[发明专利]一种锂铁电池用碘化锂有机电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂电池领域，特别是涉及了一种碘化锂有机电解液及其制备方法，该碘化锂有机电解液主要用于锂铁电池(Li/FeS₂)。

背景技术

随着电子信息技术的不断进步，消费电子产品不断向多样化、小型化、高功率化的趋势发展，对电池各方面的性能要求也在快速提升，要求电池能量密度大、功率密度高、价格适宜、使用方便、自放电率低、储存寿命长，特别是对电池的能量密度和功率密度提出了越来越高的要求。

二次电池因能充电反复利用得到了快速发展，但因其一次容量低、自放电率较高、存放时间短、安全性能差、使用后需充电、型号未标准化通用性差等原因无法替代一次电池，而一次电池因其一次容量高、自放电率极低(可常温存放5～10年)、放电平缓、型号标准化通用性好等优点，在近几年因市场需求不断增大得到了飞速发展，在21世纪的电池市场中仍将占有主导地位。

常用的碱锰电池由于自身能量体系性能所限，其在大电流下放电时间短容量偏低；锌镍电池搁置时间稍长电池容量即明显下降，电池重量大能量密度较低；两者越来越不适应不断提高的市场需求。使用有机电解液的锂一次电池具有较高的能量密度和功率密度，是近年一次电池中增长最快的种类，锂一次电池分为高压和低压两种，开路电压≥3.0V为高压锂电池，其代表为锂锰电池(Li-MnO₂)、锂氟电池(Li-CF_x)、锂亚电池(Li-SOCl₂)；开路电压≤3.0V为低压锂电池，其代表为锂铁电池(Li-FeS₂)，其工作电压为1.5V。由于锂铁电池工作电压与应用最广泛的碱锰、镍氢、碳性、锌银电池均为1.5V，可以在无须更改现有电路及终端设计的情况下，零成本替代上述电池。

以数码相机为例，普通碱锰电池或锌镍电池是不适合的，或者说是非常浪费的，普通碱锰电池在1A放电电流下放电容量为300mAh，连续闪光拍照张数仅为280张(使用柯达C743数码相机)，锌镍电池的连续拍照张数500张左右，而锂铁电池在1A放电电流下放电容量高达2400mAh，可连续拍照达2600张，且同型号锂铁电池重量仅为碱锰电池的二分之一，锌镍电池的三分之一。普通碱锰电池采用水系电解液，由于水的凝固点为0℃，在-10～-40℃的低温环境下电池性能将迅速降低甚至完全不可用，锂铁电池采用的有机体系电解液溶剂的熔点通常在-50℃以下，实际测试的锂铁电池在-10～-40℃的低温环境下的放电性能要远远好于碱锰电池。

锂铁电池的正极为二硫化亚铁(FeS₂)，负极为金属锂(Li)，电池的放电反应机理是FeS₂+4Li→2Li+Li₂FeS₂→Fe+2Li₂S，FeS₂的理论克容量为890mAh/g，Li的理论克容量为3800mAh/g，其理论比能量高达1323Wh/kg，而常用的锂锰、碱锰、锌氧化银等其它一次性电池的理论比能量仅为200～500Wh/kg。因此，锂铁电池与锂锰、碱锰、锌氧化银等其它一次性电池相比具有非常大的优势，是未来将快速发展的新型一次性电池。

锂铁电池电解液主要由电解质盐和溶剂组成，电解质盐是电解液的核心，其好坏直接影响到电池的容量、功率、使用寿命等主要性能，电解质锂盐应满足以下条件，1)电解质盐与电极正负极材料、活性反应物质、溶剂不发生化学反应，有较宽的电化学窗口；2)在有机溶剂中溶解度高，容易解离，电导率高；3)电解质盐热稳定好，在电池使用高低温环境下不分解不反应，满足安全性要求。