[發明專利]一種鋰-亞硫酰氯電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710566715.7
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107482235B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 李華;楊海燕;莊雪峰
• 申請（專利權）人: 煙臺科達石油科技有限公司
• 主分類號: H01M6/16
• 分類號: H01M6/16;H01M4/08;H01M4/78
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 劉志毅

本發明公開了一種鋰?亞硫酰氯電池，包括外殼和芯體，芯體包括包膜、填充物、集流體、填充物和陽極片，填充物中均勻分布若干集流柱，該鋰?亞硫酰氯電池的制備方法包括制備填充料、電池芯以及組裝等步驟；本發明的有益效果是：鋰電池芯內部設有均勻分布的集流柱，可以有效分散鋰電池放電時產生的沉淀，避免了產物過于集中而產生的過熱現象，還可增加鋰電池對溫度的耐受能力，使得鋰電池可應用于溫度較高的環境中，填充物制備過程中保持了乙炔黑的多孔碳形態特征，增加了陰極載體的導電性能，采用二次模壓成型，避免了碳間隙過大而富集放電產物的缺點，填充物均勻性好還能提高其電導率，從而實現大電流放電或大電流脈沖。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，尤其涉及一種鋰-亞硫酰氯電池及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著鋰-亞硫酰氯(Li-SOCl₂)電池在石油開采、地質勘探中應用，使得耐高溫鋰-亞硫酰氯電池得到了長足的發展。耐高溫鋰-亞硫酰氯電池隨著井下測量儀在鉆頭、鉆桿帶動下逐步進入地下，不僅要承受越來越高的溫度考驗，同時還要承受鉆頭、鉆桿的沖擊和震動。根據相關標準要求，隨鉆下井的電池組件要能夠承受-40℃～200℃溫度的環境考驗，同時還能夠承受振動加速度196m/s²、沖擊加速度455m/s²、半正弦波形11ms的嚴苛工況考驗。鋰-亞硫酰氯電池具有比能量高、比功率大、放電電壓平穩、溫度適用范圍廣、儲存壽命長等特性，被科技工作者和工程技術人員看好，并在航空航天、水中兵器、導航設備、地質勘探、儀器儀表等軍事裝備和民用工業中得到廣泛的應用。鋰-亞硫酰氯電池是目前電池領域中比能量和比功率最高的一種電池。

一般認為鋰-亞硫酰氯電池的整體反應機理為：4Li+2SOCl₂＝4LiCl+S+SO₂，硫和二氧化硫最初可溶于過量的亞硫酰氯中，但隨著電池的放電，過多的二氧化硫會導致電池產生一定的壓力，同時，放電產生的氯化鋰也不能溶于多孔碳陰極而析出，在放電行將結束時，硫也可能在電池陰極和隔膜中沉積，還可能與鋰的反應而引起鋰電池熱失控，成為導致鋰-亞硫酰氯電池的腫脹或爆炸的主要因素。

常規的鋰-亞硫酰氯電池的結構一般包括殼體、電池芯體、電解液，電池芯體為多層卷狀結構，依次包括隔膜、陰極極片、隔膜和陽極極片，采用“拋丸式”和“擠膏式”碳包陰極的方法制備，制備流程為：和粉→拋丸→干燥→纖維化，采用這種工藝生產的電池陰極，由于在生產過程中沒有壓實工藝，其碳陰極載體的電導率較低，無法滿足電池大電流放電或大電流脈沖的技術要求，只能適用于小電流放電的應用領域，此外，該方法制備的鋰-亞硫酰氯電池芯體的結構不能有效分散放電過程中產生的氯化鋰、二氧化硫和硫，降低了鋰電池的安全性和穩定性。

發明內容

本發明針對現有鋰-亞硫酰氯電池放電電流小、放電產物分散不均勻的問題，提供一種鋰-亞硫酰氯電池及其制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種鋰-亞硫酰氯電池，其特征在于：包括外殼和芯體，所述芯體包括包膜、集流體、填充物和陽極片，所述包膜為一端封閉一端開口的空心柱，內部填充有所述填充物，所述集流體為一側帶有金屬凸柱的金屬薄片，所述金屬凸柱穿過所述包膜和所述外殼形成所述鋰-亞硫酰氯電池的正極，所述陽極片與所述包膜開口端密閉連接，所述外殼與所述陽極片的邊緣密閉連接，所述陽極片外露部分形成所述鋰-亞硫酰氯電池的負極，所述集流體另一側設有若干集流柱。

進一步，所述集流柱成分為鎳、鈦或鉑中的一種，數量為2-5根。

進一步，所述集流柱平行于所述包膜軸向方向均勻分布在所述填充物中，且不與所述陽極片接觸。

進一步，按重量分數計，所述填充物由以下組分組成：