CN102208623B - 一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，将乙炔黑、异丙醇、浓度为60%的聚四氟乙烯乳液、钙金属卤化物和去离子水依次按照质量比为1∶0.5∶0.1∶0.01~0.06∶5~8的比例进行配比；然后依工艺顺序加入到搅拌机料桶内搅拌成“膏料”；将搅拌好的“膏料”进行除水和纤维化；然后再将“膏料”放入异丙醇的饱和溶液中浸泡；最后进行辊压成膜，制得成品。本发明提供了一种改善锂/亚硫酰氯电池的电压滞后性能，并能在低温和中、高倍率放电条件下使用的锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法。

Description

一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法

技术领域

本发明涉及到电池的技术领域，特别是指一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法。

背景技术

锂/亚硫酰氯(Li/SOCl₂)电池是一种以锂为阳极，碳作阴极载体，无水四氯铝酸锂的亚硫酰氯(SOCl₂)溶液作电解液的锂电池。锂/亚硫酰氯电池具有比能量高、比功率大、放电电压平稳、储存寿命长等特性，在航空航天、水中兵器、导航设备、地质勘探、仪器仪表等军事和民用工业中都有广泛的应用。锂/亚硫酰氯电池是目前电池领域中比能量和比功率最高的一种电池。

锂/亚硫酰氯电池存在的主要问题是电压滞后与安全问题，其中电压滞后问题严重影响着锂/亚硫酰氯电池的优异性能的发挥，严重制约着锂/亚硫酰氯电池的应用领域。而导致锂/亚硫酰氯电池电压滞后的主要原因，则是在电池反应过程中的生成物氯化锂（LiCl）附着在锂金属阳极上形成一层致密的钝化膜，从而阻止电池反应继续进行。电池长期贮存或在高温条件下使用，这种致密的钝化膜不断增厚，其电压滞后现象更为严重。

现行的锂/亚硫酰氯电池阴极的制作方法，包括如下步骤：按一定物料配比将去离子水、无水乙醇加入到搅拌桶内搅拌，再向搅拌桶内加入乙炔黑，继续搅拌，最后再向搅拌桶内加入浓度为60%的聚四氟乙烯乳液，充分搅拌，制成锂/亚硫酰氯电池阴极的“膏状物”，然后再将“膏状物”除水和加热纤维化而加工成所需的阴极极片。

按照上述工艺生产的锂/亚硫酰氯电池，存在电压滞后与安全问题。为了消除锂/亚硫酰氯电池电压滞后现象，大多采用改善阴极和阳极的集流形式，或改善电解液的杂质含量及摩尔浓度，以降低电池内阻；在电池内部或外部加装电子元件，使电池处于弱放电状态，以弱化钝化膜的形成；在阴极和电解液中添加金属酞菁化合物或硫化物等方式，以改善电压滞后性能。上述方法有些能在一定程度上改善了锂/亚硫酰氯电池的某些性能，但有些则其以“牺牲”锂/亚硫酰氯电池的容量为代价，削弱了锂/亚硫酰氯电池的另外一些性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种改善锂/亚硫酰氯电池的电压滞后性能，并能在低温和中、高倍率放电条件下使用的锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，包括如下步骤：

a、计量：将乙炔黑、异丙醇、浓度为60%的聚四氟乙烯乳液、钙金属卤化物和去离子水依次按照质量比为1:0.5:0.1:0.01~0.06:5~8的比例进行配比、计量；

b、操作：

1)、将计量后的去离子水加入到搅拌机料桶内；

2)、将计量后的异丙醇加入到搅拌机料桶内，搅拌4~6分钟；

3)、将计量后的钙金属卤化物加入到搅拌机料桶内，搅拌4~6分钟；

4)、将计量后的浓度为60%的聚四氟乙烯乳液加入到搅拌机料桶内，搅拌4~6分钟；

5)、将计量后的乙炔黑加入到搅拌机料桶内，搅拌45~65分钟，得到“膏料”；

6)、将上述的“膏料”取出，进行除水和纤维化，其中温度控制在200℃~240℃，时间控制在8~12小时；

7)、将纤维化后“膏料”取出，放入计量后的异丙醇的饱和溶液中进行浸泡，浸泡时间为13~17分钟；

8)、将浸泡后的“膏料”取出后，进行辊压成膜，制得成品。

所述的钙金属卤化物为氯化钙。

本发明的有益效果是：生产工艺流程简单，材料与制造成本较低，阴极极片合膜成型可靠。这种钙金属卤化物的加入，使锂/亚硫酰氯电池的性能得到极大的改善。这是因为钙在亚硫酰氯中具有较好的开路电压、较好的放电容量和较好的抗亚硫酰氯钝化等优秀特性。因此，由于钙金属卤化物的加入，通过锂/亚硫酰氯电池中阴极活性物质亚硫酰氯的作用，抑制了金属锂阳极表面“钝化膜”的形成，使锂/亚硫酰氯电池取得了良好的放电电压和放电容量，显著改善了锂/亚硫酰氯电池的电压滞后现象。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法作进一步的详细描述。

实施例1

一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，包括如下步骤：

a、计量：

称取乙炔黑3000g；

称取异丙醇1500g；

称取浓度为60%的聚四氟乙烯乳液300g；

称取氯化钙120g；

称取去离子水21000g。

b、操作：

1)、将21000g去离子水加入到搅拌机料桶内；

2)、将1500g异丙醇加入到搅拌机料桶内，搅拌4分钟；

3)、将120g氯化钙加入到搅拌机料桶内，搅拌4分钟；

4)、将300g浓度为60%的聚四氟乙烯乳液加入到搅拌机料桶内，搅拌6分钟；

5)、将3000g乙炔黑加入到搅拌机料桶内，搅拌55分钟；

6)、将搅拌好的“膏料”取出，放入不锈钢料盘中，送入电加热鼓风炉，除水，纤维化，电加热鼓风炉温度设置220℃，10小时，制得“膏料”；

7)、将 “膏料”取出，放入异丙醇的饱和溶液中浸泡13分钟；

8)、将浸泡后的“膏料”取出后，通过辊压机，辊压成膜，制得成品。

实施例2

一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，包括如下步骤：

a、计量：

称取乙炔黑3000g；

称取异丙醇1500g；

称取浓度为60%的聚四氟乙烯乳液300g；

称取氯化钙180g；

称取去离子水18000g。

b、操作：

1)、将18000g去离子水加入到搅拌机料桶内；

2)、将1500g异丙醇加入到搅拌机料桶内，搅拌6分钟；

3)、将180g氯化钙加入到搅拌机料桶内，搅拌4分钟；

4)、将300g浓度为60%的聚四氟乙烯乳液加入到搅拌机料桶内，搅拌4分钟；

5)、将3000g乙炔黑加入到搅拌机料桶内，搅拌65分钟；

6)、将搅拌好的“膏料”取出，放入不锈钢料盘中，送入电加热鼓风炉，除水，纤维化，电加热鼓风炉温度设置240℃，8小时，制得“膏料”；

7)、将 “膏料”取出，放入异丙醇的饱和溶液中浸泡17分钟；

8)、将浸泡后的“膏料”取出，通过辊压机，辊压成膜，制得成品。

实施例3

一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，包括如下步骤：

a、计量：

称取乙炔黑3000g；

称取异丙醇1500g；

称取浓度为60%的聚四氟乙烯乳液300g；

称取氯化钙60g；

称取去离子水15000g。

b、操作：

b、操作：

1)、将15000g去离子水加入到搅拌机料桶内；

2)、将1500g异丙醇加入到搅拌机料桶内，搅拌5分钟；

3)、将60g氯化钙加入到搅拌机料桶内，搅拌5分钟；

4)、将300g浓度为60%的聚四氟乙烯乳液加入到搅拌机料桶内，搅拌5分钟；

5)、将3000g乙炔黑加入到搅拌机料桶内，搅拌55分钟；

将搅拌好的“膏料”取出，放入不锈钢料盘中，送入电加热鼓风炉，除水，纤维化，电加热鼓风炉温度设置220℃，10小时，制得“膏料”；

7)、将 “膏料”取出，放入异丙醇的饱和溶液中浸泡15分钟；

8)、将浸泡后的“膏料”取出，通过辊压机，辊压成膜，制得成品。

结合上述实施例，本发明是通过在锂/亚硫酰氯电池阴极中添加一种钙金属卤化物。这种钙金属卤化物的加入，使锂/亚硫酰氯电池的性能得到极大的改善。这是因为钙在亚硫酰氯中具有较好的开路电压、较好的放电容量和较好的抗亚硫酰氯钝化等优秀特性。因此，由于钙金属卤化物的加入，通过锂/亚硫酰氯电池中阴极活性物质亚硫酰氯的作用，抑制了金属锂阳极表面“钝化膜”的形成，使锂/亚硫酰氯电池取得了良好的放电电压和放电容量，显著改善了锂/亚硫酰氯电池的电压滞后现象。

上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、计量：将乙炔黑、异丙醇、浓度为60%的聚四氟乙烯乳液、钙金属卤化物和去离子水依次按照质量比为1:0.5:0.1:0.01~0.06:5~8的比例进行配比、计量；

b、操作：

1)、将计量后的去离子水加入到搅拌机料桶内；

2)、将计量后的异丙醇加入到搅拌机料桶内，搅拌4~6分钟；

3)、将计量后的钙金属卤化物加入到搅拌机料桶内，搅拌4~6分钟；

4)、将计量后的浓度为60%的聚四氟乙烯乳液加入到搅拌机料桶内，搅拌4~6分钟；

5)、将计量后的乙炔黑加入到搅拌机料桶内，搅拌45~65分钟，得到“膏料”；

6)、将上述的“膏料”取出，进行除水和纤维化，其中温度控制在200℃~240℃，时间控制在8~12小时；

7)、将纤维化后“膏料”取出，放入异丙醇的饱和溶液中进行浸泡，浸泡时间为13~17分钟；

8)、将浸泡后的“膏料”取出后，进行辊压成膜，制得成品。

2.根据权利要求1所述的一种锂/亚硫酰氯电池阴极材料的制作方法，其特征在于：所述的钙金属卤化物为氯化钙。