Princípio de funcionamento da bateria Li-SOCl2

As baterias Li-SOCl2 usam lítio como eletrodo negativo, carbono como eletrodo positivo, uma solução SOCl2 de tetracloroaluminato de lítio anidro (LiAlCl4) como eletrólito e SOCl2 como material ativo do eletrodo positivo. Utilizando feltro de polipropileno ou papel de fibra de vidro como separador, sua tensão de circuito aberto é de 3,65V, e o sistema de bateria pode ser representado pela seguinte fórmula:

Li/LiACl4-SOCl2/C

Eletrodo negativo: 4Li=4Li mais mais 4e

Eletrodo positivo: 2SOCL2 mais 4e=2SO2 mais 4Cl-2SO→←(SO)2(SO)2→←S mais SO2

Resposta geral da bateria:

4Li mais 2SOCl2→ 4LiCl mais S mais SO2SO2 é todo dissolvido em SOCl2, S é precipitado em grandes quantidades e depositado no negro de fumo positivo, LiCl é insolúvel.

Neste tipo de bateria, quando o Li entra em contato com SOCl2, ocorrem as seguintes reações:

8Li mais 4SOCl2→6LiCl mais Li2S2O4 mais S2Cl2 ou 8Li mais 3SOCl2→6LiCl mais Li2SO3 mais 2S

Devido a essa reação, embora o material ativo positivo SOCl2 da bateria Li/SOCl2 envolva firmemente o eletrodo negativo, na verdade não há fenômeno de curto-circuito, porque uma película protetora de LiCl muito fina e densa é formada na superfície do eletrodo negativo ( Filme primário), este filme possui isolamento eletrônico e pode penetrar íons, evitando assim a reação adicional de SOCl2 e lítio externos, tornando o lítio muito estável no eletrólito SOCl2, com o aumento da temperatura ambiente e com o prolongamento do tempo de armazenamento da bateria, o primário o filme se expandirá e engrossará gradualmente para formar o chamado filme secundário, e a bateria terá uma boa vida útil de armazenamento.

Portanto, a bateria Li/SOCl2 tem um fenômeno de histerese de tensão relativamente sério, o que faz com que a tensão geralmente retorne a 95% da tensão de pico em poucos minutos. As baterias Li/SOCl2 armazenadas a 25 graus por dois anos têm uma baixa tensão inicial devido à camada de passivação LiCl formada na superfície do lítio. Se a bateria estiver em curto-circuito ou descarregada repetidamente com uma grande corrente, o filme de LiCl pode ser quebrado e a tensão de trabalho pode ser reduzida. recuperar. Os produtos LiCl (branco) e S (amarelo) foram depositados no negro de fumo do eletrodo positivo, que bloqueou parcialmente os microporos no eletrodo positivo. Por um lado, o eletrodo positivo incha um pouco e, por outro, dificulta a difusão do eletrólito, aumenta a polarização da concentração e faz com que a bateria falhe gradativamente.