[发明专利]一种用于锂‑二硫化亚铁电池的电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂一次电池技术领域，涉及用于锂-二硫化亚铁电池的电解液，具体涉及一种一步法合成用于锂-二硫化亚铁电池的电解液的制备方法。

背景技术

锂一次电池按开路电压分为高压和低压两类电池，开路电压≥3.0V为高压锂一次电池，如锂-亚硫酰氯(Li/SOCl₂)电池、锂-二氧化锰(Li/MnO₂)电池和锂-氟化碳锂(Li/CF_X)电池；开路电压＜3.0V为低压锂一次电池，如锂-二硫化亚铁(Li/FeS₂)电池。

由于Li/FeS₂电池为低压锂一次电池，其工作电压平台为1.5V，因此与相同尺寸的碱锰(Zn/MnO₂)电池、镍氢电池、碳性电池或锌银电池具有互换性。但Li/FeS₂电池具有更多优异的性能：Li/FeS₂电池具有更高的质量比能量，AA型Li/FeS₂电池的质量比能量达310W.h/kg，而相同尺寸的碱锰(Zn/MnO₂)电池、镍氢电池、碳性电池或锌银电池的质量比能量仅为55～154W.h/kg；Li/FeS₂电池的低温性能较普通Zn/MnO₂电池更优，Zn/MnO₂电池因采用水系电解液致使合适的使用场合为0℃以上，而Li/FeS₂电池采用有机电解液，在-40℃的条件下依然可以正常工作。因此，Li/FeS₂电池更具有市场前景。

由于Li/FeS2电池负极为锂或锂合金，水份会破坏负极表面的SEI膜(全称：固体电解质界面膜)，影响电池的电性能和储存寿命，故需严格控制各部分的水份。其中，电解液中的水份较难控制，如电解液的溶剂乙二醇二甲醚(DME)、1，3-二氧戊环(DOL)可以通过分子筛除水将水份控制在不超过10ppm，但电解液中的盐(主要为无水碘化锂)的水份却较难除去。

目前，制备无水碘化锂(LiI)一般分为两步：第一步合成含结晶水的碘化锂(LiI.xH₂O，其中x的值为0.2～3)，第二步除去LiI.xH₂O的结晶水。公布号为CN103137981A的中国发明专利首先以单质碘、铁粉、氢氧化锂为原料，制备了含结晶水的碘化锂固体，然后将含结晶水的碘化锂固体溶于有机溶剂，再在催化还原电极和金属锂电极作用下进行电化学电解，电解结束后过滤，滤液除去有机溶剂得到无水碘化锂。公开号为CN101565192A的中国发明专利中提到将碘化锂溶液脱水至含有0.5～1个结晶水的碘化锂粉末，然后再经真空加热脱水处理，即得到无水碘化锂。

而由于LiI.xH₂O在高温条件下极易发生水解、氧化等反应生成氢氧化锂、碘单质、氢碘酸等杂质，使得用两步法(第一步制备LiI.xH₂O，第二步除结晶水)制备的无水碘化锂产品存在纯度低、收率低，加之制备的无水LiI还含有微量水等缺点。无水LiI纯度低和水份高的缺点直接影响Li/FeS₂电池的电性能，更严重会造成制作的电池报废；而无水LiI的收率低导致配制的电解液成本更高。

目前，Li/FeS₂电池电解液的配制方法分为两步：第一步，将无水溶剂按比例混合均匀；第二步，将一定量制备或购买的无水碘化锂加入溶剂中混合均匀，即得Li/FeS₂电池电解液。该配制方法存在的问题为：一是制备或购买无水碘化锂价格昂贵；二是该方法分为二步导致配制过程易引入水分或新的杂质。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种用于锂-二硫化亚铁电池的电解液的制备方法，该制备方法采用一步法合成电解液，整个过程不引进水分，成本较低，所制成的锂-二硫化亚铁电池性能良好。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于锂-二硫化亚铁电池的电解液的制备方法，包括如下步骤：在惰性气氛中，在40～70℃下，将无水三碘化铝加入有机溶剂中搅拌0.5～2小时，然后加入无水氢氧化锂，搅拌反应6～8小时，离心、过滤即得所述用于锂-二硫化亚铁电池的电解液。

在上述制备方法中，所进行的反应的方程式为：

AlI₃+3LiOH＝3LiI+Al(OH)₃↓