★L(fēng)i/SOCl2電池的優(yōu)點(diǎn)

1，比能量很大

由于既是溶劑又是正極活性物質(zhì)，其比能量一般可達(dá)420Wh/Kg，低速率放電時(shí)最高達(dá)650Wh/Kg

2，電壓很高

電池開路電壓為3.65V，以1mA/cm2，放電時(shí)，電壓可保持在3.3V，90%的容量范圍內(nèi)電壓保持不變。

3，比功率大

電池能以10mA/cm2或更高電流密度放電

4，電壓精度高

常溫中等電流密度放電時(shí)放電曲線極為平坦

5，高低溫性能好

一般可在-40—50℃內(nèi)正常工作，甚至在-50—150℃內(nèi)也能工作；-40℃時(shí)的容量約為常溫容量的50%

6，貯存性能好

一般可濕擱置5年或更長(zhǎng)時(shí)間

7，全密封設(shè)計(jì)

8，電池?zé)o內(nèi)壓

開始時(shí)無(wú)內(nèi)壓，直到放電終了時(shí)，才出現(xiàn)一定的壓力

★L(fēng)i/SOCl2電池的缺點(diǎn)

1，電壓滯后

在長(zhǎng)期常溫或常溫貯存后，再以較大電流放電時(shí)，工作電壓急劇下降，然后緩慢回復(fù)到正常

2，安全性問(wèn)題

盡管采取了某些措施，仍有可能在放電態(tài)貯存，高溫放電時(shí)發(fā)生無(wú)法控制的熱量噴發(fā)而發(fā)生爆炸

3，價(jià)格較貴

4，環(huán)境污染

SOCl2吸水后分解成鹽酸和二氧化硫，腐蝕性極強(qiáng)，所以生產(chǎn)地點(diǎn)必須通風(fēng)良好

★SOCl2（ThionylChloride）的性質(zhì)

SOCl2是一種液態(tài)的共價(jià)無(wú)機(jī)化合物，它在電池中既作為正極反應(yīng)物，又作為電解質(zhì)溶液中的溶劑。SOCl2是一種淡黃色至紅色液體，密度1.638，沸點(diǎn)78.8℃，熔點(diǎn)-105℃。能與苯，氯仿，四氯化碳等混溶，在水中分解而成亞硫酸和鹽酸，受熱分解而成為二氧化硫，氯氣和一氧氯化硫，可由二氯化硫與三氧化硫作用而成，常溫下為液態(tài)。

★L(fēng)i/SOCl2電池工作原理

Li/SOCl2電池以鋰為負(fù)極，碳作為正極，無(wú)水四氯鋁酸鋰（LiAlCl4）的SOCl2溶液為電解液，SOCl2又是正極活性物質(zhì)。采用聚丙烯氈或玻璃纖維紙作為隔膜，其開路電壓為3.65V，電池體系可用下式表示：Li/LiACl4-SOCl2/C

負(fù)極：4Li=4Li++4e

正極：2SOCL2+4e=2SO2+4Cl-

2SO→←（SO）2

（SO）2→←S+SO2

電池總反應(yīng)：4Li+2SOCl2→4LiCl+S+SO2

SO2全部溶解于SOCl2中，S大量析出，沉積在正極碳黑中，LiCl是不溶的。

此種電池，Li與SOCl2接觸，即會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

8Li+4SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2

或8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2SO3+2S

正因?yàn)橛羞@種反應(yīng)，雖然Li/SOCl2電池的正極活性物質(zhì)SOCl2緊緊包圍著負(fù)極，但是實(shí)際上并沒有發(fā)生短路現(xiàn)象，這是因?yàn)樨?fù)極表面形成了一層極薄的致密的LiCl保護(hù)膜（一次膜），這層膜具有電子絕緣性，對(duì)離子可以穿透，從而防止了外部的SOCl2與鋰的進(jìn)一步反應(yīng)，使鋰在SOCl2電解液中變得十分穩(wěn)定，隨著環(huán)境溫度的升高和電池貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，一次膜會(huì)逐漸擴(kuò)大變厚形成所謂二次膜，電池也就具有很好的貯存壽命。也因此，使得Li/SOCl2電池有比較嚴(yán)重的電壓滯后現(xiàn)象，這種滯后現(xiàn)象使電壓一般在幾分鐘內(nèi)才能回復(fù)到峰值電壓的95%。25℃下存放兩年后的Li/SOCl2電池，由于鋰表面形成的LiCl鈍化層，初始電壓較低，如電池短路或多次用大電流剎間放電，可以將LiCl膜沖破，使工作電壓恢復(fù)。

產(chǎn)物L(fēng)iCl（白色）及S（黃色）在正極碳黑內(nèi)沉積出來(lái)，部分堵塞了正極內(nèi)的微孔道。一方面使正極有些膨脹，另一方面阻礙了電解質(zhì)的擴(kuò)散，增大了濃差極化，使電池逐漸失效。

★減輕Li/SOCl2電池電壓滯后的材料

Li/SOCl2電池的主要缺點(diǎn)是它的電壓滯后現(xiàn)象。這種現(xiàn)象尤其在高溫貯存之后，再在常溫下使用時(shí)表現(xiàn)更為嚴(yán)重。引起Li/SOCl2電池電壓滯后的原因：

主要是由于在電池體系中使用了四氯鋁鋰（liAlCl4）電解質(zhì)鹽。含有這種鹽的電解質(zhì)溶液與鋰陽(yáng)極能產(chǎn)生自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物為L(zhǎng)iCl，而LiCl一薄膜的形式覆蓋在鋰陽(yáng)極表面上，妨礙了鋰與電解質(zhì)溶液的接觸，最終導(dǎo)致電壓滯后。

解決Li/SOCl2電池電壓滯后的途徑：

加添加劑：如pVC，VC-VDC，SO2，Li2B10Cl10，Li2B10B10；

加入替代liAlCl4的電解質(zhì)鹽：鹵硼酸鹽，LiGaCl4；

利用鋰陽(yáng)極界面作用：如在鋰陽(yáng)極涂聚合物電解質(zhì)涂料；

降低電解質(zhì)鹽的濃度。

★L(fēng)i/SOCl2電池的結(jié)構(gòu)

因?yàn)長(zhǎng)iAlCl4：SOCl2溶液與水的作用十分激烈，甚至十分微量的水也容易與之發(fā)生作用，產(chǎn)生HCl氣體，造成嚴(yán)重腐蝕，電池最終失效。因此，這種電池很少采用扣式結(jié)構(gòu)或半密封的卷邊結(jié)構(gòu)。

此種電池外殼材料一般多用不銹鋼（1Cr18Ni9TI），這是因?yàn)?，在全密封無(wú)水的LiAlCl4：SOCl2電解液中不銹鋼是穩(wěn)定的，聚乙烯，聚丙烯，尼龍等均不能抵擋電解液的腐蝕。

最常用的是金屬/玻璃或金屬/陶瓷絕緣氬弧焊或激光焊接的全密封結(jié)構(gòu)。全密封的結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵有兩個(gè)方面：

1，金屬/玻璃絕緣珠處。一般采用可閥材料作上蓋和注液管，因?yàn)樗鼈兊臒崤蛎浵禂?shù)與玻璃最相近。上蓋內(nèi)玻璃與可閥材料之間的燒結(jié)是一項(xiàng)關(guān)鍵工藝，燒結(jié)之后溫度應(yīng)盡可能地慢慢下降，不然會(huì)造成過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力，使電池在使用或存放一定時(shí)間后突然破裂。

2，激光焊接處。

★L(fēng)i/SOCl2電池種類及其性能

從外形看，主要有圓柱型（包括AA，C，D型），矩形和扁圓形；從放電速率看，主要有低速率電池和高速率電池兩類；從電極結(jié)構(gòu)來(lái)看，有如下三種：

1，碳包式結(jié)構(gòu)

正極做成圓柱形，負(fù)極鋰包在外部

2，卷式電極結(jié)構(gòu)

其正負(fù)極都做成帶狀，故接觸面積比碳包式大得多，總電流輸出較大

3，矩形電極

★L(fēng)i/SOCl2電池生產(chǎn)工藝

1，碳電極制作

將80%乙炔黑和20%的聚四氟乙烯乳液混合，加入乙醇，充分?jǐn)嚢璩筛酄钗?，取出后，在一定溫度下不斷碾壓，做成薄片，再切成所需的尺寸，放上一片帶極耳的鎳?yán)W(wǎng)，加壓，最后放在電熱真空箱中加熱脫水。鎳網(wǎng)作為導(dǎo)電骨架，鎳網(wǎng)和鎳帶極耳之間的形狀對(duì)提高電池電流密度有很大的關(guān)系。在電芯式結(jié)構(gòu)中，這往往不是問(wèn)題，因?yàn)殡娦臼诫姵氐碾娏饕话爿敵鼍淮?，只有在螺旋式高功率Li/SOCl2電池中，這才是必須考慮的一個(gè)問(wèn)題。

2，負(fù)極制作

負(fù)極為鋰箔壓在鎳網(wǎng)上組成，一般負(fù)極極化很小，利用率接近100%。

3，電池隔膜材料

Li/SOCl2電池隔膜絕大部分采用由玻璃纖維絲制作的一種非編織的玻璃纖維膜，厚度為0.1—0.2mm。有機(jī)物隔膜由于在LiAlCl4：SOCl2電解液中不穩(wěn)定而不被使用。

4，電解液的制備

在配制電解液前，原材料都應(yīng)鈍化，SOCl2可以在通風(fēng)良好的環(huán)境里用蒸餾法精制。無(wú)水LiCl經(jīng)真空加熱脫水，無(wú)水AlCl3可用升華法重結(jié)晶以除去其中的雜質(zhì)。

①LiAlCl4的制備

將無(wú)水LiCl和無(wú)水AlCl3在干燥空氣中研碎并充分混合，再在氬氣氣氛里加熱到180℃，此時(shí)，粉末溶成LiAlCl4。冷卻后，在干燥箱內(nèi)粉碎裝瓶備用

②LiAlCl4：SOCl2電解液制備

在干燥氣氛中，往SOCl2溶劑中緩慢加入一定量的LiAlCl4，不斷攪拌，以免放熱太快。溶液倒入容量瓶中，用溶劑洗滌盛電解液容器后，再添入瓶?jī)?nèi)，直到液面與刻度一致。當(dāng)電解液濃度為1.73mol時(shí)，電導(dǎo)率可達(dá)2.04×10-2歐姆-1·厘米-1。為除去與鋰作用的雜質(zhì)，電解液應(yīng)該凈化，處理方法如下：

在玻璃器皿中放入光亮鋰帶和上述電解液后密封，然后在70℃以上溫度加熱相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，讓雜質(zhì)和鋰帶充分作用后，擱置備用。

★L(fēng)i/SOCl2電池的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法

1，環(huán)境試驗(yàn)

以下方法為美國(guó)ECOMSCS-459試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

①機(jī)械振動(dòng)

振動(dòng)頻率從10HZ增加到55HZ，然后再降到10HZ，變化速度為1HZ/min，振幅為0.76mm，電池的橫向和縱向各做一次試驗(yàn)，歷時(shí)95分鐘

②沖擊

以150g的加速度沖擊6毫秒，在電池的橫向和縱向進(jìn)行

③熱沖擊

電池從室溫起半小時(shí)內(nèi)降到-40℃，恒溫1.5小時(shí)后，突然升到70℃，再恒溫2小時(shí)，再突然降到-40℃，如此重負(fù)四次，回升到室溫。

④加壓

將電池置于壓力為4個(gè)大氣壓的容器中進(jìn)行試驗(yàn)，歷時(shí)12小時(shí)，并測(cè)定開路電壓的變化，之后以60mA放電（D型），記錄試驗(yàn)前后重量和體積的變化

⑤標(biāo)高試驗(yàn)

將電池置于真空容器中，模擬1500米高處的空氣壓力，測(cè)定開路電壓。結(jié)束后，以60mA放電（D型），記錄試驗(yàn)前后重量和體積變化

⑥碰撞

在電池的縱向和橫向各給14000g的撞擊（AA型）。

電池經(jīng)過(guò)以上考核后，應(yīng)無(wú)開路電壓變化，無(wú)超出規(guī)定的電壓滯后，無(wú)容量的明顯損失，無(wú)泄漏和重量改變等

2，安全試驗(yàn)

以下方法為美國(guó)ECOMSCS-459試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

①貫穿試驗(yàn)

對(duì)全容量和放電態(tài)的D型電池，在25℃相對(duì)濕度70%的條件下，將一個(gè)直徑為3.2mm的釘子從橫向貫穿電池，在24小時(shí)內(nèi)觀察變化，應(yīng)無(wú)膨脹和嚴(yán)重泄漏

②壓力試驗(yàn)

在電池的橫向施加壓力，當(dāng)壓縮30%直徑的距離時(shí)出現(xiàn)短路，但無(wú)爆炸和泄漏

③25℃時(shí)的短路試驗(yàn)

在電池兩極焊上鎳質(zhì)極耳，有效電阻于0.005歐，短路24小時(shí)，最大短路電流為6.5A（D型），底部和蓋子上出現(xiàn)少許膨脹，但是，電池重量和直徑不應(yīng)變化，也無(wú)泄漏現(xiàn)象

④降低負(fù)荷電阻試驗(yàn)

D型電池開始時(shí)以50mA放電，以后逐漸減少外電阻到短路，應(yīng)無(wú)膨脹和電解液的泄漏

⑤強(qiáng)迫放電試驗(yàn)

D型電池以60mA放電到2.0V終止電壓后，再用500mA電流強(qiáng)迫通過(guò)12小時(shí)，開始時(shí)，電池電壓立即反極，以后穩(wěn)定在-0.6V，電池的溫度約為70℃，但不應(yīng)泄漏，無(wú)體積或重量變化

⑥電爐加熱試驗(yàn)

將電池垂直或橫放在電爐上，電爐從室溫升到250℃，記錄開路電壓，電爐和電池上部溫度，電池底部和上蓋出現(xiàn)膨脹，應(yīng)無(wú)泄漏

⑦放電電池的充電

D型電池以60mA放到終止電壓，然后以500mA充電12小時(shí)，開路電壓升到5.0V，后平穩(wěn)在3.7V，電池溫度升到53℃。但應(yīng)無(wú)重量和體積變化，也無(wú)泄漏

⑧新電池的充電

D型電池以500mA充電12小時(shí)，初期電壓升到4.0V，以后保持不變。電池最高溫度升到622.0V，但應(yīng)無(wú)重量和體積變化，挖泄漏