[發(fā)明專利]一種正極及采用該正極的鋰/亞硫酰氯電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811018587.3
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109433235A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 袁中直;吳迪;鐘秀文;林錦芳
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: B01J27/20
• 分類號: B01J27/20;H01M4/06;H01M4/08;H01M6/14
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種正極及采用該正極的鋰/亞硫酰氯電池。該正極中包含硫摻雜石墨烯材料。包含該正極的鋰/亞硫酰氯電池在大電流放電條件下具有更高的放電比容量，這說明硫摻雜石墨烯材料具有催化亞硫酰氯還原的作用，一方面拓展了硫摻雜石墨烯的應用，另一方面也提供了一種新型的鋰/亞硫酰氯電池，對鋰亞硫酰氯電池的進一步研發(fā)提供了有利的基礎。

技術領域

本發(fā)明涉及電化學領域，尤其涉及一種正極及采用該正極的鋰/亞硫酰氯電池。

背景技術

鋰/亞硫酰氯(Li/SOCl₂)電池因具有寬溫應用范圍(-55～85℃)、低放電率、高閉路電壓(3.6V)及儲存壽命長(20年/20℃)等優(yōu)異性能，被廣泛應用于航天航空、智能儀表等領域。

在Li/SOCl₂電池中，液態(tài)的SOCl₂既是電解液也是正極活性物質，因而具有很高的比能量，SOCl₂吸附在多孔碳電極中發(fā)生還原反應2SOCl₂+4e^-→S+SO₂+4Cl^-，碳作為SOCl₂的載體同時也是SOCl₂還原的催化劑，但是SOCl₂在固液界面的還原反應很慢，難以支持大電流放電，因而需要加入催化劑來提高SOCl₂的還原反應速率。

目前主要在Li/SOCl₂電池中加入大環(huán)化合物類催化劑來改善上述問題，該大環(huán)化合物涉及單核/雙核過渡金屬酞菁類、卟啉類、希夫堿類，或者該大環(huán)化合物與碳納米管或石墨烯等復合的復合物，雖然上述催化劑在一定程度上提高了SOCl₂的還原反應速率，但仍然難以支持大電流放電，且上述催化劑易溶于Li/SOCl₂電池的電解液中，含有上述催化劑的Li/SOCl₂電池在長期儲存中，催化劑的催化活性會逐漸衰減，另外，制備上述催化劑的原料毒性較大，因而限制了上述催化劑在Li/SOCl₂電池中的進一步應用。

石墨烯中碳原子的sp2雜化結構使石墨烯具有理想的二維結構，同時具有大的比表面積(2630cm²/g)及良好的化學穩(wěn)定性。對石墨烯進行化學摻雜能夠有效地調節(jié)其電子結構，改善其物理及化學性質，從而優(yōu)化石墨烯的性能，拓展石墨烯的應用。

目前，雜原子摻雜石墨烯材料主要應用于鋰離子電池、超級電容器及燃料電池中，然而，雜原子摻雜石墨烯材料應用于不同的體系其作用機制差別很大，在鋰離子電池和超級電容器中，雜原子摻雜石墨烯被直接作為電極材料應用，而在燃料電池中，其作為催化劑使用，當其作為催化劑時，由于不同體系的催化機理的差異及不同雜原子摻雜對雜原子摻雜石墨烯性能的影響，使得雜原子摻雜石墨烯并不一定適用于各類催化體系。

目前未見硫摻雜石墨烯材料作為催化劑應用于Li/SOCl₂電池中的相關報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種正極及采用該正極的鋰/亞硫酰氯電池。本發(fā)明利用硫摻雜石墨烯作為催化劑應用于鋰/亞硫酰氯電池中，在大電流放電下能有效提高電池的放電比容量。

具體而言，本發(fā)明的目的之一在于提供一種正極，所述正極中包含硫摻雜石墨烯材料。

優(yōu)選地，上述硫摻雜石墨烯材料的分子結構中，硫元素進入石墨烯分子結構中以噻吩硫的形式存在。

優(yōu)選地，上述正極中還包括炭黑和粘結劑。

優(yōu)選地，上述正極由硫摻雜石墨烯材料、炭黑和粘結劑組成。

優(yōu)選地，上述正極中炭黑、硫摻雜石墨烯材料、粘結劑的質量比為1：(0.001～0.1)：(0.01～0.1)。