一种锂亚硫酰氯电池正极及其制备方法与流程

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种锂亚硫酰氯电池正极，还涉及一种锂亚硫酰氯电池正极的制备方法。

背景技术：

锂亚硫酰氯电池是实际应用的一次电池系列中工作电压最高（3.6V）和实际输出比能量最高的一种电池（比能量590W•h/Kg），并广泛应用在民用以及军事航天领域中。由于电池正极所用的碳纳米管等导电材料具有疏水的特性，从而导致碳纳米管等材料在水中的不易被分散，乙炔黑和碳纳米管通过机械混合得到的粉料不均匀，从而导致制得的电极极化大。如图1所示，在碳纳米管的质量分数为25%时，用机械混合的方法制备的碳膜强度差，孔洞多，表明机械混合对疏水性差的乙炔黑、碳纳米管等材料的加工方法效果差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种锂亚硫酰氯电池正极及其制备方法，制备出碳纳米管含量更高、混合程度更均匀的正极材料，提升电池的电性能。

本发明采取的技术方案为：一种锂亚硫酰氯电池正极，包含乙炔黑和碳纳米管，乙炔黑与碳纳米管的在电极中的重量份比：乙炔黑70～90，碳纳米管25～5。

上述电池正极还包含聚四氟乙烯乳液，聚四氟乙烯乳液与乙炔黑和碳纳米管的重量份比为：聚四氟乙烯乳液5，乙炔黑70～90，碳纳米管25～5。

一种锂亚硫酰氯电池正极的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）机械球磨：用机械球磨的方法分别对碳纳米管和乙炔黑粉体进行球磨处理1h，以获得颗粒度一致的粉料；

（2）超声分散：将步骤1）得到的两种粉体分别加入离子水中，加入聚四氟乙烯乳液，并进行30min的超声分散；

（3）超声搅拌：将步骤2）得到的两种分散液混合，并进行30min的超声搅拌；

（4）抽滤：对步骤3）的混合液进行抽滤，收集到的滤渣烘干后得到粉料，70℃烘24h；

（5）成型：在步骤4）得到的粉料中加入酒精并用热辊压机将该混合物压制成碳膜，压制在镍网集流体上制成电极。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明效果如下：

（1）采用液相混合法制备的正极材料克服了碳纳米管材料原有的疏水性，具有分散均匀和碳纳米管复合量大的优点，并提升了电池的输出电压；

（2）制备的碳正极有良好的导电性，而导电性的增加减小了碳电极上的极化，采用该方法制备的电极电压和容量均得到了显著的提升；

（3）液相混合法制备的碳膜强度高，更易于加工成电极片，制备设备要求降低，制备成本降低。

附图说明

图1为本发明的液相混合法与机械混合方法制备的碳纳米管质量分数25%的碳膜的对比照片；

图2为本发明的液相混合法与机械混合方法制备的碳纳米管质量分数10%的碳膜的放电曲线对比。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：一种锂亚硫酰氯电池正极，包含乙炔黑、碳纳米管和聚四氟乙烯乳液，该电极的制备方法包括以下步骤：

（1）机械球磨：将乙炔黑90g和碳纳米管5g分别放入球磨罐中，采用机械球磨的方法分别对二者进行1h的球磨处理；

（2）超声分散：将步骤1）得到的两种粉体分别加入900ml和100ml的去离子水中，再分别加入4.5g和0.5g的聚四氟乙烯乳液，置于超声清洗机中进行超声分散，超声处理30min，使聚四氟乙烯和粉料均匀分散在水中；

（3）超声搅拌：将步骤2）得到的两种分散液混合，并在80W功率下超声搅拌30min；

（4）抽滤：对步骤3）的混合液进行抽滤，收集到的滤渣置于烘箱中以70℃烘24h，收集烘干后得到粉料；

（5）成型：在步骤4）得到的粉料中加入酒精并用热辊压机将该混合物压制成30mm×40mm的碳膜，压制在镍网集流体上制成碳正极；

将碳膜正极与锂负极一起装配成极板组，装入方型不锈钢电池壳体，注入1.5M LiAlCl₄/SOCl₂电解液，对注液孔进行焊接密封。

对实施实例1的放电结果表明，采用液相混合法制备的电极与机械混合的电极相比，电压提高了20mV，容量提高了1.3Ah/g。

实施例2：一种锂亚硫酰氯电池正极，包含乙炔黑、碳纳米管和聚四氟乙烯乳液，该电极的制备方法包括以下步骤：

（1）机械球磨：将乙炔黑80g和碳纳米管15g分别放入球磨罐中，采用机械球磨的方法分别对二者进行1h的球磨处理；

（2）超声分散：将步骤1）得到的两种粉体分别加入800ml和200ml的去离子水中，再分别加入4g和1g的聚四氟乙烯乳液，置于超声清洗机中进行超声分散，超声处理30min，使聚四氟乙烯和粉料均匀分散在水中；

（3）超声搅拌：将步骤2）得到的两种分散液混合，并在80W功率下超声搅拌30min；

（4）抽滤：对步骤3）的混合液进行抽滤，收集到的滤渣置于烘箱中以70℃烘24h，收集烘干后得到粉料；

（5）成型：在步骤4）得到的粉料中加入酒精并用热辊压机将该混合物压制成30mm×40mm的碳膜，压制在镍网集流体上制成碳正极；

将碳膜正极与锂负极一起装配成极板组，装入方型不锈钢电池壳体，注入1.5M LiAlCl₄/SOCl₂电解液，对注液孔进行焊接密封。

对实施实例2的中进行放电试验，试验表明，采用液相混合法制备的电极与机械混合的电极相比，电压提高了22mV，容量提高了1.33Ah/g。

实施例3：一种锂亚硫酰氯电池正极，包含乙炔黑、碳纳米管和聚四氟乙烯乳液，该电极的制备方法包括以下步骤：

（1）机械球磨：将乙炔黑70g和碳纳米管25g分别放入球磨罐中，采用机械球磨的方法分别对二者进行1h的球磨处理；

（2）超声分散：将步骤1）得到的两种粉体分别加入700ml和300ml的去离子水中，再分别加入3.5g和1.5g的聚四氟乙烯乳液，置于超声清洗机中进行超声分散，超声处理30min，使聚四氟乙烯和粉料均匀分散在水中；

（3）超声搅拌：将步骤2）得到的两种分散液混合，并在80W功率下超声搅拌30min；

（4）抽滤：对步骤3）的混合液进行抽滤，收集到的滤渣置于烘箱中以70℃烘24h，收集烘干后得到粉料；

（5）成型：在步骤4）得到的粉料中加入酒精并用热辊压机将该混合物压制成30mm×40mm的碳膜，压制在镍网集流体上制成碳正极；

将碳膜正极与锂负极一起装配成极板组，装入方型不锈钢电池壳体，注入1.5M LiAlCl₄/SOCl₂电解液，对注液孔进行焊接密封。

对实施实例3的中进行放电试验，试验表明，采用液相混合法制备的电极与机械混合的电极相比，电压提高了26mV，容量提高了1.42Ah/g。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。