一種用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰一次電池技術領域，涉及用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液，具體 涉及一種一步法合成用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法。
【背景技術】
[0002] 鋰一次電池按開路電壓分為高壓和低壓兩類電池，開路電壓多3. OV為高壓鋰一 次電池，如鋰-亞硫酰氯（Li/S0Cl2)電池、鋰-二氧化錳（Li/Mn02)電池和鋰-氟化碳鋰 (Li/CFX)電池；開路電壓<3. OV為低壓鋰一次電池，如鋰-二硫化亞鐵（Li/FeS2)電池。
[0003] 由于Li/FeS2%池為低壓鋰一次電池，其工作電壓平臺為I. 5V，因此與相同尺寸 的堿錳（Ζη/Μη02)電池、鎳氫電池、碳性電池或鋅銀電池具有互換性。但Li/FeS2i池具有 更多優(yōu)異的性能：Li/FeS2i池具有更高的質(zhì)量比能量，AA型Li/FeS 2電池的質(zhì)量比能量 達310W. h/kg，而相同尺寸的堿錳（Ζη/Μη02)電池、鎳氫電池、碳性電池或鋅銀電池的質(zhì)量 比能量僅為55~154W. h/kg ;Li/FeS#池的低溫性能較普通Zn/MnO 2電池更優(yōu)，Zn/MnO 2電池因采用水系電解液致使合適的使用場合為〇°C以上，而Li/FeS2i池采用有機電解液， 在_40°C的條件下依然可以正常工作。因此，Li/FeS2i池更具有市場前景。
[0004] 由于Li/FeS2電池負極為鋰或鋰合金，水份會破壞負極表面的SEI膜（全稱：固體 電解質(zhì)界面膜），影響電池的電性能和儲存壽命，故需嚴格控制各部分的水份。其中，電解液 中的水份較難控制，如電解液的溶劑乙二醇二甲醚（DME)、1，3-二氧戊環(huán)（DOL)可以通過分 子篩除水將水份控制在不超過lOppm，但電解液中的鹽（主要為無水碘化鋰）的水份卻較難 除去。
[0005] 目前，制備無水碘化鋰（LiI) 一般分為兩步：第一步合成含結晶水的碘化鋰（LiI. χΗ20,其中X的值為0. 2~3)，第二步除去LiI. XH2O的結晶水。公布號為CN103137981A的 中國發(fā)明專利首先以單質(zhì)碘、鐵粉、氫氧化鋰為原料，制備了含結晶水的碘化鋰固體，然后 將含結晶水的碘化鋰固體溶于有機溶劑，再在催化還原電極和金屬鋰電極作用下進行電化 學電解，電解結束后過濾，濾液除去有機溶劑得到無水碘化鋰。公開號為CN101565192A的 中國發(fā)明專利中提到將碘化鋰溶液脫水至含有〇. 5~1個結晶水的碘化鋰粉末，然后再經(jīng) 真空加熱脫水處理，即得到無水碘化鋰。
[0006] 而由于LiI. XH2O在高溫條件下極易發(fā)生水解、氧化等反應生成氫氧化鋰、碘單質(zhì)、 氫碘酸等雜質(zhì)，使得用兩步法（第一步制備LiLxH2O,第二步除結晶水）制備的無水碘化鋰 產(chǎn)品存在純度低、收率低，加之制備的無水LiI還含有微量水等缺點。無水LiI純度低和水 份高的缺點直接影響Li/FeS2電池的電性能，更嚴重會造成制作的電池報廢；而無水LiI的 收率低導致配制的電解液成本更高。
[0007] 目前，Li/FeS2電池電解液的配制方法分為兩步：第一步，將無水溶劑按比例混合 均勻；第二步，將一定量制備或購買的無水碘化鋰加入溶劑中混合均勻，即得1^作以2電池 電解液。該配制方法存在的問題為：一是制備或購買無水碘化鋰價格昂貴；二是該方法分 為二步導致配制過程易引入水分或新的雜質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋰-二硫化亞 鐵電池的電解液的制備方法，該制備方法采用一步法合成電解液，整個過程不引進水分，成 本較低，所制成的鋰-二硫化亞鐵電池性能良好。
[0009] 本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：
[0010] -種用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法，包括如下步驟：在惰性氣氛 中，在40~70°C下，將無水三碘化鋁加入有機溶劑中攪拌0. 5~2小時，然后加入無水氫氧 化鋰，攪拌反應6~8小時，離心、過濾即得所述用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液。
[0011] 在上述制備方法中，所進行的反應的方程式為：
[0012] AlI3+3Li0H = 3LiI+Al (OH)3 I
[0013] 為了使反應方程式向著生成碘化鋰（LiI)的方向進行，無水氫氧化鋰采用過量投 加的方式。
[0014] 優(yōu)選的，所述無水三碘化鋁與無水氫氧化鋰的摩爾比為1: (3. 6~10);
[0015] 更優(yōu)選的，所述無水三碘化鋁與無水氫氧化鋰的摩爾比為1:6。
[0016] 所述惰性氣氛的惰性氣體為氮氣或氬氣中的一種；
[0017] 為使制備過程中不引入雜質(zhì)及水分，所述惰性氣氛的氣體純度為多99. 99% ;所述 惰性氣氛的水分含量< lOppm，氧氣含量< 5ppm。
[0018] 為盡量減少所制備的電解液中的水分，所述有機溶劑在使用前進行脫水處理。
[0019] 優(yōu)選的，經(jīng)脫水處理后的有機溶劑的水含量< IOppm ;優(yōu)選采用分子篩對所述有 機溶劑進行脫水處理。
[0020] 優(yōu)選的，所述有機溶劑為乙二醇二甲醚和1，3_二氧戊環(huán)的混合溶劑；更優(yōu)選的， 所述有機溶劑為由25~45wt %的乙二醇二甲醚與55~75wt %的1，3-二氧戊環(huán)組成的混 合溶劑。
[0021] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果：
[0022] 1、本發(fā)明采用一步法合成用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液，減少工藝流程，避 免了新雜質(zhì)的引入，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0023] 2、本發(fā)明整個過程不引進水分，合成的碘化鋰不含結晶水，避免了除碘化鋰中結 晶水的復雜工藝，降低了生產(chǎn)成本，測試結果表明所制備的電解液制成鋰-二硫化亞鐵電 池性能良好。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 [0025] 實施例1
[0026] 一種用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法，包括如下步驟：
[0027] 在純度彡99. 99%的氮氣為惰性氣體、氧含量為0. 5ppm、水分含量I. 5ppm氛圍的 手套箱中，在40°C條件下，將0. 5mol無水三碘化鋁加入IL的乙二醇二甲醚與1，3-二氧戊 環(huán)的混合溶液中攪拌2小時；然后加入I. Smol無水氫氧化鋰攪拌反應8小時，離心、過濾即 得所述用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液；
[0028] 其中，所述混合溶液中乙二醇二甲醚占25wt%，l，3_二氧戊環(huán)占75wt%，混合溶 液使用前均經(jīng)分子篩脫水至水含量< lOppm。
[0029] 對所制得的電解液進行測試，其水含量為17. 4ppm，25±2°C的電導率為2. 37ms/ cm 〇
[0030] 實施例2
[0031] 一種用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法，包括如下步驟：
[0032] 在純度多99. 99 %的氬氣為惰性氣體、氧含量為0. 5ppm、水分含量IOppm氛圍的手 套箱中，在40°C條件下，將Imol無水三碘化鋁加入IL的乙二醇二甲醚與1，3-二氧戊環(huán)的 混合溶液中攪拌2小時；然后加入3. 6mol無水氫氧化鋰攪拌反應8小時，離心、過濾即得所 述用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液；
[0033] 其中，所述混合溶液中乙二醇二甲醚占25wt%，l，3_二氧戊環(huán)占75wt%，混合溶 液使用前均經(jīng)分子篩脫水至水含量< lOppm。
[0034] 對所制得的電解液進行測試，其水含量為22. 2ppm，25 ±2 °C的電導率為7. 5ms/ cm 〇
[0035] 實施例3
[0036] 一種用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法，包括如下步驟：
[0037] 在純度彡99. 99%的氮氣為惰性氣體、氧含量為0· 5ppm、水分含量L 5ppm氛圍的 手套箱中，在40°C條件下，將Imol無水三碘化鋁加入IL的乙二醇二甲醚與1，3-二氧戊環(huán) 的混合溶液中攪拌2小時；然后加入3. 6mol無水氫氧化鋰攪拌反應8小時，離心、過濾即得 所述用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液；
[0038] 其中，所述混合溶液中乙二醇二甲醚占25wt%，l，3_二氧戊環(huán)占75wt%，混合溶 液使用前均經(jīng)分子篩脫水至水含量< lOppm。
[0039] 對所制得的電解液進行測試，其水含量為23. 8ppm，25 ±2 °C的電導率為7. 8ms/ cm 〇
[0040] 實施例4
[0041] 一種用于鋰-二硫化亞鐵電池的電解液的制備方法，包括如下步驟：
[0042] 在純度彡99. 99%的氮氣為惰性氣體、氧含量為0· 5ppm、水分含量L 5ppm氛圍的 手套箱中，在40°C條件下，將Imol無水三碘化鋁加入IL的乙二醇二甲醚與