Werkingsprincipe van Li-SOCl2 batterij

Li-SOCl2-batterijen gebruiken lithium als negatieve elektrode, koolstof als positieve elektrode, een SOCl2-oplossing van watervrij lithiumtetrachloordiuminaat (LiAlCl4) als elektrolyt en SOCl2 als het actieve materiaal met positieve elektrode. Met behulp van polypropyleen vilt of glasvezelpapier als afscheider, is de open circuitspanning 3,65 V en kan het batterijsysteem worden weergegeven door de volgende formule:

li/liacl4-socl2/c

Negatieve elektrode: 4Li=4Li++4e

Positieve elektrode: 2SOCL2+4e=2SO2+4Cl-2SO→←(SO)2(SO)2→←S+SO2

Totale batterijrespons:

4Li+2SOCl2→ 4LiCl+S+SO2SO2 is allemaal opgelost in SOCl2, S wordt in grote hoeveelheden neergeslagen en afgezet in de positieve carbon black, LiCl is onoplosbaar.

In dit soort batterij, wanneer Li contact opneemt met SOCl2, zullen de volgende reacties optreden:

8Li+4SOCl2→6LiCl+Li2S2O4+S2Cl2 of 8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2SO3+2S

Vanwege deze reactie, hoewel het positieve actieve materiaal SOCl2 van de Li / SOCl2-batterij de negatieve elektrode strak omringt, is er eigenlijk geen kortsluitingsfenomeen, omdat een zeer dunne en dichte LiCl-beschermende film wordt gevormd op het oppervlak van de negatieve elektrode ( primaire film), deze film heeft elektronische isolatie en kan ionen binnendringen, waardoor de verdere reactie van externe SOCl2 en lithium wordt voorkomen, waardoor lithium zeer stabiel wordt in SOCl2-elektrolyt, met de toename van de omgevingstemperatuur en met de verlenging van de batterijopslagtijd, zal de primaire film geleidelijk uitzetten en verdikken om de zogenaamde secundaire film te vormen, en de batterij zal een goede levensduur hebben.

Daarom heeft de Li/SOCl2-batterij een relatief ernstig spanningshysteresefenomeen, waardoor de spanning over het algemeen binnen enkele minuten terugkeert naar 95% van de piekspanning. Li/SOCl2-batterijen die twee jaar bij 25°C zijn opgeslagen, hebben een lage beginspanning als gevolg van de LiCl-passiveringslaag die op het lithiumoppervlak wordt gevormd. Als de batterij kortgesloten is of herhaaldelijk wordt ontladen met een grote stroom, kan de LiCl-film worden verbroken en kan de werkspanning worden verlaagd. herstellen. De producten LiCl (wit) en S (geel) werden afgezet in het roet van de positieve elektrode, die de microporiën in de positieve elektrode gedeeltelijk blokkeerde. Aan de ene kant zwelt de positieve elektrode een beetje op en aan de andere kant belemmert het de diffusie van het elektrolyt, verhoogt het de concentratiepolarisatie en zorgt het ervoor dat de batterij geleidelijk uitvalt.