Li/(MnO2+CFx)电池放电发热的研究

牛长冬， 陈雪梅， 王兴贺， 孟宪玲

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

Li/MnO2电池工作电压高、在宽泛的温度范围内性能良好、贮存寿命长、无明显电压滞后等优点，但是理论比能量仅为Li/CFx电池的一半；而Li/CFx电池却有放电电压滞后、电池膨胀、在高比功率放电中发热严重等缺点[1]。日本Hidekazu TOUHARA提出Li/CFx电池放电反应机理[2]是溶剂PC参与电池反应，总反应ΔG=-410 kJ/mol，电动势=4.5 V，其中电化学反应 ΔG=-278 kJ/mol，电动势 =3.2 V；分解反应ΔG=-47 kJ/mol，反溶剂化ΔG=-85 kJ/mol，解释了Li/CFx电池电压滞后、电池发热情况。美国Sheng S.Zhang监测了Li/CFx电池的电极变化过程，构建了反应模型[3]。

为了平衡两种电池的优缺点，制备了Li/(MnO2+CFx)电池，该电池放电比能量随CFx的比例的增加而增加，可随使用领域的要求而变化[4-6]。但是Li/(MnO2+CFx)电池放电依然会发热，还是有很大的安全隐患。本文通过对不同正极配比的Li/(MnO2+CFx)电池的放电温升进行测试，了解不同CFx含量与电池温度升高的关系，了解产热规律，计算不同CFx含量的大组合电池全容量放电时的发热功率，为Li/(MnO2+CFx)电池散热设计提供参考数据。

1 实验

将电解MnO2、CFx、导电剂、粘结剂按一定的比例进行混合，烘干后辊压在金属拉网上，再烘干后制成正极。负极采用锂箔，隔膜采用PP膜和PP/PE/PP复合膜，进行叠片式装配成极板组。软包装电池制作时，将正极导耳和负极导耳焊接带胶极耳，再用铝塑膜封装极板组。金属外壳包装电池制作时，将正极导耳和负极导耳分别焊接在外壳极耳上，焊接封装极板组。注液，电解液采用1 mol LiClO4/(PC+DME)(体积比为1∶1)。注液陈化后密封。电池比热容值Cp、放电绝热温升测量使用ARC安全分析系统测试。……