一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池技术

本发明专利技术公开了一种锂‑亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂‑亚硫酰氯能量型电池。所述碳正极由乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、新型碳材料和溶剂组成，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、新型碳材料、溶剂质量比为10：(1.8～2.1)：(0.8～1.0)：(45.5～48)，所述碳正极是乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、新型碳材料和溶剂采用低速、三维混合机混合均匀，经过造粒、干燥制备而成。本发明专利技术制备的锂‑亚硫酰氯能量型电池碳正极吸液量、保液能力提高，有效解决电池横置、倒置电解液流动差异性导致的容量差异性问题，提高了电池的环境适应性。

A positive electrode for lithium-thionyl chloride energy battery and its preparation method and lithium-thionyl chloride energy battery

The invention discloses a positive electrode of a lithium thionyl chloride energy battery, a preparation method thereof and a lithium thionyl chloride energy battery. The carbon positive electrode is composed of acetylene black, polytetrafluoroethylene emulsion, new carbon material and solvent. The acetylene black, polytetrafluoroethylene emulsion, new carbon material, and solvent mass ratio are 10: (1.8 to 2.1): (0.8 ~ 1): (45.5 to 48), the carbon positive electrode is acetylene black, poly four fluoroethylene emulsion, new carbon material and solvent are mixed uniformly by low-speed, three dimensional mixing machine, and after granulation. It is prepared by drying. The carbon cathode of the lithium thionyl chloride energy battery prepared by the invention has higher liquid absorption capacity and liquid retention capacity, effectively solves the problem of capacity difference caused by the flow difference of the transverse and inverted electrolytes of the battery, and improves the environmental adaptability of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池
本专利技术涉及一种电池领域，具体涉及一种高吸液、高保液的锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池。
技术介绍
锂-亚硫酰氯电池由于工作电压高(3.6V)，工作电压平稳(90％的容量在同一平台输出)，贮存寿命长(10年以上)，使用温度范围广(-40℃～+85℃)，被广泛应用于智能水表、电表、燃气表、石油勘探等民用低功耗工业设备中，被广泛应用于智能雷弹、通信通讯、水下兵器等军用设备备用电源。锂-亚硫酰氯电池负极活性物质为金属锂，正极活性物质为亚硫酰氯，正极导体为碳正极。能量型电池金属锂由钢壳底部沿壁一周，空气室在电池上部，正极颗粒与锂片高度基本齐平(如图1所示)。电池竖直放电时，电液随重力作用浸没正极颗粒和锂负极，此时锂片能够充分利用；当电池倒置放电时，电液随重力作用填充电池空气室，钢壳底部锂片缺少电液反应效率大幅度降低；当电池横置放电时，横置方向对立部位锂片因缺少电液使反应效率降低。电池给设备配套供电，电池的设计须匹配设备的腔体形状，放电姿态或者直立、或许横置，少许倒立。因此，同型号电池，相同功耗背景下，即使在相同的使用环境，客户反馈电池寿命存在差异性，该差异性主要来源于电池放置的差异性。据不完全统计，ER14/ER18，直径较小的电池型号，电池横置放电输出能力约为直立放电输出能力的90％，ER34，直径较大的电池型号，电池横置放电输出能力约为直立放电输出能力的80％，电池倒置放电放电电流越大输出能力约为直立放电输出能力的70％，电池竖横姿态电性能差异性更大，电池的环境适应性有待提高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池，以改善电池不同姿态放电差异性问题，提高电池的环境适应性，提高电池使用可靠性。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，所述正极材料包括乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p和溶剂，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p、溶剂的质量比为10：(1.8～2.1)：(0.8～1.0)：(45.5～48)，所述导电炭黑super-p预先经过丙酮超声处理，再干燥，过筛。上述方案中，所述导电炭黑super-p为粉末状，粒径40nm～60nm。上述方案中，所述导电炭黑super-p的吸碘值50mg/g～70mg/g，吸油值280ml/100g～330ml/100g。上述方案中，所述过筛是指过20目筛。上述方案中，所述聚四氟乙烯乳液的质量分数为60％的水乳液。上述方案中，所述溶剂由无水乙醇和水组成，无水乙醇与去离子水的重量比为1:(1.5-2.5)。所述的锂-亚硫酰氯电池的正极的制备方法，包括以下步骤：1)和粉：将乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p及溶剂按重量配比混合均匀成膏状物；2)抛丸：将步骤1)中的膏状物切成颗粒，然后将颗粒抛丸成型；3)干燥：将步骤2)中颗粒进入60℃～70℃烘房干燥；4)纤维化：将抛丸成型的颗粒进入120℃～260℃的烘道，使之充分纤维化，即得到所述正极材料。上述方案中，所述步骤1)中的和粉设备为行星式混合机，搅拌速率为20rmp～24rmp，分散速率为200rmp～240rmp；步骤1)中物料的加入顺序为首先将乙炔黑和导电炭黑super-p搅拌和分散，再分别加入溶剂混合开启搅拌和分散，最后加入聚四氟乙烯开启搅拌混合。上述方案中，所述行星式混合机的高速分散桨的形状为蝴蝶状。上述方案中，所述步骤4)烘道分为三段分布加热，分别为：120℃～130℃，3min；175℃～185℃，6min；255℃～260℃，8min。一种锂-亚硫酰氯能量型电池，所述锂-亚硫酰氯能量型电池包括所述的正极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一，本专利技术经过改性处理的导电炭黑super-p粒径适中，不会因粒径太小发生团聚；导电炭黑super-p具有较高的吸油值，较低的吸碘值，使颗粒“葡萄”结构较多，保液能力较多。第二，本专利技术所述的锂亚硫酰氯电池正极加入较多的聚四氟乙烯乳液，聚四氟乙烯高温下形成“平面网络”交联结构，碳材料形成“葡萄”纵向结构，大“平面结构”提供了大的表面积，大“纵向结构”提供了蓄液面，二者横纵交错，使碳正极具有较高的吸液能力以及保液能力，使电池不同姿态放电时，电解液受重力作用较弱。第三，本专利技术所述的锂亚硫酰氯电池正极，不含金属导电剂。super-p具有一定的导电性，属非金属导体，电子通过碳材料传输，属于异质传输，不会形成电压差，减少了电子通过金属导电剂传输形成电压差产生的热量，提高了电池输出容量。第四，本专利技术所述锂亚硫酰氯电池碳正极制备方法，采用三维混合机，乙炔黑和super-p混合开启搅拌桨和分散桨，保证粉料分散均匀，多角度混合均匀；聚四氟乙烯乳液最后加入，开启低速搅拌桨，防止聚四氟乙烯在醇溶液中高速破乳。第五，本专利技术电池碳正极制备方法，纤维化过程根据溶剂特性，聚四氟乙烯交联化温度，采用梯度升温，逐步纤维化，提高纤维化程度的同时降低了能耗。附图说明图1为现有技术中的锂亚硫酰氯能量型电池的结构示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1本实施例提供一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，所述正极材料包括乙炔黑、60wt％聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p、无水乙醇、去离子水组成，其中所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p、无水乙醇和去离子水的重量比为10:2.1:0.8:15:32。该导电炭黑super-p预先经过丙酮超声处理，再干燥，过20目筛。该导电炭黑super-p为粉末状，粒径40nm～60nm。导电炭黑super-p的吸碘值50mg/g～70mg/g，吸油值280ml/100g～330ml/100g。本实施例还提供该锂-亚硫酰氯电池的正极的制备方法，包括如下步骤：1)和粉：乙炔黑、导电炭黑super-p按重量配比投入三维混料机中，搅拌速率为20rmp，分散速率为220rmp，混合30min。泵抽入定量乙醇和水，润湿乙炔黑，搅拌速率为20rmp，分散速率为220rmp，混合30min。按重量加入聚四氟乙烯乳液，搅拌速率为20rmp，混合10min；2)抛丸：将步骤1)中的膏状物用碎料机切成颗粒，然后将颗粒倒入抛丸机中抛丸成型；3)干燥：将抛丸成型的颗粒在烘箱中60℃干燥12小时；4)纤维化：将干燥后的颗粒放入烘道，设置温度和时间分别为：120℃～130℃，3min；175℃～185℃，6min；255℃～260℃，8min。将实施例1制备的正极、对比例制备的正极进行吸液量测试，吸液量提高13％。按照ER34615工艺制作能量型电池。实施例2本实施例提供一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，所述正极材料包括乙炔黑、60wt％聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p、无水乙醇、去离子水组成，其中所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p、无水乙醇和去离子水的重量比为10:1.8:1.0:18:28。该导电炭黑super-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂‑亚硫酰氯能量型电池的正极，其特征在于，所述正极材料包括乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super‑p和溶剂，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super‑p、溶剂的质量比为10：(1.8～2.1)：(0.8～1.0)：(45.5～48)，所述导电炭黑super‑p预先经过丙酮超声处理，再干燥，过筛。

【技术特征摘要】
1.一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，其特征在于，所述正极材料包括乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p和溶剂，所述乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、导电炭黑super-p、溶剂的质量比为10：(1.8～2.1)：(0.8～1.0)：(45.5～48)，所述导电炭黑super-p预先经过丙酮超声处理，再干燥，过筛。2.如权利要求1所述的锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，其特征在于，所述导电炭黑super-p为粉末状，粒径40nm～60nm。3.如权利要求1所述的锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，其特征在于，所述导电炭黑super-p的吸碘值50mg/g～70mg/g，吸油值280ml/100g～330ml/100g。4.如权利要求1所述的锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的质量分数为60％的水乳液。5.如权利要求1所述的锂-亚硫酰氯能量型电池的正极，其特征在于，所述溶剂由无水乙醇和水组成，无水乙醇与去离子水的重量比为1:(1.5-2.5)。6.如权利要求1-5任一项所述的锂-亚硫酰氯电池的正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯姗，张志东，吴铭，刘芬，刘玮，周玉霞，许璨，
申请(专利权)人：武汉中原长江科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42