[发明专利]一种锂亚硫酰氯碳电极球丸材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂亚硫酰氯碳电极球丸材料的制备方法，其特征在于，步骤为：1)将乙炔黑、液体阴极催化剂、原质量1/2‑3/4的水进行和粉得到半干料，PTFE乳液粘合剂、离子速导剂、剩余的水在1000‑2000r/min下高速搅拌60‑90秒形成混合液，半干料中加入混合液继续和粉形成湿料；将湿料挤条、抛丸，干燥后起纤定型得到视密度为0.12‑0.2g/mL的成品球丸。本发明不使用易燃易爆有机溶剂，降低了安全风险及生产成本，通过制造工艺及参数的优化，消除抄散对球粒表面的破坏，无需过筛，因此减少了制作过程中细粒及粉尘的产生，提高了电极的安全性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地指一种锂亚硫酰氯碳电极球丸材料的制备方法。

背景技术

锂亚硫酰氯电池是以金属锂为负极，液态亚硫酰氯为正极活性物质兼电解质溶剂，并以多孔碳为催化电极的液体阴极结构化学电源。总反应机理为：4Li+2SOCl₂→4LiCl+S+SO₂，由于生成了不溶解的固体产物LiCl和S，随着放电的进行，多孔碳的表面和内孔逐渐被不溶解的固体产物覆盖堵塞，使碳正极逐渐钝化失活，导致电池寿命终止。

碳电极自身不参与电化学反应，仅起到阴极催化及反应场所作用。碳电极的性能是由原料以及制造工艺所决定的。其中碳含量、阻抗、孔径分布、配方、成型工艺是关键。现有锂亚硫酰氯电池碳电极制造工艺三十年前就已基本形成，并一直沿用至今，其工艺为：和粉→挤条→拋丸→干燥起纤→抄散→过筛→成品球丸→压制成柱状碳电极。这种工艺中球丸的制备方法存在较多问题：

(1)和粉采用的是一级易燃易爆有机溶剂，常用有无水乙醇、异丙醇，起到粉料团聚和粘合剂破乳的作用，易挥发不安全，需要控制操作环境温度及挥发性；

(2)有机溶剂会导致干燥起纤后丸料间易粘边粘连，不利于过筛，如果过筛时长或增加抄散的工序，会造成丸料表面破损，表观面积下降，导致放电性能不均匀，抄散分离球粒时会产生细粒及粉尘，经过筛后成品率仅为70-80％；

(3)球丸强度低、弹性不够，由于釆用有机溶剂浸润性高，抛岀的球丸多孔松软，表面粗糙，抛丸时易变形或成小团，压制棒状体时松软的丸与丸之间接触电阻大，电池大电流放电时会产生较高阻抗，加速棒体表面被反应产物快速堵塞，而内孔得不到充分利用，从而降低了碳电极利用率。

因此，需要开发出一种安全性高、不易粘连、强度好的锂亚硫酰氯碳电极球丸材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种安全性高、不易粘连、强度好的锂亚硫酰氯碳电极球丸材料的制备方法。

本发明的技术方案为：一种锂亚硫酰氯碳电极球丸材料的制备方法，其特征在于，步骤为：

1)和粉

按质量比100:0.1-0.5:0.01-0.1:5-20:350-450称取乙炔黑、离子速导剂、液体阴极催化剂、PTFE乳液粘合剂、纯水；

将乙炔黑、液体阴极催化剂、原质量1/2-3/4的纯水进行和粉得到半干料，PTFE乳液粘合剂、离子速导剂、剩余的纯水在1000-2000r/min下高速搅拌60-90秒形成混合液，半干料中加入混合液继续和粉形成湿料；

2)抛丸定型

将湿料挤条、抛丸，干燥后起纤定型得到视密度为0.12-0.2g/mL的成品球丸。

上述方案采用价廉又安全的纯水实现了丸料成型，并具有低阻抗、碳含量易定量准的优点；水和的料表面光滑、结实成型好；成型均匀，不易碎，丸与丸之间接触电阻低，降低电极阻抗；起纤定型后球丸间无粘连，无需过筛和抄散，球丸成品率高，接近100％。