一种用于锂-二硫化亚铁电池的电解液的制备方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 锂一次电池按开路电压分为高压和低压两类电池，开路电压多3. OV为高压锂一 次电池，如锂-亚硫酰氯（Li/S0Cl2)电池、锂-二氧化锰（Li/Mn02)电池和锂-氟化碳锂 (Li/CFX)电池；开路电压<3. OV为低压锂一次电池，如锂-二硫化亚铁（Li/FeS2)电池。
[0003] 由于Li/FeS2%池为低压锂一次电池，其工作电压平台为I. 5V，因此与相同尺寸 的碱锰（Ζη/Μη02)电池、镍氢电池、碳性电池或锌银电池具有互换性。但Li/FeS2i池具有 更多优异的性能：Li/FeS2i池具有更高的质量比能量，AA型Li/FeS 2电池的质量比能量 达310W. h/kg，而相同尺寸的碱锰（Ζη/Μη02)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/FeS#池的低温性能较普通Zn/MnO 2电池更优，Zn/MnO 2电池因采用水系电解液致使合适的使用场合为〇°C以上，而Li/FeS2i池采用有机电解液， 在_40°C的条件下依然可以正常工作。因此，Li/FeS2i池更具有市场前景。
[0004] 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lOppm，但电解液中的盐（主要为无水碘化锂）的水份却较难 除去。
[0005] 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. χΗ20,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〇. 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。
[0006] 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LiLxH2O,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。
[0007] 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1^作以2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】
[0008] 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。
[0009] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0010] -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°C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。
[0011] 在上述制备方法中，所进行的反应的方程式为：
[0012] AlI3+3Li0H = 3LiI+Al (OH)3 I
[0013] 为了使反应方程式向着生成碘化锂（LiI)的方向进行，无水氢氧化锂采用过量投 加的方式。
[0014] 优选的，所述无水三碘化铝与无水氢氧化锂的摩尔比为1: (3. 6~10);
[0015] 更优选的，所述无水三碘化铝与无水氢氧化锂的摩尔比为1:6。
[0016] 所述惰性气氛的惰性气体为氮气或氩气中的一种；
[0017] 为使制备过程中不引入杂质及水分，所述惰性气氛的气体纯度为多99. 99% ;所述 惰性气氛的水分含量< lOppm，氧气含量< 5ppm。
[0018] 为尽量减少所制备的电解液中的水分，所述有机溶剂在使用前进行脱水处理。
[0019] 优选的，经脱水处理后的有机溶剂的水含量< IOppm ;优选采用分子筛对所述有 机溶剂进行脱水处理。
[0020] 优选的，所述有机溶剂为乙二醇二甲醚和1，3_二氧戊环的混合溶剂；更优选的， 所述有机溶剂为由25~45wt %的乙二醇二甲醚与55~75wt %的1，3-二氧戊环组成的混 合溶剂。
[0021] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0022] 1、本发明采用一步法合成用于锂-二硫化亚铁电池的电解液，减少工艺流程，避 免了新杂质的引入，节约生产成本。
[0023] 2、本发明整个过程不引进水分，合成的碘化锂不含结晶水，避免了除碘化锂中结 晶水的复杂工艺，降低了生产成本，测试结果表明所制备的电解液制成锂-二硫化亚铁电 池性能良好。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 [0025] 实施例1
[0026] 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：
[0027] 在纯度彡99. 99%的氮气为惰性气体、氧含量为0. 5ppm、水分含量I. 5ppm氛围的 手套箱中，在40°C条件下，将0. 5mol无水三碘化铝加入IL的乙二醇二甲醚与1，3-二氧戊 环的混合溶液中搅拌2小时；然后加入I. Smol无水氢氧化锂搅拌反应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；
[0028] 其中，所述混合溶液中乙二醇二甲醚占25wt%，l，3_二氧戊环占75wt%，混合溶 液使用前均经分子筛脱水至水含量< lOppm。
[0029] 对所制得的电解液进行测试，其水含量为17. 4ppm，25±2°C的电导率为2. 37ms/ cm 〇
[0030] 实施例2
[0031] 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：
[0032] 在纯度多99. 99 %的氩气为惰性气体、氧含量为0. 5ppm、水分含量IOppm氛围的手 套箱中，在40°C条件下，将Imol无水三碘化铝加入IL的乙二醇二甲醚与1，3-二氧戊环的 混合溶液中搅拌2小时；然后加入3. 6mol无水氢氧化锂搅拌反应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；
[0033] 其中，所述混合溶液中乙二醇二甲醚占25wt%，l，3_二氧戊环占75wt%，混合溶 液使用前均经分子筛脱水至水含量< lOppm。
[0034] 对所制得的电解液进行测试，其水含量为22. 2ppm，25 ±2 °C的电导率为7. 5ms/ cm 〇
[0035] 实施例3
[0036] 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：
[0037] 在纯度彡99. 99%的氮气为惰性气体、氧含量为0· 5ppm、水分含量L 5ppm氛围的 手套箱中，在40°C条件下，将Imol无水三碘化铝加入IL的乙二醇二甲醚与1，3-二氧戊环 的混合溶液中搅拌2小时；然后加入3. 6mol无水氢氧化锂搅拌反应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；
[0038] 其中，所述混合溶液中乙二醇二甲醚占25wt%，l，3_二氧戊环占75wt%，混合溶 液使用前均经分子筛脱水至水含量< lOppm。
[0039] 对所制得的电解液进行测试，其水含量为23. 8ppm，25 ±2 °C的电导率为7. 8ms/ cm 〇
[0040] 实施例4
[0041] 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：
[0042] 在纯度彡99. 99%的氮气为惰性气体、氧含量为0· 5ppm、水分含量L 5ppm氛围的 手套箱中，在40°C条件下，将Imol无水三碘化铝加入IL的乙二醇二甲醚与