[發明專利]一種新型大容量一次鋰液流貯備電池

無效

• 申請號: 201110249770.6
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102956912A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 胡勇勝;索鎏敏;李泓;陳立泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01M8/18
• 分類號: H01M8/18;H01M4/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明屬于電池技術領域。特別是涉及一種新型大容量一次鋰液流貯備電池。

背景技術

以非水無機溶劑如SOCl₂(亞硫酰氯)、SO₂Cl₂(硫酰氯)、POCl₃(磷酰氯)、POFCl₂(磷酰氯)和某些無機鹽組成的無機電解質電池，是近年發展起來的新型高能化學電源。

在非水無機電解質電池中，Li-SOCl₂(亞硫酰氯)電池性能最為優異。1971年美國GTE公司開始研制，Li-SOCl₂(亞硫酰氯)電池。目前，越來越多的國家開始使用該體系電池。D型高倍率電池，放電電流高達3A，電壓3.2V，容量12Ah，比能量396Wh/Kg。Li-SOCl₂(亞硫酰氯)電池是目前世界上實際應用的電池中比能量最高的一種電池。電池容量可以由幾百mAh到幾萬mAh。

鋰/二氧化硫(Li/SO₂)電池作為一種高能量密度的一次鋰離子電池在很早就已經得到廣泛應用，是目前研制的有機電解液一次電池中，綜合性能最好的一種電池。

Li/SO₂電池具有很多優點：(1)比能量高，額定電壓3V，一般工作電壓在2.7～2.8V，終止電壓2.0V。比能量高達330Wh/kg。(2)電壓平穩，電池放電電壓在輸出容量的80內保持不變。(3)高功率，可適應10～50mA/cm電流密度放電，工作電壓仍能保持在2.3V以上。(4)低溫性能好。

以上所述幾種電池在多個領域有著重要用途，特別是在軍事領域該體系電池是十分重要電池系列，用于發報機、夜視儀、導彈點火、聲納浮標、無線電定位和飛行員急救等，在民用方面也得到廣泛應用，如工業監控與遙測、測距儀、測煙器和記憶電路等。

隨著該體系電池應用范圍不斷擴大，人們對該體系電池的能量密度和安全性提出了更高的要求，然而就目前體系而言，能量密度已接近極限，提升空間有限，且安全性能方面由于負極采用活性極高的金屬鋰，使得該電池不但在長期貯存過程中存在一定安全性問題，而且在電池工作過程中由于電池發熱導致局部溫度升高，使得該體系電池存在較大安全隱患。

發明內容

本發明目的在于針對上述電池體系中存在的功率密度低，安全性能差等不足之處，提出采用使活性物質以液體性質流動循環起來的新型大容量一次鋰液流貯備電池。

本發明的一種新型大容量一次鋰液流貯備電池包括：

儲液部，容納有具有流動性的由正極活性物質和電解液組成的混合溶液；

反應部，該反應部具有正極和負極，所述正極為形成在集流體上的復合碳材料正極載體，所述負極為為堿金屬或其合金，所述正極和負極之間形成有流體可以流過的通道；

流體驅動部，驅動所述混合溶液流過所述反應部的通道，并在所述通道與所述正極和負極發生電化學反應。

優選地，所述正極活性物質選自SOCl₂、SO₂、SO₂Cl₂、SCl₂、SCl₄、SO₄、PCl₃、PCl₅、POCl₃中的一種或多種，正極活性物質可以是液態、氣態一種或兩相混合組成。

優選地，所述的正極活性物質在電解液中的濃度范圍在：0.1～10mol/L。

優選地，所述的復合碳材料正極載體包括導電物質碳和粘結劑，導電物質碳可以是乙炔黑、石墨、石墨烯、多孔碳、碳納米管、碳纖維、氮摻雜碳、粘結劑可以是聚四氟乙烯(PTFE)或聚氯乙烯(PVC)。

優選地，所述堿金屬為金屬鋰，堿金屬合金為鋰合金。