锂亚硫酰氯电池简介
Li/SOCl2电池被制作成各式各样的尺度和结构,容量规模从低至400mAh的圆柱形炭包式和卷绕式电极结构电池,到高达10000Ah的方形电池以及许多可满意特别要求的特别尺度和结构的电池。Li/SOCl2系统本来存在安全和电压滞后问题,其间安全问题特别简单在高放电率放电和过放电时发作,而电池经高温储存后持续在低温放电时,则显着呈现电压滞后现象。
低放电率商品化电池已成功地使用了多年。首要用于存储器的备用电压和其他要求长作业寿数的用处。大型方形电池作为应急使用电源现已用于军事用处。而中等、高放电率电池也现已开展用于各种电器和电子设备的电源,在其间一些电池选用的亚硫酰氯和其他卤氧化物电解液中,一般加入了添加剂,以进步使用中电池的特定功能。
化学原理
Li/SOCl2电池由锂负极、碳正极和一种非水的SOCl2:LiAlCl4电解质组成。亚硫酰氯既是电解质,又是正极活性物质。其他的电解质盐,例如LiAlCl4,在特别规划的电池中使用过,但电解液配方不同,电极功能就不同。负极、正极和SOCl2的成分要根据电池预期取得的功能,由制造商选定。
一般公认的总反响机理为:
4Li+2SOCl2→4LiCl↓+S+SO2
硫和二氧化硫溶解在过量的亚硫酰氯电解液中,并且在放电期间,因为发作二氧化硫,会有必定程度的压力发作。在储存期间,锂负极一经与电解质触摸,就与亚硫酰氯电解质反响生成LiCl,锂负极即遭到在其上面构成的LiCl膜的维护。这一钝化膜有益于延伸电池的储存寿数,但在放电开始时会引起电压滞后,在高温下长时刻储存后的电池,在低温下放电,其电压滞后现象特别显着。
电解质低的冰点(—110℃)和高的沸点(78.8℃)使得电池能够在一个广大的温度规模内作业,跟着温度的下降,电解质的电导率只要细微的削减。 Li/SOCl2电池在某些组分是有毒和易燃的,因而应避免分化电池或将排气阀已翻开的电池和电池组分露出到空气中。
Li/SOCl2电池作业原理
Li/SOCl2电池以锂为负极,碳作为正极,无水四氯铝酸锂(LiAlCl4)的SOCl2溶液为电解液,SOCl2又是正极活性物质。选用聚丙烯毡或玻璃纤维纸作为隔阂,其开路电压为3.65V,电池系统可用下式表明:
Li/LiACl4-SOCl2/C
负极:4Li=4Li+ +4e
正极:2SOCL2 +4e=2SO2 +4Cl- 2SO→←(SO)2 (SO)2→←S+SO2
电池总反响:
4Li + 2SOCl2→4LiCl + S + SO2 SO2全
部溶解于SOCl2中,S很多分出,堆积在正极碳黑中,LiCl是不溶的。
此种电池,Li与SOCl2触摸,即会发作如下反响:
8Li + 4SOCl2 →6LiCl + Li2S2O4 + S2Cl2 或8Li + 3SOCl2 →6LiCl + Li2SO3 +2S
正因为有这种反响,尽管Li/SOCl2电池的正极活性物质SOCl2紧紧包围着负极,可是实际上并没有发作短路现象,这是因为负极外表构成了一层极薄的细密的LiCl维护膜(一次膜),这层膜具有电子绝缘性,对离子能够穿透,然后避免了外部的SOCl2与锂的进一步反响,使锂在SOCl2电解液中变得非常安稳,跟着环境温度的升高和电池储存时刻的延伸,一次膜会逐步扩展变厚构成所谓二次膜,电池也就具有很好的储存寿数。
也因而,使得Li/SOCl2电池有比较严重的电压滞后现象,这种滞后现象使电压一般在几分钟内才干回复到峰值电压的95%。25℃下寄存两年后的Li/SOCl2电池,因为锂外表构成的LiCl钝化层,初始电压较低,如电池短路或屡次用大电流刹间放电,能够将LiCl膜突破,使作业电压康复。产品LiCl(白色)及S(黄色)在正极碳黑内堆积出来,部分阻塞了正极内的微孔道。一方面使正极有些胀大,另一方面阻止了电解质的分散,增大了浓差极化,使电池逐步失效。