专利名称：高温锂亚硫酰氯电池的正极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锂亚硫酰氯电池，具体的是涉及高温锂亚疏酰氯电池的正^USL其制备方法。
背景技术：
随着全球经济的iUl，对石油、天然气等能源的需求不断扩大，刺激了对石油等地下资 源的勘探和开采。在对石油等地下资源的勘恭良开采#中，人们需要对地层深处的地质结 构、资源储量进行进一步的了解和掌握，所以必须借助相关的科学勘^^仪器及设备。由于普 通的电力电源无法到达井下，因此这些科学勘探仪器及设备必须采用能够承受高温的电池作为主供电源。在井下等工作环境中，经常会出现150X:甚至接近200TC的恶劣工作环境，这就对电M出了考刻要求.显然普通电池是不能作为钻探设备汰器仗良的电源，有可能满足 这些技术要求的电池只有锂亚硫酰氯电化学体系电池。
众所周知，锂亚硫酕氯电池具有600Wh"g—'的高比能量、3. 2V~3. 4V的高工作电压、10 年以上的长储存寿命、1%以下的低年自放电率等优点。但是，由于金属锂的熔点相对较低 (在182TC)，再加上锂电池通常采用的电解液组成中含有有机或无机溶剂，其饱和蒸汽压相 对较高、沸点相对较低，因而，现有普通锂亚硫耽氯电池的最高工作温度只有85X:，其不能 在环境温度150TC以上可靠地工作。
目前仅美国Electrochem公司在生产和销售高温锂亚硫酰氯电池，它们是以锂的合金为 阳极、亚疏酰氯为电解液溶剂，通过在电解液中添加物质进行调整，如氯化溴、疏酰氯等' 国内也有厂家研制锂亚硫酰氯高温电池的报道，据介绍，只是在普通锂亚疏酰氯电池的^ 上，减少电解液量以适应较高温度时S0Cl2气化所增大的体积。其工作温度不超过120X:,且 容量非常有限。
发明内容
本发明所要解决的问M针对上述现有技术而提出 一种高温锂亚硫醜氯电池的正极，其显著提高了锂亚疏耽氯电池的高温性能.
本发明的另外一个目的是提出了高温锂亚硫酰氯电池的正极的制备方法。 本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为高温锂亚硫酰氯电池的正极，其不同之处在于其碳正极組分配比由10g乙炔黑、lml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇配成的碳正极混合物和外加玻璃纤维丝材料组成，所述玻璃纤维丝材料的加入量占混合物总重量0. 5-12% ，所述璃纤维丝材料直径为0.1 ~ lmm，长度为2 ~ 1Omm.
按上述方案，所述的乙炔黑为电池级，聚四氟乙烯乳液为60%水乳液，密度1.5g/cm3， 异丙醇为分析纯。
高温锂亚疏敞氯电池的正极的制备方法，包括有以下步碟
1) 和粉
先按10g乙炔黑、lml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇:^,将聚四氟乙烯乳液与异丙醇 混合均匀后再加入到乙炔黑中，搅拌均匀得碳正极混合物，然后称取碳正极混合物总量 0. 5-12 %的玻璃纤维丝材料加入混合物中，混合均匀得正极骨状物；
2) 成型
将混合均匀的正极骨状物itA^挤出机内，挤压出正极；
3) 烘干
风干0.5-lh，再60TC鼓风干燥4h;
4) 发泡
将烘干的正^t入240-260t:的烘箱中，发泡10-15分钟，冷却后即得高温锂亚硫酰 氯电池正极。
本发明的有益效果在于
通过用玻璃纤维丝对高温锂亚硫酰氯电池的正极进行造孔，得到合适的孔径、孔率、孔 状，并可作为亚硫酰IU^的催化表面，其不仅有效解决了M离子和离子电荷在多孔电极 中的传输阻力问题，而且显著改善了活性粒子在碳表面的电荷转移情况，同时因改变了电极 的表面积，也将影响电解液在高温时的气化程度。
高温锂亚硫酰氯电池，能够适应150TC 200TC的高温工作环境和满足勘探仪器及设备的 机械性能要求，其不仅能在高温下长期工作也能在低温条件(-401C)下正常使用，而且可 以提供较大的脉冲电流。
图1为高温锂亚硫耽氯电池结构图2为本发明实施例1中高温锂亚硫酰氯电池的放电曲线图.
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步详细说明. 图1为高温锂亚硫酰氯电池结构图。
其包括正极4、负极3、隔膜1和2、电解液5、电池壳6、电池盖7. 其中正极是由碳材料(阴极活性物质亚疏跣氯在碳材料表面发生电化学反应)、粘结剂聚四氣乙烯和添加剂等组成的多孔电极，负极为合金锂箔，隔膜为玻璃纤维毡。 实施例1
高温锂亚疏酰氯电池的正极制备方法 总流程和粉—成型—炔干—发泡 1)和粉
按配方取扦，正极配方
乙炔黑(电池级)10g;
聚四氣乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cnO: lml; 异丙醇(分析纯)84ml;
玻璃纤维丝材料0.45g(重量比4私)，其中玻璃纤维丝材料的直径为O.l咖，长度
先称取乙炔黑待用，再分别量取聚四氟乙蜂乳液和异丙醇，混合均匀后加入乙炔黑中， 搅拌均匀，称ML璃纤维丝材料加入到混合物中，混合均匀得正极骨状物；
2) 成型
将混合均匀的正极奮状物iOv挤出机内，根据不同M^电池，挤压出所需尺寸的正极；
3) 烘干
将挤出机挤出的正^LRL干0.5~lh，再60TCJ6tX干燥4h;
4) 发泡
将烘干的正;feUt入240- 260TC的烘箱中，发泡10-15分钟，冷却后即成高温锂亚硫酰 氯电池正极。
以上述介绍的方法制备碳电极为正极、锂铝合金(其中铝重量百分比12.5% )为负极、
ER14505 )。
高温ER14505实验电池，于150士2TC温度10mA恒流放电至2. 0V，放电容量为1. 81Ah。 下面描述高温锂亚硫酰氯电池的组装方法
i )制4^亚疏耽氯的正极、负极、隔膜、电解液.正极为碳材料和聚四氟乙蜂的多孔 电极，活性物质为亚硫酰氯；负极为锂铝合金箔，根据工艺尺寸制备；隔膜分为边隔膜和底 隔膜，均为玻璃纤維毡，##工艺尺寸制备；电解液为0.8mol/L的四氯招酸锂的亚疏耽氯 溶液；
ii )负极滚压在电池壳上后，依:iUiAJ^隔膜和边隔膜，再导入^lJE极，盖电池盖，激
(0.8咖1/L)为电解液组成实验高温锂亚疏酰氯电池(型号为
光焊或氫弧焊焊接电池壳与盖；
m)从电池盖预留孔中注入电解液，上小钢钉挤压密封，得到完整高温锂亚疏酰氯电池。
实施例2 正极配方
乙炔黑(电池级)10g;
聚四氣乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cm": lml; 异丙醇(分析纯)84ml;
玻璃纤维丝材料1.16g (重量比9. 6% )，其中玻璃纤維丝材料的直径为0.15咖， 长度为3咖。
制作ER34615实验高温锂亚疏酰氯电池.
高温ER34615实验电池，于175 ± 2TC温度30mA恒流放电至2. 0V，放电容量为12. 37Ah。 其它均同实施例l.
实施例3 正极配方
乙炔黑(电池级)10g;
聚四氟乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cm。 lml; 异丙醇(分析纯)84ml;
玻璃纤维丝材料1.42g (重量比11.5%)，其中玻璃纤维丝材料的直径为l咖，长 度为6咖'
制作BR251000实验高温锂亚硫耽氯电池。
高温ER251000实验电池，于175 ± 2TC温度50mA恒流放电至2. 0V,放电容量为8. 56Ah. 其它均同实施例1。
实施例4 正极配方
乙炔黑(电池级)10g;
聚四氣乙烯乳液(60%水乳液，密度l.Sg/cm。 lml; 异丙醇(分析纯)84ml;
玻璃纤维丝材料0.17g (重量比1. 5% )，其中玻璃纤维丝材料的直径为0. lmm，长 度为2咖.
制作ER14250实验高温锂亚硫酰氯电池。
高温ER14250实验电池，于125 ± 2TC温度5mA恒流放电至2. 0V，放电容量为756mAh. 其它均同实施例l。
实施例5 正极配方
乙炔黑(电池级)10g;
聚四氟乙烯乳液(60%水乳液，密度1.5g/cm3): lml; 异丙醇(分析纯)84ml;
玻璃纤维丝材料0. 90g (重量比7. 6 % )。其中玻璃纤维丝材料的直径为0. 8mm， 长度为6咖.
制作ER14505实验高温锂亚疏酰氯电池。
高温ER14505实验电池，于200土2X:温度10mA恒流放电至2. 0V，放电容量为1. 21Ah。 其它均同实施例1。
实施例6 正极配方
乙炔黑(电池级)10g;
聚四氟乙烯乳液(60%水乳液，密度1. 5g/cm3): lml; 异丙醇(分析纯)84ml;
玻璃纤维丝材料0.97g(重量比8.2M ).其中玻璃纤維丝材料的直径为0. 8咖，长 度为6咖.
制作ER25500实验高温锂亚疏酰氯电池.
高温BR25500实验电池，于180 土2TC温度20mA恒流放电至2. 0V，放电容量为5.19Ah。 其它均同实施例l.
权利要求
1、高温锂亚硫酰氯电池的正极，其特征在于其碳正极组分配比由10g乙炔黑、1ml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇配成的碳正极混合物和外加玻璃纤维丝材料组成，所述玻璃纤维丝材料的加入量占混合物总量0.5-12％，所述玻璃纤维丝材料直径为0.1～1mm，长度为2～10mm。
2、 按权利要求1所述的高温锂亚硫酰氯电池的正极，其特征在于所述的乙炔黑为电池级， 聚四氟乙烯乳液为60%水乳液，密度1.5g/cm3，异丙醇为分析纯.
3、 权利要求1所述的高温锂亚硫酰氯电池的正极的制备方法，其特征在于包括有以下步骤1) 和粉先按10g乙炔黑、lml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇和阡，将聚四氟乙烯乳液与异丙醇 混合均匀后再加入到乙炔黑中，搅拌均匀得碳正极混合物，然后称取碳正极混合物总量 0. 5-12 %的玻璃纤維丝材料加入混合物中，混合均匀得正极骨状物；2) 成型:将混合均匀的正极骨状物;^v挤出机内，挤压出正极；3) 烘干风干0.5-lh，再60TC鼓风干燥4h;4) 发泡将烘干的正^L^v 240 260"C的烘箱中，发泡10~15分钟，冷却后即得高温锂亚硫酰 氯电池正极.
全文摘要
本发明涉及一种锂亚硫酰氯电池，具体的是涉及高温锂亚硫酰氯电池的正极及其制备方法，其碳正极组分配比由10g乙炔黑、1ml聚四氟乙烯乳液、84ml异丙醇配成的碳正极混合物和外加玻璃纤维丝材料组成，其制备方法，包括有以下步骤1)和粉；2)成型；3)烘干；4)发泡。本发明的有益效果在于有效解决了反应离子和离子电荷在多孔电极中的传输阻力问题，显著改善了活性粒子在碳表面的电荷转移情况，同时因改变了电极的表面积，也将影响电解液在高温时的气化程度，能够适应150℃～200℃的高温工作环境和满足勘探仪器及设备的机械性能要求，不仅能在高温下长期工作也能在低温条件(-40℃)下使用，而且可以提供较大脉冲电流。
文档编号H01M4/04GK101101985SQ20071005276
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者萍 华, 吴金平, 王圣平, 皮振邦 申请人:中国地质大学(武汉)