BCX電池的性能和機(jī)理研究.pdf

1、Li/SOCl2電池以其高比能量、既平穩(wěn)又高的工作電壓、寬的工作溫度范圍以及較長(zhǎng)的貯存壽命等優(yōu)點(diǎn)，近些年來(lái)受到廣泛的關(guān)注和研究。但是其存在的電壓滯后和安全問(wèn)題限制了電池的廣泛應(yīng)用。BCX電池是電解液中添加了BrCl的Li/SOCl2電池，它被認(rèn)為是改善或解決Li/SOCl2電池電壓滯后和安全問(wèn)題以及提高輸出能力的切實(shí)、有效的辦法。BCX電池的特點(diǎn)是工作電壓高(比一般Li/SOCl2電池高約0.2～0.3V)、低溫性能好、高速率放電能力強(qiáng)

2、、電壓滯后小，尤其是安全性能得到明顯改善。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于BCX電池的研究較少，特別是國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)報(bào)道。本文就添加BrCl后對(duì)Li/SOCl2電池性能和機(jī)理的改變展開(kāi)了研究，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果包括下述幾個(gè)方面： 有關(guān)BCX電池陰陽(yáng)極反應(yīng)機(jī)理的交流阻抗譜研究，在國(guó)內(nèi)外較少報(bào)道。本文通過(guò)交流阻抗譜對(duì)BCX電池和Li/SOCl2電池在貯存過(guò)程和放電過(guò)程中的電極阻抗變化進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)，鋰電極的阻抗值隨貯存時(shí)間的增加而增大，但是BrCl的

3、添加使得鋰電極的阻抗值增大幅度變得緩慢，降低了鋰電極的阻抗值；兩種碳電極的阻抗值均隨貯存時(shí)間的增加而增大，但玻碳電極的表面光滑，生成的表面膜層比較致密，阻抗值較大，而多孔碳電極的多孔性使得電極表面積大大增大，電極表面阻抗值比較??；BCX電池的阻抗值比Li/SOCl2電池的阻抗值小得多，說(shuō)明BCX電池具有較小的反應(yīng)阻力；BCX電池中多孔碳電極的電極/電解液界面反應(yīng)電阻R2值比Li/SOCl2電池的小，說(shuō)明BCX電池具有較小的界面反應(yīng)電阻，

4、這有利于電池的放電；在放電過(guò)程中，多孔碳電極的表面膜層阻抗值隨著放電過(guò)程的進(jìn)行逐漸增加，而鋰電極阻抗值則在放電初期迅速減小，之后，隨著放電程度的加深而緩慢增加。 循環(huán)伏安法(CV)是一種可反向的電勢(shì)掃描技術(shù)。本文利用循環(huán)伏安法對(duì)電池的電極過(guò)程進(jìn)行了分析，從掃描速率和峰電流以及峰電勢(shì)的關(guān)系判斷了電極反應(yīng)的不可逆性；研究了不同體系的循環(huán)伏安曲線。具體結(jié)果為：電池中的反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，峰電位隨掃描速度的增加略有負(fù)移，峰電流Ip隨掃描速

5、度v的增加而增加，并且Ip和v1/2基本呈線性關(guān)系；掃描次數(shù)增加時(shí)電極表面逐漸被生成的產(chǎn)物鈍化，峰電流隨掃描次數(shù)的增加而降低，4.9V電位下極化則可以部分除去電極表面的反應(yīng)物，使電極恢復(fù)活性；在LiAlCl4/SOCl2電解液中，CV掃描在2.65V出現(xiàn)SOCl2的還原峰，向電解液中加入BrCl后，在3.3V和3.1V出現(xiàn)兩個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)于Cl2和Br2的還原，并且Cl2峰的峰值大于Br2峰的峰值；當(dāng)電解液中添加劑BrCl、Cl2和Br

6、2的濃度增加時(shí)，與加入物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的峰電流隨著濃度的增加而增大，而SOCl2的還原峰則由于電極表面被鈍化而逐漸減小，直至消失。 放電性能和安全性能是制約化學(xué)電源最后能否實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵因素，尤其是電池的安全性能，在本實(shí)驗(yàn)中，研究了BrCl作為L(zhǎng)i/SOCl2電池電解液中的添加劑對(duì)電池放電性能和安全性能的影響。電解液中Cl2、Br2和BrCl的加入均提高了電池的開(kāi)路電壓和工作電壓，并使電池在放電過(guò)程中出現(xiàn)高電位平臺(tái)；電池加BrCl后，