CN1649194A - 一种锂亚硫酰氯电池的阴极载体 - Google Patents

一种锂亚硫酰氯电池的阴极载体 Download PDF

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Abstract

一种锂亚电池阴极载体，其浆料的组分及含量(重量份)为乙炔黑3－9，电解铜粉0.2－1.5，粘合剂20－120，将调制好的浆料挤压成型或堆放入盘于托盘上，在180℃－200℃温度下，烘烤发泡至少15小时，该阴极载体机械结构性能改善，带电离子电荷增加，提高了阴极的导电能力，也使阴极流动性变好，集流效果提高，其质地柔软，载体孔率大，吸液效果好，便于电池后期制作，电池容量显著提升。

Description

一种锂亚硫酰氯电池的阴极载体
技术领域
本发明涉及电化学领域，更具体地说它涉及一种锂亚硫酰氯电池(简称锂亚电池)的阴极载体。
技术背景
锂亚电池由于具有比能量高、电压高，适应温度范围宽，贮存寿命长等特点，已广泛应用于计算机、仪表、通讯、医疗等领域。由于锂亚电池采用液体阴极，故储存阴体液体的阴极载体对电池的性能有较大影响。目前锂亚电池的阴极载体多采用乙炔黑制作，中国专利公开号CN1081285，公开日1994年1月26日，发明名称为：《液体阴极锂电池的催化性阴极》的专利申请，公开了一种具有三维空间的镍基体作为导电管架，充入经过催化处理的碳黑材料的阴极载体。这种材料改善了电极过程传质条件，使电流分布均匀，可提高电池的功率。但其不足之处是该阴极载体碳黑材料的导电性能较差，该材料先经低温烘干，再进行发泡处理，其孔隙率较小，吸液效果有待提高。
发明内容
本发明的目的是针对以上阴极载体的不足，进而提供一种导电性能好，集流效果高，且载体孔率大，吸液效果好的阴极载体。
本发明的技术方案是锂亚电池的阴极载体由乙炔黑和粘合剂调制成浆料，再烘烤发泡，在该载体中加入有电解铜粉。其浆料的组分及含量(重量份)为：乙炔黑3-9，电解铜粉0.2-1.5，粘合剂20-120，并依次采用以下方式制备：
a.向粘合剂中加乙炔黑，搅拌，再加入电解铜粉，搅拌均匀，制成浆料；
b.将调制好的浆料，挤压成型制成湿态碳包或直接堆放在一块；
c.将湿态碳包或堆放的浆料在180℃-200℃温度下烘烤发泡至少15小时，这时成型的碳包直接成为阴极载体，堆放的浆料成为正极粉料；
d.将正极粉料浸入温度为60℃-80℃的异丙醇液体内，浸泡10-20分钟后倒出游离异丙醇，将其正极粉料压制成正极膜；
e.将正极膜自然晾干，后将正极膜粘结在镍空网两面并在200℃-280℃温度下烧结10-20分钟，制成阴极载体。
粘合剂(重量份)由60％聚四氟乙烯乳液0.3-1、去离子水0-100和无水乙醇1-20调成而成。
电解铜粉的细度为100-400目。
制做正极粉料的浆料组份及含量(重量份)如下：
乙炔黑                               6
200目电解铜粉                        1
60％聚四氟乙烯乳液                   1
去离子水                             80
无水乙醇                             2
制做成型碳包的浆料组份及含量(重量份)如下：
乙炔黑                               12
200目电解铜粉                        1
60％聚四氟乙烯乳液                   1
无水乙醇                             70
成型碳包的烘烤发泡过程为：将成型碳包放入真空烤箱，在烘烤温度180℃环境下，先半开箱门烘5小时，然后关上箱门在真空-0.1度下烘5小时，最后保持真空烘5小时。
本发明的有益效果是，向阴极载体中加入了一定量的电解铜粉，使其与液体电极SOCl2反应生成CuCl2，Cu2+离子的加入，相对Li+离子来说，带电离子电荷增加，增强了阴极的导电能力。大颗粒CuCl2的生成同时也改变了阴极载体的机械结构，使阴极流动性变得更好，而没有反应完的电解铜粉使阴极载体的集流效果大为提高。阴极载体的浆料，在高温下一次发泡成型，加速了水和有机液的挥发速度，水和有机液的快速膨胀、蒸发，在浆料内部产生大量气泡，使阴极载体内部孔隙率提高，发泡效果更好，质地更为柔软蓬松，吸液效果及液体流动性均得到改善。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明不仅限于这些例子。
实施例1
高功率型锂亚电池用阴极载体，用精度值为0.1克的电子天平称取600克乙炔黑(电池级)和100克电解铜粉(200目)。量取60-130克60％聚四氟乙烯乳液(随环境温度的变化，用量不同)，倒入干净的不锈钢桶中，再量取8000克去离子水及200克无水乙醇(分析纯)，充分搅拌均匀。加入乙炔黑，用手或者搅拌机搅拌，在所有乙炔黑都被液体浸透成浆料时，把电解铜粉均匀的撒在浆料表面，并充分搅拌至看不到红色的电解铜粉为止，整个浆料的搅拌时间约为40-60分钟，使浆料混合均匀。
把和好的浆料堆放到400mm×600mm的搪瓷托盘中，堆积厚度在60-80mm之间，放入电热鼓风干燥箱中，在180±5℃下直接烘烤15小时一次性发泡成型，烘出的正极粉料呈松软、富有弹性的自然鳞片状。
将干燥好的正极粉料取150克，倒入不锈钢桶内，并加入60℃±10℃的异丙醇。异丙醇液面与正极粉料相平，浸泡10分钟后倒出游离异丙醇(可继续使用)。浸泡好的正极材料在对辊机上分多次压制成所需要厚度的正极膜。正极膜在空气中自然晾干后，用糊精∶乙炔黑＝100∶2的比例调制的混合粘结剂粘结在镍空网两面，在电热鼓风干燥箱中250℃下烧结15分钟，制成阴极载体，将其经过裁剪并用交流焊机点焊上集流杆后可用于电池中。
实施例2
高容量型锂亚电池用阴极载体，用精度值为0.1克的电子天平称取60克乙炔黑(电池级)和4.8克电解铜粉(200目)。量取5-10克60％聚四氟乙烯乳液(随环境温度的变化，用量不同)，倒入干净的大号研钵中，再量取400克无水乙醇(分析纯)，充分搅拌均匀。加入乙炔黑，用研磨棒搅拌，在所有乙炔黑都被液体浸透时，将电解铜粉均匀的撒在混合料表面，并充分搅拌至看不到红色的电解铜粉为止，用研磨棒搅拌整个浆料5-10分钟，使原料混合均匀。把挤出机清洗干净，在工作台上固定好，装上相应直径得模具，把正极料放在挤出机中，挤出相应尺寸的湿态碳包。挤出的湿态碳包整齐的码放到搪瓷托盘中。
将湿态碳包放入真空烘箱中，在前5小时把温度设定在180℃半开箱门烘，然后关上箱门，打开真空(真空-0.1度)在180℃下烘5小时，在保持真空的情况下，关掉真空泵在180℃下再烘5小时。
本发明大大降低了锂亚电池的内阻，使电池负荷电得到显著提升，电池容量得到了显著的提升，尤其是在中等电流和大电流电池放电时，容量可提升5％～20％。

Claims (6)

1.一种锂亚硫酰氯电池的阴极载体，由乙炔黑和粘合剂调制成浆料再烘烤发泡，其特征在于：在该载体中加入有电解铜粉，其浆料的组分及含量(重量份)为：乙炔黑3-9，电解铜粉0.2-1.5，粘合剂20-120，并依次采用以下方式制备：
a.向粘合剂中加乙炔黑，搅拌，再加入电解铜粉，搅拌均匀，制成浆料；
b.将调制好的浆料，挤压成型制成湿态碳包或直接堆放成一块；
c.将湿态碳包或堆放的浆料在180℃-200℃温度下烘烤发泡至少15小时，这时成型的碳包直接成为阴极载体，堆放的浆料成为正极粉料；
d.将正极粉料浸入温度为60℃-80℃的异丙醇液体内，浸泡10-20分钟后倒出游离异丙醇，将其正极粉料压制成正极膜；
e.将正极膜自然晾干，后将正极膜粘结在镍空网两面并在200℃-280℃温度下烧结10-20分钟，制成阴极载体。
2.根据权利要求1所述的的阴极载体，其特征在于：粘合剂(重量份)由60％聚四氟乙烯乳液0.3-1、去离子水0-100和无水乙醇1-70调成而成。
3.根据权利要求1所述的阴极载体，其特征在于：电解铜粉的细度为100-250目。
4.根据权利要求1所述的阴极载体，其特征在于：制做正极粉料的浆料组份及含量(重量份)如下：
              乙炔黑                 6
              200目电解铜粉          1
              60％聚四氟乙烯乳液     1
              去离子水               80
              无水乙醇               2
5.根据权利要求1所述的阴极载体，其特征在于：制做成型碳包的浆料组份及含量(重量份)如下：
              乙炔黑                 12
              200目电解铜粉          1
              60％聚四氟乙烯乳液     1
              无水乙醇               70
6.根据权利要求1所述的阴极载体，其特征在于：成型碳包的烘烤发泡过程为：将湿态碳包放入真空烤箱，在烘烤温度180℃环境下，先半开箱门烘5小时，然后关上箱门在真空-0.1度下烘5小时，最后保持真空烘5小时。
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