锂-亚硫酰氯电池及其制备方法分析

锂-亚硫酰氯电池及其制备方法分析
摘要：本文介绍了一种锂-亚硫酰氯电池及其制备工艺，围绕锂-亚硫酰氯电
池的制备背景，同时在研究中详细阐述了该电池的基本架构、制备工艺方案以及
技术先进性等。

从本文的研究可知，本文所介绍的锂-亚硫酰氯电池制备工艺在
技术上具有可行性，其工艺成熟可靠，具有先进性。

关键词：锂-亚硫酰氯电池；制备工艺；脉冲能力
前言：锂-亚硫酰氯电池又被称为Li/SOCl2电池，与常规电池相比具有高比
能量以及存储寿命长等优点，近些年在市场上的应用前景广阔。

但是在长期使用
中锂-亚硫酰氯电池也出现质量问题，如激活时间过长或者明显钝化等。

所以为
了解决上述问题，则需要寻找一种新的制备工艺，这也是本文研究的主要目的。

1.锂-亚硫酰氯电池的制备背景分析
现阶段锂-亚硫酰氯电池的比能量达到了680Wh/kg，其极低年自放电率小于
等于0.5%，该电池的工作温度范围为-60℃～＋85℃，与常规电池相比，锂-亚硫
酰氯电池的安全性更高，在智能表计、ETC以及石油钻井等行业有广泛应用前景。

未来锂-亚硫酰氯电池的应用范围进一步拓展，为了能够顺应未来各行业发展要求，在电池研发中应寻找一种有助于控制成本且脉冲更高、稳定性更强的电池。

在这一背景下，锂-亚硫酰氯电池的研发与组装过程主要包括以下几个方面：（1）在正极组装中。

现阶段大部分电池在制备中选择的颗粒正极为2-4mm，经下料机
将颗粒做多次下料后，最终将其压实在钢壳中，这个制备过程存在明显弊端，主
要表现为：颗粒正极的静电作用强，若在制备过程中无法做好现场质量控制，则
在下料压实期间会导致正极飞出壳外；或者材料夹杂在隔膜片或者负极中，严重
情况下可能导致电池短路，影响其性能；或者因为分多次下料炭包内部而导致断层，最终导致压实密度分布不均匀，影响电池性能。

（2）从集流方式来看，现
阶段主流电池结构的集流方式主要是在单镍针上焊接集流网的焊接工艺，或者经
一体化弯曲集流网实现集流。

这种工艺存在明显不足，一方面该工艺的加工过程
过于繁琐，在制备过程中会增加质量问题发生率，如焊接过程中的质量风险等，这种工艺难以顺应自动化生产要求[1]。

另一方面，这种集流网插入正极期间难以保证集流网不变形，在插入后可能改变传统紧实的正极结构，最终影响了集流效果。

2.锂-亚硫酰氯电池的基本制备工艺
2.1基本制备理念
本文介绍了一种新的锂-亚硫酰氯电池及其制备方法，该工艺下电池制备中的正极为一体化成型中空碳棒，并且该装置在组装期间可以直接进入电池壳体内部并与隔膜接触，促进离子传导；该工艺可充分发挥一体化成型工艺优势，再借助中空碳棒的高强度特征，在装入电池之后不会出现掉颗粒等现象；真空注液工艺下，壳体内抽真空时也不会影响电池正极结构，进而避免因为正极错位所引发的断裂问题；在中空碳棒选择中空结构，使电池电芯中充满游离电解液，确保正极部位能够始终处于浸润状态，实现了电子与离子之间的快速传导，保证了电池的性能。

该锂-亚硫酰氯电池的基本结构如图1所示。

图1锂-亚硫酰氯电池的基本结构
在图1的相关资料中，1代表中空碳棒；2代表集流针；3代表集流环；4代表第一隔膜片；5代表第二隔膜片；6代表第三隔膜片；7代表负极锂；8代表电池壳体；9代表密封盖；10代表正极柱；11代表注液孔；12代表密封钉。

2.2技术要点
为了实现锂-亚硫酰氯电池的设计目标，在本次研究中所采用的重点工艺包括：（1）所选择的电池正极为中空碳棒，这种材料的安装难度低且强度高，可
以解决传统工艺中可能出现的掉颗粒或者掉粉等问题，降低微短路质量缺陷发生率；同时因为中空碳棒使用了一体化结构，该材料在装入壳体后可以保持与电池
隔膜之间的接触效果，并且中空结构的设计方案可以增强电池脉冲能力，在理想
的室温环境下，电池的负压脉冲值被维持在3.05V以上。

（2）所选择的集流针
材料为镍针，且该装置插入方向应与中空碳棒之间保持垂直状态；在锂-亚硫酰
氯电池制备中所选择的集流针数量为4-5根，其中实验结果显示集流针数量为4
根时效果理想，将其一端插入真空棒的端面后，另一端则可以环体固定装置连接，固定连接工艺为点焊。

2.3组装流程
本文所介绍的锂-亚硫酰氯电池组装步骤包括：（1）负极入壳。

将锂带裁切
后将其放置在卷锂棒上，经电机驱动作用可以将其固定在卷钢中，此时锂带的高
度×厚度=25mm×1.8mm。

（2）安装下隔膜片，经裁切机剪出玻璃纤维膜后，将
其压入到钢壳底部位置，此时隔膜片的半径达到了15mm。

（3）在安装第一个隔
膜片时，可先在裁切机上裁剪出一条长度适中的玻璃纤维膜，之后在电机驱动作
用的影响下将该材料卷入到负极钢壳中，维持稳定的卷入速度使材料完全展开，
此时第一隔膜片的长度×宽度为76mm×42mm。

（4）安装中空碳棒。

所使用的中
空碳棒的内径为6mm，外径参数为21mm，碳棒长度34mm；裁剪好后将碳棒插入壳
体中，此时碳棒与负极锂经隔膜分开。

此时在制备中空碳棒时，可准备好聚四氟
乙烯溶液、异丙醇、乙炔黑，并根据0.12:3:1的配比均匀混合后，再在捏合机
中对材料进行加工，经螺杆挤出机连续加工后使其成型，成型后的碳棒经装置裁
切后进入烘烤箱中，连续烘烤6小时后即可获得碳棒[2]。

（5）安装上隔膜片中，可根据加工工艺将其制备成特定的规格后，冲压在中空碳棒的一侧端面上，中空
碳棒上端与负极分隔开。

（6）安装集流针时，可将钢壳固定在夹具上，沿着模
具上的孔洞将其插入四根集流针，该集流针的高度为34mm，集流针的插入深度为25mm。

（7）设置密封盖。

密封盖导流镍带与集流环做点焊连接后，并做压紧密
封，最后用激光焊接方法做封口。

（8）注入电解液。

经全自动化设备注入电解液，如在本文介绍的工艺中使用了四氯铝锂的亚硫酰氯溶液，该溶液的规格为15mol/L。

（9）安装密封钉。

经密封钉将注液孔压实后组装电芯，最后将组装好的材料清洗干净[3]。

3.应用效果评价
从应用效果评估结果可知，本文所介绍的锂-亚硫酰氯电池制备工艺科学有效，该电池的正极为中空碳棒，经过组装后获得的电池有极强的脉冲能力。

同时该电池在组装期间不会出现掉颗粒或者掉粉等质量缺陷，所以与传统电池制备工艺相比，该工艺可以提升组装效率，并且电池在制备之后可以保证安全性，证明本文所介绍的制备工艺科学有效。

在分别对比锂-亚硫酰氯电池与传统电池相比具有明显优势，可以显著提升电池脉冲能力，本文通过对锂-亚硫酰氯电池的性能进行测试，所采取的脉冲测试方法为：在室温条件下，设定背景电流10mA，每隔2min产生250mA/0.1s的脉冲，分别记录锂-亚硫酰氯电池与常规电池的负载电压值水平，最终电池的对比结果如表1所示。

表1锂-亚硫酰氯电池与常规电池的对比结果
锂-亚硫酰氯电池常规电池
对比例1 3.12V 2.97V
对比例2 3.12V 3.02V
对比例3 3.14V 2.97V
从表1的数据可以发现，在采用本文介绍的锂-亚硫酰氯电池具有技术可行性，该工艺的三个对比例显示电池的脉冲能力整体高于常规电池在技术上具有可
行性。

因此可以认为，本文介绍的锂-亚硫酰氯电池制备工艺可以提升脉冲能力，在技术上具有可行性。

结束语：锂-亚硫酰氯电池的工艺条件复杂，本文所介绍的制备工艺在技术
上具有可行性，最终电池的性能检测结果显示，该电池的脉冲能力更强，电池性
能满意，再加之该工艺可以降低电池的制备难度，符合未来各行业的发展需求，
因此值得做进一步推广。

参考文献：
[1]孙祺森,李浩翔,叶雪荣,等.电能表用锂亚硫酰氯电池加速退化试验及可
靠性评价[J].电器与能效管理技术,2021(10):28-32.
[2]李文文,袁瑞铭,周丽霞,等.基于恒定应力实验的锂亚硫酰氯电池失效率[J].电池,2021,51(02):185-188.
[3]李会娜,祝媛,赵瑞瑞,等.智能电表中锂/亚硫酰氯电池寿命预测[J].广东
化工,2020,47(04):47-48+32.。