[发明专利]一种锂-亚硫酰氯电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂‑亚硫酰氯电池，包括外壳和芯体，芯体包括包膜、填充物、集流体、填充物和阳极片，填充物中均匀分布若干集流柱，该锂‑亚硫酰氯电池的制备方法包括制备填充料、电池芯以及组装等步骤；本发明的有益效果是：锂电池芯内部设有均匀分布的集流柱，可以有效分散锂电池放电时产生的沉淀，避免了产物过于集中而产生的过热现象，还可增加锂电池对温度的耐受能力，使得锂电池可应用于温度较高的环境中，填充物制备过程中保持了乙炔黑的多孔碳形态特征，增加了阴极载体的导电性能，采用二次模压成型，避免了碳间隙过大而富集放电产物的缺点，填充物均匀性好还能提高其电导率，从而实现大电流放电或大电流脉冲。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂-亚硫酰氯电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着锂-亚硫酰氯(Li-SOCl₂)电池在石油开采、地质勘探中应用，使得耐高温锂-亚硫酰氯电池得到了长足的发展。耐高温锂-亚硫酰氯电池随着井下测量仪在钻头、钻杆带动下逐步进入地下，不仅要承受越来越高的温度考验，同时还要承受钻头、钻杆的冲击和震动。根据相关标准要求，随钻下井的电池组件要能够承受-40℃～200℃温度的环境考验，同时还能够承受振动加速度196m/s²、冲击加速度455m/s²、半正弦波形11ms的严苛工况考验。锂-亚硫酰氯电池具有比能量高、比功率大、放电电压平稳、温度适用范围广、储存寿命长等特性，被科技工作者和工程技术人员看好，并在航空航天、水中兵器、导航设备、地质勘探、仪器仪表等军事装备和民用工业中得到广泛的应用。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。

一般认为锂-亚硫酰氯电池的整体反应机理为：4Li+2SOCl₂＝4LiCl+S+SO₂，硫和二氧化硫最初可溶于过量的亚硫酰氯中，但随着电池的放电，过多的二氧化硫会导致电池产生一定的压力，同时，放电产生的氯化锂也不能溶于多孔碳阴极而析出，在放电行将结束时，硫也可能在电池阴极和隔膜中沉积，还可能与锂的反应而引起锂电池热失控，成为导致锂-亚硫酰氯电池的肿胀或爆炸的主要因素。

常规的锂-亚硫酰氯电池的结构一般包括壳体、电池芯体、电解液，电池芯体为多层卷状结构，依次包括隔膜、阴极极片、隔膜和阳极极片，采用“抛丸式”和“挤膏式”碳包阴极的方法制备，制备流程为：和粉→抛丸→干燥→纤维化，采用这种工艺生产的电池阴极，由于在生产过程中没有压实工艺，其碳阴极载体的电导率较低，无法满足电池大电流放电或大电流脉冲的技术要求，只能适用于小电流放电的应用领域，此外，该方法制备的锂-亚硫酰氯电池芯体的结构不能有效分散放电过程中产生的氯化锂、二氧化硫和硫，降低了锂电池的安全性和稳定性。

发明内容

本发明针对现有锂-亚硫酰氯电池放电电流小、放电产物分散不均匀的问题，提供一种锂-亚硫酰氯电池及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种锂-亚硫酰氯电池，其特征在于：包括外壳和芯体，所述芯体包括包膜、集流体、填充物和阳极片，所述包膜为一端封闭一端开口的空心柱，内部填充有所述填充物，所述集流体为一侧带有金属凸柱的金属薄片，所述金属凸柱穿过所述包膜和所述外壳形成所述锂-亚硫酰氯电池的正极，所述阳极片与所述包膜开口端密闭连接，所述外壳与所述阳极片的边缘密闭连接，所述阳极片外露部分形成所述锂-亚硫酰氯电池的负极，所述集流体另一侧设有若干集流柱。

进一步，所述集流柱成分为镍、钛或铂中的一种，数量为2-5根。

进一步，所述集流柱平行于所述包膜轴向方向均匀分布在所述填充物中，且不与所述阳极片接触。

进一步，按重量分数计，所述填充物由以下组分组成：