專利名稱：一種鋰亞硫酰氯電池的陰極載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)它涉及一種鋰亞硫酰氯電池(簡(jiǎn)稱鋰亞電池)的陰極載體。
背景技術(shù)：
鋰亞電池由于具有比能量高、電壓高，適應(yīng)溫度范圍寬，貯存壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、儀表、通訊、醫(yī)療等領(lǐng)域。由于鋰亞電池采用液體陰極，故儲(chǔ)存陰體液體的陰極載體對(duì)電池的性能有較大影響。目前鋰亞電池的陰極載體多采用乙炔黑制作，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN1081285，
公開(kāi)日1994年1月26日，發(fā)明名稱為《液體陰極鋰電池的催化性陰極》的專利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種具有三維空間的鎳基體作為導(dǎo)電管架，充入經(jīng)過(guò)催化處理的碳黑材料的陰極載體。這種材料改善了電極過(guò)程傳質(zhì)條件，使電流分布均勻，可提高電池的功率。但其不足之處是該陰極載體碳黑材料的導(dǎo)電性能較差，該材料先經(jīng)低溫烘干，再進(jìn)行發(fā)泡處理，其孔隙率較小，吸液效果有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)以上陰極載體的不足，進(jìn)而提供一種導(dǎo)電性能好，集流效果高，且載體孔率大，吸液效果好的陰極載體。
本發(fā)明的技術(shù)方案是鋰亞電池的陰極載體由乙炔黑和粘合劑調(diào)制成漿料，再烘烤發(fā)泡，在該載體中加入有電解銅粉。其漿料的組分及含量(重量份)為乙炔黑3-9，電解銅粉0.2-1.5，粘合劑20-120，并依次采用以下方式制備a.向粘合劑中加乙炔黑，攪拌，再加入電解銅粉，攪拌均勻，制成漿料；b.將調(diào)制好的漿料，擠壓成型制成濕態(tài)碳包或直接堆放在一塊；c.將濕態(tài)碳包或堆放的漿料在180℃-200℃溫度下烘烤發(fā)泡至少15小時(shí)，這時(shí)成型的碳包直接成為陰極載體，堆放的漿料成為正極粉料；d.將正極粉料浸入溫度為60℃-80℃的異丙醇液體內(nèi)，浸泡10-20分鐘后倒出游離異丙醇，將其正極粉料壓制成正極膜；
e.將正極膜自然晾干，后將正極膜粘結(jié)在鎳空網(wǎng)兩面并在200℃-280℃溫度下燒結(jié)10-20分鐘，制成陰極載體。
粘合劑(重量份)由60％聚四氟乙烯乳液0.3-1、去離子水0-100和無(wú)水乙醇1-20調(diào)成而成。
電解銅粉的細(xì)度為100-400目。
制做正極粉料的漿料組份及含量(重量份)如下乙炔黑 6200目電解銅粉160％聚四氟乙烯乳液 1去離子水 80無(wú)水乙醇 2制做成型碳包的漿料組份及含量(重量份)如下乙炔黑 12200目電解銅粉160％聚四氟乙烯乳液 1無(wú)水乙醇 70成型碳包的烘烤發(fā)泡過(guò)程為將成型碳包放入真空烤箱，在烘烤溫度180℃環(huán)境下，先半開(kāi)箱門烘5小時(shí)，然后關(guān)上箱門在真空-0.1度下烘5小時(shí)，最后保持真空烘5小時(shí)。
本發(fā)明的有益效果是，向陰極載體中加入了一定量的電解銅粉，使其與液體電極SOCl2反應(yīng)生成CuCl2，Cu2+離子的加入，相對(duì)Li+離子來(lái)說(shuō)，帶電離子電荷增加，增強(qiáng)了陰極的導(dǎo)電能力。大顆粒CuCl2的生成同時(shí)也改變了陰極載體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使陰極流動(dòng)性變得更好，而沒(méi)有反應(yīng)完的電解銅粉使陰極載體的集流效果大為提高。陰極載體的漿料，在高溫下一次發(fā)泡成型，加速了水和有機(jī)液的揮發(fā)速度，水和有機(jī)液的快速膨脹、蒸發(fā)，在漿料內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡，使陰極載體內(nèi)部孔隙率提高，發(fā)泡效果更好，質(zhì)地更為柔軟蓬松，吸液效果及液體流動(dòng)性均得到改善。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明不僅限于這些例子。
實(shí)施例1高功率型鋰亞電池用陰極載體，用精度值為0.1克的電子天平稱取600克乙炔黑(電池級(jí))和100克電解銅粉(200目)。量取60-130克60％聚四氟乙烯乳液(隨環(huán)境溫度的變化，用量不同)，倒入干凈的不銹鋼桶中，再量取8000克去離子水及200克無(wú)水乙醇(分析純)，充分?jǐn)嚢杈鶆?。加入乙炔黑，用手或者攪拌機(jī)攪拌，在所有乙炔黑都被液體浸透成漿料時(shí)，把電解銅粉均勻的撒在漿料表面，并充分?jǐn)嚢柚量床坏郊t色的電解銅粉為止，整個(gè)漿料的攪拌時(shí)間約為40-60分鐘，使?jié){料混合均勻。
把和好的漿料堆放到400mm×600mm的搪瓷托盤中，堆積厚度在60-80mm之間，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱中，在180±5℃下直接烘烤15小時(shí)一次性發(fā)泡成型，烘出的正極粉料呈松軟、富有彈性的自然鱗片狀。
將干燥好的正極粉料取150克，倒入不銹鋼桶內(nèi)，并加入60℃±10℃的異丙醇。異丙醇液面與正極粉料相平，浸泡10分鐘后倒出游離異丙醇(可繼續(xù)使用)。浸泡好的正極材料在對(duì)輥機(jī)上分多次壓制成所需要厚度的正極膜。正極膜在空氣中自然晾干后，用糊精∶乙炔黑＝100∶2的比例調(diào)制的混合粘結(jié)劑粘結(jié)在鎳空網(wǎng)兩面，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中250℃下燒結(jié)15分鐘，制成陰極載體，將其經(jīng)過(guò)裁剪并用交流焊機(jī)點(diǎn)焊上集流桿后可用于電池中。
實(shí)施例2高容量型鋰亞電池用陰極載體，用精度值為0.1克的電子天平稱取60克乙炔黑(電池級(jí))和4.8克電解銅粉(200目)。量取5-10克60％聚四氟乙烯乳液(隨環(huán)境溫度的變化，用量不同)，倒入干凈的大號(hào)研缽中，再量取400克無(wú)水乙醇(分析純)，充分?jǐn)嚢杈鶆颉＜尤胍胰埠?，用研磨棒攪拌，在所有乙炔黑都被液體浸透時(shí)，將電解銅粉均勻的撒在混合料表面，并充分?jǐn)嚢柚量床坏郊t色的電解銅粉為止，用研磨棒攪拌整個(gè)漿料5-10分鐘，使原料混合均勻。把擠出機(jī)清洗干凈，在工作臺(tái)上固定好，裝上相應(yīng)直徑得模具，把正極料放在擠出機(jī)中，擠出相應(yīng)尺寸的濕態(tài)碳包。擠出的濕態(tài)碳包整齊的碼放到搪瓷托盤中。
將濕態(tài)碳包放入真空烘箱中，在前5小時(shí)把溫度設(shè)定在180℃半開(kāi)箱門烘，然后關(guān)上箱門，打開(kāi)真空(真空-0.1度)在180℃下烘5小時(shí)，在保持真空的情況下，關(guān)掉真空泵在180℃下再烘5小時(shí)。
本發(fā)明大大降低了鋰亞電池的內(nèi)阻，使電池負(fù)荷電得到顯著提升，電池容量得到了顯著的提升，尤其是在中等電流和大電流電池放電時(shí)，容量可提升5％～20％。
權(quán)利要求
1.一種鋰亞硫酰氯電池的陰極載體，由乙炔黑和粘合劑調(diào)制成漿料再烘烤發(fā)泡，其特征在于在該載體中加入有電解銅粉，其漿料的組分及含量(重量份)為乙炔黑3-9，電解銅粉0.2-1.5，粘合劑20-120，并依次采用以下方式制備a.向粘合劑中加乙炔黑，攪拌，再加入電解銅粉，攪拌均勻，制成漿料；b.將調(diào)制好的漿料，擠壓成型制成濕態(tài)碳包或直接堆放成一塊；c.將濕態(tài)碳包或堆放的漿料在180℃-200℃溫度下烘烤發(fā)泡至少15小時(shí)，這時(shí)成型的碳包直接成為陰極載體，堆放的漿料成為正極粉料；d.將正極粉料浸入溫度為60℃-80℃的異丙醇液體內(nèi)，浸泡10-20分鐘后倒出游離異丙醇，將其正極粉料壓制成正極膜；e.將正極膜自然晾干，后將正極膜粘結(jié)在鎳空網(wǎng)兩面并在200℃-280℃溫度下燒結(jié)10-20分鐘，制成陰極載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的陰極載體，其特征在于粘合劑(重量份)由60％聚四氟乙烯乳液0.3-1、去離子水0-100和無(wú)水乙醇1-70調(diào)成而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極載體，其特征在于電解銅粉的細(xì)度為100-250目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極載體，其特征在于制做正極粉料的漿料組份及含量(重量份)如下乙炔黑 6200目電解銅粉 160％聚四氟乙烯乳液 1去離子水 80無(wú)水乙醇 2
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極載體，其特征在于制做成型碳包的漿料組份及含量(重量份)如下乙炔黑 12200目電解銅粉 160％聚四氟乙烯乳液 1無(wú)水乙醇 70
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極載體，其特征在于成型碳包的烘烤發(fā)泡過(guò)程為將濕態(tài)碳包放入真空烤箱，在烘烤溫度180℃環(huán)境下，先半開(kāi)箱門烘5小時(shí)，然后關(guān)上箱門在真空-0.1度下烘5小時(shí)，最后保持真空烘5小時(shí)。
全文摘要
一種鋰亞電池陰極載體，其漿料的組分及含量(重量份)為乙炔黑3－9，電解銅粉0.2－1.5，粘合劑20－120，將調(diào)制好的漿料擠壓成型或堆放入盤于托盤上，在180℃－200℃溫度下，烘烤發(fā)泡至少15小時(shí)，該陰極載體機(jī)械結(jié)構(gòu)性能改善，帶電離子電荷增加，提高了陰極的導(dǎo)電能力，也使陰極流動(dòng)性變好，集流效果提高，其質(zhì)地柔軟，載體孔率大，吸液效果好，便于電池后期制作，電池容量顯著提升。
文檔編號(hào)H01M4/66GK1649194SQ20041006132
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者段金榮, 王黨輝 申請(qǐng)人:武漢孚特電子科技有限公司