[发明专利]一种镁/亚硫酰氯一次电池及其制备和回收方法

说明书

本发明属于电池领域，具体涉及一种镁/亚硫酰氯一次电池及其制备和回收方法。本发明采用负载有碳材料的金属材料作为正极，亚硫酰氯/金属氯化物作为电解液，镁箔或镁合金作为负极，制备了一系列具备优异电化学性能的镁/亚硫酰氯一次电池。通过对电极材料和电解液组分的优化调控，实现了电池放电容量和搁置性能的提升。此外，获得的电池在服役后可以通过简便的方法对正负极进行回收及循环利用，显著提升了电池的经济效益和环境友好性。本发明提出的镁/亚硫酰氯一次电池具有高性能、可持续和低成本等特点，为发展高性能一次电池提供全新的思路和方案。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种镁/亚硫酰氯一次电池及其制备和回收方法，尤其涉及一种高性能、可回收、低成本的镁/亚硫酰氯一次电池及其制备和回收方法。

背景技术

自从上世纪90年代首次推出商用锂离子电池以来，锂离子电池极大地推动了人类经济和社会的发展，为实现绿色无污染的社会提供动力。^[1-4]锂/亚硫酰氯一次电池因其高能量密度和长储存寿命在工业设备、医疗健康和航空航天等重要领域得到广泛应用。^[5-9]该电池通过锂负极氧化和正极亚硫酰氯还原成硫、二氧化硫和氯离子进行一次放电。^[10,11]氯离子与从锂负极剥离出的锂离子反应形成氯化锂沉积在碳正极表面，当正极被完全钝化时电池放电过程终止。^[7,12,13]这种电池在一次放电中可以提供约2,300mAh g^-1的高比容量和高达590Wh kg^-1的高能量密度。^[14,15]在过去50年里，研究者已经做出了一系列尝试以优化锂/亚硫酰氯一次电池的放电容量和倍率性能，使其成为一次电池体系中的重要分支。^[16-18]

尽管锂/亚硫酰氯一次电池具有突出的优势，然而其实际应用仍然受到诸多限制。例如，锂元素的低地壳丰度(0.0017％)极大地制约了锂/亚硫酰氯一次电池的规模化应用。^[19-22]同时，反应活性较高的锂金属为该电池体系的安全性带来挑战，并且显著提高了电池生产和回收的复杂性。此外，基于单电子氧化还原反应的锂/亚硫酰氯一次电池的能量密度仍需进一步提高，以充分满足各类应用的续航需求。^[23,24]为此，基于多价金属开发高性能、可回收和低成本的新型亚硫酰氯电池具有重要的应用价值。

参考文献如下：

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