一种四氟铝酸锂的制备方法及应用与流程

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液用的添加剂四氟铝酸锂的制备方法及应用。

背景技术：

进入20世纪下半叶，全球主要汽车市场在接连经历三次石油危机后，新能源汽车进入车企和公众的视野。现阶段新能源汽车使用锂离子电池作为主动力来源，电动汽车在不断开发出质量更轻、体积更小、输出电压和功率密度更高的锂离子电池，所以发展高能量密度的锂离子电池是锂电池行业的重要研发方向。要设计出高能量密度的锂离子电池，除了对其空间利用率的不断优化，提高电池正负极材料的压实密度和克容量，使用高导电碳纳米和高分子粘接剂来提高正极和负极活性物质含量外，还可以提升锂离子电池工作时的工作电压。

目前，4.35v和4.4v的锂离子电池已在市场上成熟使用，4.45v和4.5v也开始受到市场青睐，逐步会发展成熟起来。但4.5v及以上电压的电池受正极材料及电解液限制，目前还很难企及。

技术实现要素：

本发明的发明目的之一是提供一种纯度较高的四氟铝酸锂的制备方法；

本发明的发明目的之二是提供上述四氟铝酸锂在电池电解液中的应用。

本发明的技术方案如下：

在真空煅烧炉中，加入al(no3)3、nh4f、lino3粉末，进行煅烧，冷却，冷却后在惰性气体保护下，使用有机溶剂溶解，过滤，重结晶，干燥得到四氟铝酸锂。

作为优选，粉末比例按摩尔比al(no3)3：nh4f：lino31∶(4-5)∶(0.8-1.2)混合均匀。

作为优选，煅烧温度为300～600℃；

作为优选，煅烧时间为4～8小时；

作为优选，惰性气体为氮气或氩气的一种；

作为优选，有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的一种或几种。进一步地，有机溶剂可以为碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶液。

本发明还提供一种四氟铝酸锂在电池电解液中的应用，其电解液包含以下组分，四氟铝酸锂质量比为0.5％～5％；电解质盐质量比为10％～16％；有机溶剂质量比为75％～88.5％。

作为优选，电解质盐为lipf6、lipo2f2、lidfob、libob中的一种或几种；

作为优选，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、环丁砜、甲乙砜、二甲基砜的两种或两种以上混合物。

应用本发明的电池电解液，有更宽的电化学窗口，循环寿命长。

本发明取得的有益效果为：四氟铝酸锂制备工艺流程简单、所需设备均为市场成熟设备、生产过程产生废气可以通过装置回收后合成铵类肥料，有机溶剂可以通过精馏后重复使用，无其他污染。制备的四氟铝酸锂纯度高，杂质少，无其他金属离子引入。该方法制备的四氟铝酸锂的锂电池电解液具有更宽的电化学窗口(2.0v～5.5v)，匹配5.0v高电压正极制成电池后，80％电池常温循环寿命1c@3.0v～5.0v可以达到2000次。

附图说明

图1为试验电池放电曲线；

图2为试验电池1c循环曲线。

具体实施方式

实施例1

制备四氟铝酸锂：将al(no3)3、nh4f、lino3粉料按摩尔比1∶4∶l，即质量为al(no3)3∶375.13kg,nh4f∶148kg,lino3∶68.95kg混合均匀后在旋转式真空煅烧炉中，开启真空、旋转，升温至300℃，烧结4小时。冷却降温至60℃以下，在氮气保护下，转移至带冷却水夹套的搅拌釜中，在搅拌釜中根据溶解情况加入适量的碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯的混合溶液，溶解完全后，通过孔径为12μ金属过滤器，过滤后进入蒸发、重结晶、干燥一体化设备处理后灌装至不锈钢桶中，即得四氟铝酸锂成品100kg。

应用四氟铝酸锂的电解液的制备，在氮气保护下的手套箱内按质量碳酸乙烯酯272g、碳酸甲乙酯272g、碳酸二乙酯271g制成混合液，用液氮冷冻至0℃以下，混合液边冷冻边缓慢加入125glipf6,然后再加入20g的四氟铝酸锂，然后在加入其他添加剂：碳酸亚乙烯酯20g、1,3-丙烷磺酸内酯20g，搅拌溶解均匀，即制得1kg含有四氟铝酸锂的锂离子电池电解液。

实施例2

制备四氟铝酸锂：将al(no3)3、nh4f、lino3粉料按质量为al(no3)3∶375.13kg,nh4f∶185kg,lino3∶82.74kg混合均匀后在旋转式真空煅烧炉中，开启真空、旋转，升温至400℃，烧结6小时。冷却降温至60℃以下，在氮气保护下，转移至带冷却水夹套的搅拌釜中，在搅拌釜中根据溶解情况加入适量的碳酸甲乙酯，溶解完全后，通过孔径为12μ金属过滤器，过滤后进入蒸发、重结晶、干燥一体化设备处理后灌装至不锈钢桶中，即得四氟铝酸锂成品110kg。

应用四氟铝酸锂的电解液的制备，在氮气保护下的手套箱内按质量碳酸二乙酯272g、环丁砜270g、二甲基砜271g制成混合液，用液氮冷冻至0℃以下，混合液边冷冻边缓慢加入125glipo2f2,然后再加入20g的四氟铝酸锂，然后在加入其他添加剂：碳酸亚乙烯酯20g、1,3-丙烷磺酸内酯20g，搅拌溶解均匀，即制得1kg含有四氟铝酸锂的锂离子电池电解液。

用上述电池电解液制的成叠片式软包电池，电池标称容量为700mah。对电池进行电性能测试。测试结果如图所示，加入四氟铝酸锂后，电池寿命有延长。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种四氟铝酸锂的制备方法及应用在真空煅烧炉中按摩尔比1∶4∶1加入Al(NO3)3、NH4F、LiNO3粉末，煅烧温度为300℃～600℃，煅烧时间为4～8小时，冷却后在惰性气体保护下，使用有机溶剂溶解、过滤、重结晶、干燥得到四氟铝酸锂产品。使用本发明的锂离子电池电解液，制成的锂离子电池具有高的工作电压(5V～5.5V)，提高了锂离子电池的能量密度，同时四氟铝酸锂在正极表面能够形成稳定致密的CEI膜，从而能够极大地提高了电池在高电压下的循环寿命。本发明的四氟铝酸锂制备方法简单，材料来源广泛，所得产品在锂离子电池电解液中加工简单、性能优异，适用于锂离子电池电解液大规模生产。

技术研发人员：蔡浩;杨志远;王聪;张天赐
受保护的技术使用者：湖北锂诺新能源科技有限公司
技术研发日：2018.11.16
技术公布日：2019.04.19