[发明专利]高能锂/亚硫酰氯电池的正极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种高能锂/亚硫酰氯电池的正极及其制备方法。

背景技术

锂/亚硫酰氯电池的负极活性物质为金属锂，正极活性物质为亚硫酰氯，碳正极是亚硫酰氯电化学反应的载体，其电池反应为：4Li+2SOCl₂=4LiCl+SO₂+S，由于生成了不溶解的固体产物LiCl和S，随着放电的进行，碳的表面和内孔逐渐被不溶解的固体产物覆盖堵塞，使碳正极逐渐钝化失活，导致电池寿命终止。

现在技术中的碳正极制备方法是将乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、异丙醇（或去离子水）混合后直接成型，经过初干燥后再进行高温纤维化，即在高温条件下聚四氟乙烯纤维化形成网络状的多孔正极。这种正极制备存在这样一种矛盾:增加聚四氟乙烯乳液的用量有利于正极纤维化，但聚四氟乙烯作为一种绝缘物质会增加内阻，降低电池负载能力，导致电池有效工作时间减少（即容量降低）。

中国专利《高温锂亚硫酰氯电池的正极及其制备方法》（公开日2008年1月9日，申请号200710052765.X）中公开了一种高温锂亚硫酰氯电池的正极及其制备方法，其碳正极组分配比由10G乙炔黑、1ML聚四氟乙烯乳液、84ML异丙醇配成的碳正极混合物和外加玻璃纤维丝材料组成，其制备方法包括有以下步骤：1)和粉；2)成型；3)烘干；4)发泡。这种外加玻璃纤维丝的方法能改变电极的表面积，疏导活性粒子在碳表面的转移。但玻璃纤维丝也是一种绝缘材料，同样会存在增加内阻，降低电池负载能力的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能显著提高锂/亚电池的容量及工作电压的高能锂/亚硫酰氯电池的正极及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

高能锂/亚硫酰氯电池的正极，所述正极由乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、无水乙醇，及导电碳纤维组成，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、及无水乙醇的质量比为0:0.8-1.2:53-57，所述碳纤维的质量为乙炔黑质量的8%~12%。

上述方案中，所述的碳纤维直径为7μm~11μm，长度为1~3mm。

上述方案中，所述聚四氟乙烯乳液为60%的水乳液。

高能锂/亚硫酰氯电池的正极的制备方法，它包括以下步骤：

1）和粉：将乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、无水乙醇，及导电碳纤维混合均匀成膏状物，其中，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、及无水乙醇的质量比为10:0.8-1.2:53-57，所述碳纤维的质量为乙炔黑质量的8%~12%；

2）碳包成型：用挤压机和成型模将以上膏状物挤压成圆柱体；

3）初干燥：将所得的圆柱体干燥；

4）纤维化：将干燥后的圆柱体置于250℃~260℃烘箱中10分钟~15分钟，使聚四氟乙烯充分纤维化，冷却后即得高能锂/亚硫酰氯电池的正极。

上述方案中，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、及无水乙醇的质量比为10:1:55。

上述方案中，所述步骤3）中的干燥温度为60℃~70℃，干燥时间为15小时以上。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：

1. 碳纤维在正极中纵横交错的分布与聚四氟乙烯纤维化后的网状结构结合在一起，有效提高了正极的比表面（即提高了亚硫酰氯反应的催化表面），并能得到合适的孔径、孔率和孔状。

2. 碳纤维优异的导电性能显著改善活性粒子在碳正极表面的电荷转移情况，疏导反应离子和离子电荷的传输，提高正极电子传导能力，减缓碳正极钝化失活过程，提高锂/亚电池的容量和工作电压，使得该高能锂/亚硫酰氯电池非常适合于-40度到70度的电池使用环境。

3. 由于碳纤维本身可作为载体，增加碳正极表面的反应位点，进一步提高了锂/亚电池的容量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高能锂/亚硫酰氯电池的结构示意图。

图2为本发明实施例1和对比例1的电池放电曲线图。

图3为本发明实施例2和对比例2的电池放电曲线图。

图4为本发明实施例3和对比例3的电池放电曲线图。

图5为本发明实施例4和对比例4的电池放电曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。