锂亚硫酰氯电池专题研究
★Li/SOCl2电池的长处
1，比能量很大
因为既是溶剂又是正极活性物质，其比能量一般可达420Wh/Kg，低速率放电时最高达650Wh/Kg
2，电压很高
电池开路电压为3.65V，以1mA/cm2，放电时，电压可坚持在3.3V，90%的容量范围内电压坚持不变。
3，比功率大
电池能以10mA/cm2或更高电流密度放电
4，电压精度高
常温中等电流密度放电时放电曲线极为平整
5，高低温功能好
一般可在-40—50℃内正常作业，乃至在-50—150℃内也能作业；-40℃时的容量约为常温容量的50%
6，储存功能好
一般可湿放置5年或更长时刻
7，全密封规划
8，电池无内压
开始时无内压，直到放电终了时，才呈现必定的压力
★Li/SOCl2电池的缺陷
1，电压滞后
在长时刻常温或常温储存后，再以较大电流放电时，作业电压急剧下降，然后缓慢回复到正常
2，安全性问题
尽管采取了某些办法，仍有或许在放电态储存，高温放电时发作无法控制的热量噴发而发作爆破
3，价格较贵
4，环境污染
SOCl2吸水后分化成盐酸和二氧化硫，腐蚀性极强，所以出产地址有必要通风杰出
★SOCl2（Thionyl Chloride）的性质
SOCl2是一种液态的共价无机化合物，它在电池中既作为正极反响物，又作为电解质溶液中的溶剂。SOCl2是一种淡黄色至赤色液体，密度1.638，沸点78.8℃，熔点-105℃。能与苯，氯仿，四氯化碳等混溶，在水中分化而成亚硫酸和盐酸，受热分化而成为二氧化硫，氯气和一氧氯化硫，可由二氯化硫与三氧化硫效果而成，常温下为液态。
★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悉数溶解于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保护膜（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电池有比较严峻的电压滞后现象，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。
★减轻Li/SOCl2电池电压滞后的资料
Li/SOCl2电池的首要缺陷是它的电压滞后现象。这种现象尤其在高温储存之后，再在常温下运用时体现更为严峻。引起Li/SOCl2电池电压滞后的原因：
首要是因为在电池系统中运用了四氯铝锂（liAlCl4）电解质盐。含有这种盐的电解质溶液与锂阳极能发作自发的化学反响，产品为LiCl，而LiCl一薄膜的方式掩盖在锂阳极外表上，阻碍了锂与电解质溶液的触摸，终究导致电压滞后。
处理Li/SOCl2电池电压滞后的途径：
加添加剂：如PVC，VC-VDC，SO2，Li2B10Cl10，Li2B10B10；
参加代替liAlCl4的电解质盐：卤硼酸盐，LiGaCl4；
运用锂阳极界面效果：如在锂阳极涂聚合物电解质涂料；
下降電解質鹽的濃度。
★Li/SOCl2电池的结构
因为LiAlCl4 ：SOCl2溶液与水的效果非常激烈，乃至非常微量的水也容易与之发作效果，发作HCl气体，形成严峻腐蚀，电池终究失效。因而，这种电池很少选用扣式结构或半密封的卷边结构。
此种电池外壳资料一般多用不锈钢（1Cr18Ni9TI），这是因为，在全密封无水的LiAlCl4 ：SOCl2电解液中不锈钢是安稳的，聚乙烯，聚丙烯，尼龙等均不能抵御电解液的腐蚀。
最常用的是金属/玻璃或金属/陶瓷绝缘氩弧焊或激光焊接的全密封结构。全密封的结构的要害有两个方面：
1，金属/玻璃绝缘珠处。一般选用可阀资料作上盖和注液管，因为它们的热胀大系数与玻璃最附近。上盖内玻璃与可阀资料之间的烧结是一项要害工艺，烧结之后温度应尽或许地渐渐下降，否则会形成过大的内应力，使电池在运用或寄存必定时刻后忽然决裂。
2，激光焊接处。
★Li/SOCl2电池品种及其功能
从外形看，首要有圆柱型（包含AA，C，D型），矩形和扁圆形；从放电速率看，首要有低速率电池和高速率电池两类；从电极结构来看，有如下三种：
1，碳包式结构
正极做成圆柱形，负极锂包在外部
2，卷式电极结构
其正负极都做成带状，故触摸面积比碳包式大得多，总电流输出较大
3，矩形电极
★Li/SOCl2电池出产工艺
1，碳电极制造
将80%乙炔黑和20%的聚四氟乙烯乳液混合，参加乙醇，充沛拌和成膏状物，取出后，在必定温度下不断碾压，做成薄片，再切成所需的尺度，放上一片带极耳的镍拉网，加压，最终放在电热真空箱中加热脱水。镍网作为导电骨架，镍网和镍带极耳之间的形状对进步电池电流密度有很大的联系。在电芯式结构中，这往往不是问题，因为电芯式电池的电流一般输出均不大，只要在螺旋式高功率Li/SOCl2电池中，这才是有必要考虑的一个问题。
2，负极制造
负极为锂箔压在镍网上组成，一般负极极化很小，运用率挨近100%。
3，电池隔阂资料
Li/SOCl2电池隔阂绝大部分选用由玻璃纤维丝制造的一种非织造的玻璃纤维膜，厚度为0.1—0.2mm。有机物隔阂因为在LiAlCl4 ：SOCl2电解液中不安稳而不被运用。
4，电解液的制备
在制造电解液前，原资料都应钝化，SOCl2能够在通风杰出的环境里用蒸馏法精制。无水LiCl经真空加热脱水，无水AlCl3可用提高法重结晶以除掉其间的杂质。
①LiAlCl4的制备
将无水LiCl和无水AlCl3在枯燥空气中研碎并充沛混合，再在氩气气氛里加热到180℃，此刻，粉末溶成LiAlCl4。冷却后，在枯燥箱内破坏装瓶备用
②LiAlCl4 ：SOCl2电解液制备
在枯燥气氛中，往SOCl2溶剂中缓慢参加必定量的LiAlCl4，不断拌和，避免放热太快。溶液倒入容量瓶中，用溶剂洗刷盛电解液容器后，再添入瓶内，直到液面与刻度共同。当电解液浓度为1.73mol时，电导率可达2.04×10-2欧姆-1·厘米-1。为除掉与锂效果的杂质，电解液应该净化，处理办法如下：
在玻璃器皿中放入亮光锂带和上述电解液后密封，然后在70℃以上温度加热适当长时刻，让杂质和锂带充沛效果后，放置备用。
★Li/SOCl2电池的查验规范和办法
1，环境实验
以下办法为美国ECOMSCS-459实验规范
①机械振荡
振荡频率从10HZ增加到55HZ，然后再降到10HZ，改动速度为1HZ/min，振幅为0.76mm，电池的横向和纵向各做一次实验，历时95分钟
②冲击
以150g的加速度冲击6毫秒，在电池的横向和纵向进行
③热冲击
电池从室温起半小时内降到-40℃，恒温1.5小时后，忽然升到70℃，再恒温2小时，再忽然降到-40℃，如此重负四次，回升到室温。
④加压
将电池置于压力为4个大气压的容器中进行实验，历时12小时，并测定开路电压的改动，之后以60mA放电（D型），记载实验前后分量和体积的改动
⑤标高实验
将电池置于真空容器中，模仿1500米高处的空气压力，测定开路电压。完毕后，以60mA放电（D型），记载实验前后分量和体积改动
⑥磕碰
在电池的纵向和横向各给14000g的碰击（AA型）。
电池经过以上查核后，应无开路电压改动，无超出规则的电压滞后，无容量的显着丢失，无走漏和分量改动等
2，安全实验
以下办法为美国ECOMSCS-459实验规范
①贯穿实验
对全容量和放电态的D型电池，在25℃相对湿度70%的条件下，将一个直径为3.2mm的钉子从横向贯穿电池，在24小时内调查改动，应无胀大和严峻走漏
②压力实验
在电池的横向施加压力，当紧缩30%直径的间隔时呈现短路，但无爆破和走漏
③25℃时的短路实验
在电池南北极焊上镍质极耳，有用电阻于0.005欧，短路24小时，最大短路电流为6.5A（D型），底部和盖子上呈现少量胀大，可是，电池分量和直径不该改动，也无走漏现象
④下降负荷电阻实验
D型电池开始时以50mA放电，今后逐步削减外电阻到短路，应无胀大和电解液的走漏
⑤逼迫放电实验
D型电池以60mA放电到2.0V停止电压后，再用500mA电流逼迫经过12小时，开始时，电池电压当即反极，今后安稳在-0.6V，电池的温度约为70℃，但不该走漏，无体积或分量改动
⑥电炉加热实验
将电池笔直或横放在电炉上，电炉从室温升到250℃，记载开路电压，电炉和电池上部温度，电池底部和上盖呈现胀大，应无走漏
⑦放电电池的充电
D型电池以60mA放到停止电压，然后以500mA充电12小时，开路电压升到5.0V，后平稳在3.7V，电池温度升到53℃。但应无分量和体积改动，也无走漏
⑧新电池的充电
D型电池以500mA充电12小时，初期电压升到4.0V，今后坚持不变。电池最高温度升到622.0V，但应无分量和体积改动，挖走漏
