性。
[0045] 相反，可確認(rèn)到使用S0C12 100 %的電解液的比較例1的鋰亞硫酰氯(Li /S0C12)電 池以一般的放電特性，直到結(jié)束放電為止呈現(xiàn)出3.4V的穩(wěn)定電壓，此后結(jié)束放電現(xiàn)象。 [0046] 并且，可確認(rèn)到使用SO2CI2 100%的電解液的比較例2的鋰硫酰氯(Li/S〇2Cl2)電 池以一般的放電特性，直到結(jié)束放電為止呈現(xiàn)出3.8V的穩(wěn)定電壓，此后結(jié)束放電現(xiàn)象。 [0047] 因此，實(shí)施例1的鋰一次電池通過(guò)使用SO2CI2 70%+S0Cl2 30%組份的復(fù)合電解液 來(lái)呈現(xiàn)放電過(guò)程中的級(jí)別電壓差，從而在電池的常用量達(dá)到約70%時(shí)可確認(rèn)電池的剩余容 量。
[0048] 尤其是，如表2所示，比較實(shí)施例1及比較例1~2的鋰一次電池的放電時(shí)間的結(jié)果， 實(shí)施例1的鋰一次電池呈現(xiàn)級(jí)別電壓的特性，從而能夠確認(rèn)電池的使用量，并且能夠改善作 為鋰硫酰氯(LVSO2CI2)電池的缺點(diǎn)的低溫性能及作為鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl2)電池的缺點(diǎn) 的高效率特性。
[0049] 另一方面，圖3為表示在溫度為20°C、電流強(qiáng)度為5mA/cm2的條件下，對(duì)根據(jù)實(shí)施例 1及比較例1~2制造的電池的放電特性做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。此時(shí)，圖3表示為了比較在高 電流下的電池性能，施加比圖2的實(shí)驗(yàn)條件高出5倍以上的5mA/cm 2強(qiáng)度的電流時(shí)的放電特 性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0050] 如圖3所示，可確認(rèn)到，因?qū)嵤├?中使用S02C12 70%+S0Cl2 30%的復(fù)合電解液， 呈現(xiàn)兩個(gè)級(jí)別的放電特性并放電。
[0051 ]此時(shí)，將實(shí)施例1的鋰一次電池與使用S0C12 100 %的電解液的比較例1進(jìn)行比較 時(shí)，放電時(shí)間達(dá)到190 %水準(zhǔn)的容量，從而可改善作為鋰亞硫酰氯(Li/S0Cl2)電池的缺點(diǎn)的 高效率特性，與使用S0 2C12 100%的電解液的比較例2進(jìn)行比較時(shí)，也能夠呈現(xiàn)95%水準(zhǔn)的 容量。
[0052]并且，圖4為表示在溫度為-30°C、電流強(qiáng)度為ImA/cm2的條件下，對(duì)根據(jù)實(shí)施例1及 比較例1~2制造的電池的放電特性做出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。此時(shí)，圖4表示為了比較低溫下的 電池性能，在_30°C下施加 ImA/cm2強(qiáng)度的電流時(shí)的放電特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0053] 如圖4所示，使用S02C12 70%+S0Cl2 30%組份的復(fù)合電解液的實(shí)施例1的鋰一次 電池如圖3所示呈現(xiàn)出兩個(gè)級(jí)別的電壓特性并放電，與使用S0C12 100 %的電解液的比較例 1的鋰亞硫酰氯(Li/S0C12)電池比較放電時(shí)間時(shí)，呈現(xiàn)出110%水準(zhǔn)的容量，與使用S0 2C12 100 %的電解液的比較例2的鋰硫酰氯(Li /S02C12)電池比較時(shí)，呈現(xiàn)出150 %水準(zhǔn)的容量，從 而可確認(rèn)出改善了作為鋰硫酰氯(Li/S02Cl2)電池的缺點(diǎn)的低溫特性。
[0054]以上，主要說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是，以本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 的水準(zhǔn)能夠進(jìn)行多種變更及變形，只要不脫離本發(fā)明所提供的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，這些變 更及變形可被視為屬于本發(fā)明。因此，本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)根據(jù)所記載的發(fā)明要求保護(hù)范 圍而判斷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，使用包含金屬鋰而成的鋰負(fù)極與包含碳粉而成 的正極，并呈復(fù)合電解液浸漬于電池外殼的內(nèi)部的骨架形態(tài)， 所述利用復(fù)合電解液的鋰一次電池的特征在于， 所述復(fù)合電解液混合有硫酰氯電解液和亞硫酰氯電解液，所述復(fù)合電解液中，硫酰氯 電解液和亞硫酰氯電解液以6:4~9:1的重量比混合， 所述鋰一次電池具有在初期驅(qū)動(dòng)時(shí)借助所述硫酰氯電解液來(lái)將電池電壓維持為3.8V ±0.2V之后借助所述亞硫酰氯電解液來(lái)將電池電壓維持為3.5V±0.2V的2級(jí)放電電壓，從 而能夠確認(rèn)使用過(guò)程中的電池的剩余容量。2. -種利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，使用包含金屬鋰而成的鋰負(fù)極與包含碳粉而成 的正極，并呈復(fù)合電解液浸漬于電池外殼的內(nèi)部的螺旋形態(tài)， 所述利用復(fù)合電解液的鋰一次電池的特征在于， 所述復(fù)合電解液混合有硫酰氯電解液和亞硫酰氯電解液，所述復(fù)合電解液中，硫酰氯 電解液和亞硫酰氯電解液以6:4~9:1的重量比混合， 所述鋰一次電池具有在初期驅(qū)動(dòng)時(shí)借助所述硫酰氯電解液來(lái)將電池電壓維持為3.8V ±0.2V之后借助所述亞硫酰氯電解液來(lái)將電池電壓維持為3.5V±0.2V的2級(jí)放電電壓，從 而能夠確認(rèn)使用過(guò)程中的剩余容量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，其特征在于，所述復(fù)合電 解液中，硫酰氯電解液和亞硫酰氯電解液以6:4~7:3的重量比混合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，其特征在于，所述復(fù)合電 解液內(nèi)的鋰鹽由四氯化鋁鋰及四氯化鎵鋰中的一種鋰鹽形成，所述鋰鹽具有0.1~3. OM的 濃度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用復(fù)合電解液的鋰一次電池，其特征在于，所述復(fù)合電 解液中，在所述硫酰氯電解液中直接添加亞硫酰氯電解液，或者在亞硫酰氯電解液中直接 添加硫酰氯電解液。
【文檔編號(hào)】H01M6/24GK105934841SQ201580005809
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日
【發(fā)明人】李采俸, 鄭賢祐, 樸相哲, 丁圣勛, 尹圭炳
【申請(qǐng)人】韓國(guó)飛世龍電池有限公司