一種鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰亞硫酰氯電池是以金屬鋰為負(fù)極，液態(tài)亞硫酰氯為正極活性物質(zhì)，并以多孔 炭為正極集流體的電化學(xué)體系電源。其中，S0C1 2既為反應(yīng)物質(zhì)又為非水無機溶劑，溶解 LiAlCl4等添加劑后的溶液為無機電解液，該體系電池是近年發(fā)展起來的新型高能化學(xué)電 源?？偡磻?yīng)機理為：4Li+2SOCl 2- 4LiCl+S+S02，硫和二氧化硫溶解在過量的亞硫酰氯電解 液中，而且在放電期間，由于產(chǎn)生二氧化硫，會有一定程度的壓力產(chǎn)生。在貯存期間，鋰負(fù) 極一經(jīng)與電解質(zhì)接觸，就與亞硫酰氯電解質(zhì)反應(yīng)生成LiCl，鋰負(fù)極即受到在其上面形成的 LiCl膜的保護(hù)。這一鈍化膜有益于延長電池的貯存壽命，但在放電開始時會引起電壓滯后， 在高溫下長期貯存后的電池，在低溫環(huán)境下放電，其電壓滯后現(xiàn)象尤其明顯。
[0003] 申請?zhí)枮?00410061326. 1的中國發(fā)明專利申請中公開了一種鋰亞硫酰氯電池用 電解液的制備方法，將30(：12精餾提純、加入LiAlCl 4和金屬鋰、加熱回流提純、通入502、過 濾得到電解液。該方法操作步驟多容易造成電解液吸潮；使用的鋰片量大使成本高且制備 過程十分不安全；通入二氧化硫時間長，效率低且易造成浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種步驟簡單、鋰片消耗量 低、電壓滯后性能改善的鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，步驟 為：
[0006] a.在露點溫度低于-35°c的干燥環(huán)境下，取鋰鹽LiAlCl4置于干燥容器內(nèi)；
[0007] b.向鋰鹽LiAlCl4中通入S02氣體，通完S0 2后靜置5-10h ;
[0008] c.將精餾提純過的S0C12加入到通完SO 2后的鋰鹽產(chǎn)物中，再加入鋰片，制得電解 液。
[0009] 優(yōu)選的，所述S02氣體純度彡99. 99%。SO 2氣體純度以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示。
[0010] 進(jìn)一步的，所述S02氣體通入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的40% -55%。
[0011] 優(yōu)選的，所述鋰鹽LiAlCl4SLiCl與A1C1 3熔融絡(luò)合制得，其中LiCl的摩爾量比 A1C13的摩爾量過量2% -5%。
[0012] 優(yōu)選的，通完302后的鋰鹽產(chǎn)物與S0C12質(zhì)量比為1:3. 5-5。
[0013] 優(yōu)選的，加入鋰片質(zhì)量為LiAlCl4質(zhì)量的0. 15%~0. 25%。
[0014] 本發(fā)明中，將現(xiàn)有技術(shù)中溶于S0C12的鋰鹽LiAlCl 4與502氣體的氣相液相反應(yīng)轉(zhuǎn) 變?yōu)楣腆w鋰鹽LiAlCl4粉末直接與SO 2氣相反應(yīng)，由于SO 2中的S原子存在兩對孤對電子， 兩對孤對電子能提供其孤對電子與LiAlCl4發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，由于鋰鹽LiAlCl 4在S0C12分散 后其濃度遠(yuǎn)不及固體鋰鹽LiAlCl4粉末狀態(tài)時的濃度，所以LiAlCl 4粉末與SO 2直接反應(yīng)效 率更高，反應(yīng)完全所需時間更短?，F(xiàn)有技術(shù)中由于將LiAlCl4溶于S0C12中，其溶解后其分 散性并不是絕對的均勻，可能造成局部區(qū)域濃度大，可能會使負(fù)極Li發(fā)生反應(yīng)，因此會消 耗一部分負(fù)極Li片，消耗量為鋰鹽LiAlCl 4質(zhì)量的5%以上。而本發(fā)明中改變現(xiàn)有技術(shù)中 的加料順序，將鋰片最后工序加入，因為鋰鹽1^八1(：14與SO 2反應(yīng)后，與鋰片反應(yīng)量減少，減 少了 Li片的消耗或變黑程度。
[0015] 本發(fā)明步驟少，S02反應(yīng)時間短，操作簡單，鋰片使用量少，成本更低，更安全。
【具體實施方式】
[0016] 下面具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017] 實施例1
[0018] 在露點_36°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4由LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C1 3的摩爾量過量2% )加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通 入280g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99%，將產(chǎn)物靜置10h，再將4250g亞硫酰氯的 蒸餾液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為5:1，搖 勻溶解，再加入厚〇. 25mm長15cm的鋰片2條，質(zhì)量為1. 4g (加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的 0.24%)，放置即得電解液。
[0019] 實施例2
[0020] 在露點_38°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量5%)加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通入 232g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99 %，將產(chǎn)物靜置5h，再將2840g亞硫酰氯的蒸餾 液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為3. 5:1，搖勻 溶解，再加入〇. 25mm厚的鋰片2條，質(zhì)量為1. 45g(加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的0. 25% )， 放置即得電解液。
[0021] 實施例3
[0022] 在露點-36°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量3% )加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通 入290g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99 %，將產(chǎn)物靜置8h，再將4350g亞硫酰氯的蒸 餾液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為5:1，搖勻 溶解，再加入〇. 25mm厚的鋰片2條，質(zhì)量為0. 87g(加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的0. 15% )， 放置即得電解液。
[0023] 實施例4
[0024] 在露點-40°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量4%)加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通入 319g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99 %，將產(chǎn)物靜置10h，再將3590g亞硫酰氯的蒸餾 液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為4:1，搖勻溶 解，再加入〇. 25mm厚的鋰片2條，質(zhì)量為1. 16g(加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的0. 2% )，放 置即得電解液。
[0025] 實施例5
[0026] 在露點-36°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量2% )加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通 入240g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99 %，將產(chǎn)物靜置6h，再將3690g亞硫酰氯的蒸 餾液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為4. 5:1，搖 勻溶解，再加入〇. 25mm厚的鋰片2條，質(zhì)量為lg(加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的0. 17% )， 放置即得電解液。
[0027] 實施例6
[0028] 在露點-36°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量3%)加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通入 307g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99 %，將產(chǎn)物靜置10h，再將4250g亞硫酰氯的蒸餾 液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為4. 8:1，搖勻 溶解，再加入〇. 25mm厚的鋰片2條，質(zhì)量為1.3g(加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的0. 22% )， 放置即得電解液。
[0029] 實施例7
[0030] 在露點_38°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量4% )加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通 入319g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99%，將產(chǎn)物靜置10H，再將3506g亞硫酰氯的 蒸餾液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為3. 9:1， 搖勻溶解，再加入〇. 25mm厚15cm長的鋰片2條，質(zhì)量為0. 9g (加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量 的0. 16% )，放置即得電解液。
[0031] 實施例8
[0032] 在露點-42°C環(huán)境下，取580g鋰鹽LiAlCl4 (鋰鹽LiAlCl4* LiCl與A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩爾量比A1C13的摩爾量過量5%)加入到3L圓底燒瓶內(nèi)，再往燒瓶內(nèi)通入 260g二氧化硫，二氧化硫氣體純度多99. 99 %，將產(chǎn)物靜置10h，再將3520g亞硫酰氯的蒸餾 液分三次緩慢加入圓底燒瓶內(nèi)，亞硫酰氯的蒸餾液質(zhì)量與反應(yīng)后鋰鹽質(zhì)量比為4. 2:1，搖勻 溶解，再加入〇. 25mm厚的鋰片2條，質(zhì)量為1. 2g (加入量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的0. 21 % )， 放置即得電解液。
[0033] 將實施例中制成的電液制作ER14250電池，電池經(jīng)過70°C高溫儲存1月以后的滯 后及容量測試情況：
【主權(quán)項】
1. 一種鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，步驟為： a. 在露點溫度低于-35°C的干燥環(huán)境下，取鋰鹽LiAlCl4置于干燥容器內(nèi)； b. 向鋰鹽LiAlCl4中通入SO 2氣體，通完SO 2后靜置5-10h ; c. 將精餾提純過的SOCl2加入到通完SO 2后的鋰鹽產(chǎn)物中，再加入鋰片，制得電解液。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，所述SO2氣體純 度彡 99. 99%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，所述502氣 體通入質(zhì)量為鋰鹽LiAlCl4質(zhì)量的40% -55%。
4. 如權(quán)利要求1所述的鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，所述鋰 鹽LiAlCl4S LiCl與AlCl 3熔融絡(luò)合制得，其中LiCl的摩爾量比AlCl 3的摩爾量過量 2% _5%〇
5. 如權(quán)利要求1所述的鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，通完SO2后的鋰 鹽產(chǎn)物與30(：12質(zhì)量比為1:3. 5-5。
6. 如權(quán)利要求1所述的鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，加入鋰片質(zhì)量 為 LiAlCl4的 0· 15% -0· 25%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰亞硫酰氯電池電解液制備方法，其特征在于，步驟為：a.在露點溫度低于-35℃的干燥環(huán)境下，取鋰鹽LiAlCl4置于干燥容器內(nèi)；b.向鋰鹽LiAlCl4中通入SO2氣體，通完SO2后靜置5-10h；c.將精餾提純過的SOCl2加入到通完SO2后的鋰鹽產(chǎn)物中，再加入鋰片，制得電解液。本發(fā)明步驟少，SO2反應(yīng)時間短，操作簡單，鋰片消耗量低，成本更低，更安全。
【IPC分類】H01M6-14
【公開號】CN104835971
【申請?zhí)枴緾N201510132175
【發(fā)明人】代江華, 楊輝
【申請人】武漢孚安特科技有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月25日