[發明專利]一種酞菁鐵/活性炭Li/SOCl2

有效

• 申請號: 201911322024.8
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111063889B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 許占位;嚴皓;黃劍鋒;孔硌;楊軍;關偉偉;王盈;陳思雨
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M6/14
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 張美松

本發明公開了一種酞菁鐵/活性炭Li/SOCl₂電池正極催化材料的制備方法，取鄰苯二甲酸酐和活性炭并混合，得混合料；取尿素、鉬酸銨和六水合硫酸亞鐵銨與混合料混合后研磨，然后置入陶瓷坩堝內并置于馬弗爐中燒結，得燒結物；冷卻至室溫，將燒結物浸洗后清洗并過濾，干燥后得酞菁鐵/活性炭Li/SOCl₂電池正極催化材料。該方法具有產物分散程度好、純度高、合成周期短和成本低等優點。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，涉及一種酞菁鐵/活性炭Li/SOCl₂電池正極催化材料的制備方法。

背景技術

化學電源是在以電能為主要能源的現代社會里，備受人們的青睞，具有能量轉換效率高、能量密度高、污染小、可移動等特點。鋰電池是化學電源中應用最廣，種類極多的一類電池，有很大的應用潛力。鋰電池因具有使用方便快捷、貯存壽命長、成本較低及可靠性高等優點而倍受關注。([1]黃可龍,王兆翔，劉素琴等.鋰離子電池原理與關鍵技術[M].北京:化學工業出版社,2008.)

鋰-亞硫酰氯電池擁有高理論能量密度，高開路電壓，寬工作溫度范圍和長保質期。廣泛用于供電領域的石油開采、海洋勘探、和軍事武器。這種電池使用維護極其方便、適應性強、外形可以自由設計、容量也可大可小，可以在苛刻的環境中正常發揮作用。目前商用鋰-亞硫酰氯(Li/SOCl₂)電池存在實際容量遠小于理論容量的問題，且無法達到大多數儀器所需的3.15V平臺。電池放電過程中，負極鋰原子被氧化失去電子，SOCl₂得到電子被還原，生成的鋰離子進入電解液，反應生成不溶性LiCl和S。放電過程中不斷沉積在碳電極上，形成一層厚而致密的LiCl鈍化層，使電子難以穿透，最終堵塞碳電極，電池反應提前終止。因此該電池實際容量遠低于理論容量。

針對這種問題，當前研究人員們致力于尋找一種催化材料，來降低反應活化能，使電池反應更加充分。常見的電催化劑有金屬、半導體和大環配合物。這與它們的未成對d電子和未充滿的d軌道易與吸附物形成配位鍵有關。酞菁具有大環共軛體系，且有強的光、熱穩定性，大環中心空穴可以與一系列過渡金屬形成配位化合物；大分子呈現高度的平面性，催化反應可在平面的軸向位置發生；芳香環具有易得失電子的特點，能承擔輸運能量的作用。因此酞菁配合物是一種理想的電催化材料，研究人員將酞菁配合物作為 Li/SOCl₂電池的催化材料，發現具有良好的性能。一系列的研究表明酞菁配合物為對SOCl₂的還原為表面配位催化反應，酞菁的小顆粒化有利于增大反應比表面，可為催化反應提供更多的反應表面及活性位點。研究發現在 Li/SOCl₂電池正極嵌入金屬酞菁，能抑制電極表面LiCl膜的的沉積，使其變得疏松，從而降低內阻，提高輸出電壓，延長電池放電時間。

制備金屬酞菁配合物的方法主要有苯酐-尿素路線，鄰苯二睛與元素或元素的化合物路線，鄰氰基苯甲酰胺路線，1,3-二亞氨基異吲哚啉路線等。目前報道中合成金屬酞菁/碳材料復合材料大多使用方法主要有固相法、微波法和液相法，但是這些方法都不能同時滿足分散程度好、純度高、合成周期短、成本低的要求。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種分散程度好、純度高、合成周期短和成本低的酞菁鐵/活性炭Li/SOCl₂電池正極催化材料的制備方法。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種酞菁鐵/活性炭Li/SOCl₂電池正極催化材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：取0.1～1g的鄰苯二甲酸酐和0.01～0.2g的活性炭并混合，得混合料；

步驟2：取0.2～1.8g的尿素、0.02～0.18g的鉬酸銨和0.1～1.5g的六水合硫酸亞鐵銨與混合料混合后研磨，然后置入陶瓷坩堝內并置于馬弗爐中自室溫梯度升溫至200～400℃進行燒結，得燒結物；