[發(fā)明專利]一種鋰鐵電池用碘化鋰有機電解液及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210122118.2
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN103378370A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 熊鯤;林虎群;袁翔云;朱慧;舒亞飛
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0569
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池領(lǐng)域，特別是涉及了一種碘化鋰有機電解液及其制備方法，該碘化鋰有機電解液主要用于鋰鐵電池(Li/FeS₂)。

背景技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的不斷進步，消費電子產(chǎn)品不斷向多樣化、小型化、高功率化的趨勢發(fā)展，對電池各方面的性能要求也在快速提升，要求電池能量密度大、功率密度高、價格適宜、使用方便、自放電率低、儲存壽命長，特別是對電池的能量密度和功率密度提出了越來越高的要求。

二次電池因能充電反復利用得到了快速發(fā)展，但因其一次容量低、自放電率較高、存放時間短、安全性能差、使用后需充電、型號未標準化通用性差等原因無法替代一次電池，而一次電池因其一次容量高、自放電率極低(可常溫存放5～10年)、放電平緩、型號標準化通用性好等優(yōu)點，在近幾年因市場需求不斷增大得到了飛速發(fā)展，在21世紀的電池市場中仍將占有主導地位。

常用的堿錳電池由于自身能量體系性能所限，其在大電流下放電時間短容量偏低；鋅鎳電池擱置時間稍長電池容量即明顯下降，電池重量大能量密度較低；兩者越來越不適應不斷提高的市場需求。使用有機電解液的鋰一次電池具有較高的能量密度和功率密度，是近年一次電池中增長最快的種類，鋰一次電池分為高壓和低壓兩種，開路電壓≥3.0V為高壓鋰電池，其代表為鋰錳電池(Li-MnO₂)、鋰氟電池(Li-CF_x)、鋰亞電池(Li-SOCl₂)；開路電壓≤3.0V為低壓鋰電池，其代表為鋰鐵電池(Li-FeS₂)，其工作電壓為1.5V。由于鋰鐵電池工作電壓與應用最廣泛的堿錳、鎳氫、碳性、鋅銀電池均為1.5V，可以在無須更改現(xiàn)有電路及終端設計的情況下，零成本替代上述電池。

以數(shù)碼相機為例，普通堿錳電池或鋅鎳電池是不適合的，或者說是非常浪費的，普通堿錳電池在1A放電電流下放電容量為300mAh，連續(xù)閃光拍照張數(shù)僅為280張(使用柯達C743數(shù)碼相機)，鋅鎳電池的連續(xù)拍照張數(shù)500張左右，而鋰鐵電池在1A放電電流下放電容量高達2400mAh，可連續(xù)拍照達2600張，且同型號鋰鐵電池重量僅為堿錳電池的二分之一，鋅鎳電池的三分之一。普通堿錳電池采用水系電解液，由于水的凝固點為0℃，在-10～-40℃的低溫環(huán)境下電池性能將迅速降低甚至完全不可用，鋰鐵電池采用的有機體系電解液溶劑的熔點通常在-50℃以下，實際測試的鋰鐵電池在-10～-40℃的低溫環(huán)境下的放電性能要遠遠好于堿錳電池。

鋰鐵電池的正極為二硫化亞鐵(FeS₂)，負極為金屬鋰(Li)，電池的放電反應機理是FeS₂+4Li→2Li+Li₂FeS₂→Fe+2Li₂S，F(xiàn)eS₂的理論克容量為890mAh/g，Li的理論克容量為3800mAh/g，其理論比能量高達1323Wh/kg，而常用的鋰錳、堿錳、鋅氧化銀等其它一次性電池的理論比能量僅為200～500Wh/kg。因此，鋰鐵電池與鋰錳、堿錳、鋅氧化銀等其它一次性電池相比具有非常大的優(yōu)勢，是未來將快速發(fā)展的新型一次性電池。

鋰鐵電池電解液主要由電解質(zhì)鹽和溶劑組成，電解質(zhì)鹽是電解液的核心，其好壞直接影響到電池的容量、功率、使用壽命等主要性能，電解質(zhì)鋰鹽應滿足以下條件，1)電解質(zhì)鹽與電極正負極材料、活性反應物質(zhì)、溶劑不發(fā)生化學反應，有較寬的電化學窗口；2)在有機溶劑中溶解度高，容易解離，電導率高；3)電解質(zhì)鹽熱穩(wěn)定好，在電池使用高低溫環(huán)境下不分解不反應，滿足安全性要求。