[发明专利]一种酞菁铁/活性炭Li/SOCl2

说明书

本发明公开了一种酞菁铁/活性炭Li/SOCl₂电池正极催化材料的制备方法，取邻苯二甲酸酐和活性炭并混合，得混合料；取尿素、钼酸铵和六水合硫酸亚铁铵与混合料混合后研磨，然后置入陶瓷坩埚内并置于马弗炉中烧结，得烧结物；冷却至室温，将烧结物浸洗后清洗并过滤，干燥后得酞菁铁/活性炭Li/SOCl₂电池正极催化材料。该方法具有产物分散程度好、纯度高、合成周期短和成本低等优点。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，涉及一种酞菁铁/活性炭Li/SOCl₂电池正极催化材料的制备方法。

背景技术

化学电源是在以电能为主要能源的现代社会里，备受人们的青睐，具有能量转换效率高、能量密度高、污染小、可移动等特点。锂电池是化学电源中应用最广，种类极多的一类电池，有很大的应用潜力。锂电池因具有使用方便快捷、贮存寿命长、成本较低及可靠性高等优点而倍受关注。([1]黄可龙,王兆翔，刘素琴等.锂离子电池原理与关键技术[M].北京:化学工业出版社,2008.)

锂-亚硫酰氯电池拥有高理论能量密度，高开路电压，宽工作温度范围和长保质期。广泛用于供电领域的石油开采、海洋勘探、和军事武器。这种电池使用维护极其方便、适应性强、外形可以自由设计、容量也可大可小，可以在苛刻的环境中正常发挥作用。目前商用锂-亚硫酰氯(Li/SOCl₂)电池存在实际容量远小于理论容量的问题，且无法达到大多数仪器所需的3.15V平台。电池放电过程中，负极锂原子被氧化失去电子，SOCl₂得到电子被还原，生成的锂离子进入电解液，反应生成不溶性LiCl和S。放电过程中不断沉积在碳电极上，形成一层厚而致密的LiCl钝化层，使电子难以穿透，最终堵塞碳电极，电池反应提前终止。因此该电池实际容量远低于理论容量。

针对这种问题，当前研究人员们致力于寻找一种催化材料，来降低反应活化能，使电池反应更加充分。常见的电催化剂有金属、半导体和大环配合物。这与它们的未成对d电子和未充满的d轨道易与吸附物形成配位键有关。酞菁具有大环共轭体系，且有强的光、热稳定性，大环中心空穴可以与一系列过渡金属形成配位化合物；大分子呈现高度的平面性，催化反应可在平面的轴向位置发生；芳香环具有易得失电子的特点，能承担输运能量的作用。因此酞菁配合物是一种理想的电催化材料，研究人员将酞菁配合物作为 Li/SOCl₂电池的催化材料，发现具有良好的性能。一系列的研究表明酞菁配合物为对SOCl₂的还原为表面配位催化反应，酞菁的小颗粒化有利于增大反应比表面，可为催化反应提供更多的反应表面及活性位点。研究发现在 Li/SOCl₂电池正极嵌入金属酞菁，能抑制电极表面LiCl膜的的沉积，使其变得疏松，从而降低内阻，提高输出电压，延长电池放电时间。

制备金属酞菁配合物的方法主要有苯酐-尿素路线，邻苯二睛与元素或元素的化合物路线，邻氰基苯甲酰胺路线，1,3-二亚氨基异吲哚啉路线等。目前报道中合成金属酞菁/碳材料复合材料大多使用方法主要有固相法、微波法和液相法，但是这些方法都不能同时满足分散程度好、纯度高、合成周期短、成本低的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种分散程度好、纯度高、合成周期短和成本低的酞菁铁/活性炭Li/SOCl₂电池正极催化材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种酞菁铁/活性炭Li/SOCl₂电池正极催化材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取0.1～1g的邻苯二甲酸酐和0.01～0.2g的活性炭并混合，得混合料；

步骤2：取0.2～1.8g的尿素、0.02～0.18g的钼酸铵和0.1～1.5g的六水合硫酸亚铁铵与混合料混合后研磨，然后置入陶瓷坩埚内并置于马弗炉中自室温梯度升温至200～400℃进行烧结，得烧结物；