一种锂亚硫酰氯电池电解液制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池技术领域，具体地指一种锂亚硫酰氯电池电解液制备方法。
【背景技术】
[0002] 锂亚硫酰氯电池是以金属锂为负极，液态亚硫酰氯为正极活性物质，并以多孔 炭为正极集流体的电化学体系电源。其中，S0C1 2既为反应物质又为非水无机溶剂，溶解 LiAlCl4等添加剂后的溶液为无机电解液，该体系电池是近年发展起来的新型高能化学电 源。总反应机理为：4Li+2SOCl 2- 4LiCl+S+S02，硫和二氧化硫溶解在过量的亚硫酰氯电解 液中，而且在放电期间，由于产生二氧化硫，会有一定程度的压力产生。在贮存期间，锂负 极一经与电解质接触，就与亚硫酰氯电解质反应生成LiCl，锂负极即受到在其上面形成的 LiCl膜的保护。这一钝化膜有益于延长电池的贮存寿命，但在放电开始时会引起电压滞后， 在高温下长期贮存后的电池，在低温环境下放电，其电压滞后现象尤其明显。
[0003] 申请号为200410061326. 1的中国发明专利申请中公开了一种锂亚硫酰氯电池用 电解液的制备方法，将30(：12精馏提纯、加入LiAlCl 4和金属锂、加热回流提纯、通入502、过 滤得到电解液。该方法操作步骤多容易造成电解液吸潮；使用的锂片量大使成本高且制备 过程十分不安全；通入二氧化硫时间长，效率低且易造成浪费。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是要解决上述【背景技术】的不足，提供一种步骤简单、锂片消耗量 低、电压滞后性能改善的锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，
[0005] 本发明的技术方案为：一种锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，步骤 为：
[0006] a.在露点温度低于-35°c的干燥环境下，取锂盐LiAlCl4置于干燥容器内；
[0007] b.向锂盐LiAlCl4中通入S02气体，通完S0 2后静置5-10h ;
[0008] c.将精馏提纯过的S0C12加入到通完SO 2后的锂盐产物中，再加入锂片，制得电解 液。
[0009] 优选的，所述S02气体纯度彡99. 99%。SO 2气体纯度以质量百分数来表示。
[0010] 进一步的，所述S02气体通入量为锂盐LiAlCl4质量的40% -55%。
[0011] 优选的，所述锂盐LiAlCl4SLiCl与A1C1 3熔融络合制得，其中LiCl的摩尔量比 A1C13的摩尔量过量2% -5%。
[0012] 优选的，通完302后的锂盐产物与S0C12质量比为1:3. 5-5。
[0013] 优选的，加入锂片质量为LiAlCl4质量的0. 15%~0. 25%。
[0014] 本发明中，将现有技术中溶于S0C12的锂盐LiAlCl 4与502气体的气相液相反应转 变为固体锂盐LiAlCl4粉末直接与SO 2气相反应，由于SO 2中的S原子存在两对孤对电子， 两对孤对电子能提供其孤对电子与LiAlCl4发生络合反应，由于锂盐LiAlCl 4在S0C12分散 后其浓度远不及固体锂盐LiAlCl4粉末状态时的浓度，所以LiAlCl 4粉末与SO 2直接反应效 率更高，反应完全所需时间更短。现有技术中由于将LiAlCl4溶于S0C12中，其溶解后其分 散性并不是绝对的均匀，可能造成局部区域浓度大，可能会使负极Li发生反应，因此会消 耗一部分负极Li片，消耗量为锂盐LiAlCl 4质量的5%以上。而本发明中改变现有技术中 的加料顺序，将锂片最后工序加入，因为锂盐1^八1(：14与SO 2反应后，与锂片反应量减少，减 少了 Li片的消耗或变黑程度。
[0015] 本发明步骤少，S02反应时间短，操作简单，锂片使用量少，成本更低，更安全。
【具体实施方式】
[0016] 下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0017] 实施例1
[0018] 在露点_36°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4由LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C1 3的摩尔量过量2% )加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通 入280g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99%，将产物静置10h，再将4250g亚硫酰氯的 蒸馏液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为5:1，摇 匀溶解，再加入厚〇. 25mm长15cm的锂片2条，质量为1. 4g (加入量为锂盐LiAlCl4质量的 0.24%)，放置即得电解液。
[0019] 实施例2
[0020] 在露点_38°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量5%)加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通入 232g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99 %，将产物静置5h，再将2840g亚硫酰氯的蒸馏 液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为3. 5:1，摇匀 溶解，再加入〇. 25mm厚的锂片2条，质量为1. 45g(加入量为锂盐LiAlCl4质量的0. 25% )， 放置即得电解液。
[0021] 实施例3
[0022] 在露点-36°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量3% )加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通 入290g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99 %，将产物静置8h，再将4350g亚硫酰氯的蒸 馏液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为5:1，摇匀 溶解，再加入〇. 25mm厚的锂片2条，质量为0. 87g(加入量为锂盐LiAlCl4质量的0. 15% )， 放置即得电解液。
[0023] 实施例4
[0024] 在露点-40°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量4%)加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通入 319g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99 %，将产物静置10h，再将3590g亚硫酰氯的蒸馏 液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为4:1，摇匀溶 解，再加入〇. 25mm厚的锂片2条，质量为1. 16g(加入量为锂盐LiAlCl4质量的0. 2% )，放 置即得电解液。
[0025] 实施例5
[0026] 在露点-36°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量2% )加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通 入240g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99 %，将产物静置6h，再将3690g亚硫酰氯的蒸 馏液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为4. 5:1，摇 匀溶解，再加入〇. 25mm厚的锂片2条，质量为lg(加入量为锂盐LiAlCl4质量的0. 17% )， 放置即得电解液。
[0027] 实施例6
[0028] 在露点-36°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量3%)加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通入 307g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99 %，将产物静置10h，再将4250g亚硫酰氯的蒸馏 液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为4. 8:1，摇匀 溶解，再加入〇. 25mm厚的锂片2条，质量为1.3g(加入量为锂盐LiAlCl4质量的0. 22% )， 放置即得电解液。
[0029] 实施例7
[0030] 在露点_38°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量4% )加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通 入319g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99%，将产物静置10H，再将3506g亚硫酰氯的 蒸馏液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为3. 9:1， 摇匀溶解，再加入〇. 25mm厚15cm长的锂片2条，质量为0. 9g (加入量为锂盐LiAlCl4质量 的0. 16% )，放置即得电解液。
[0031] 实施例8
[0032] 在露点-42°C环境下，取580g锂盐LiAlCl4 (锂盐LiAlCl4* LiCl与A1C13熔融制 得，其中LiCl的摩尔量比A1C13的摩尔量过量5%)加入到3L圆底烧瓶内，再往烧瓶内通入 260g二氧化硫，二氧化硫气体纯度多99. 99 %，将产物静置10h，再将3520g亚硫酰氯的蒸馏 液分三次缓慢加入圆底烧瓶内，亚硫酰氯的蒸馏液质量与反应后锂盐质量比为4. 2:1，摇匀 溶解，再加入〇. 25mm厚的锂片2条，质量为1. 2g (加入量为锂盐LiAlCl4质量的0. 21 % )， 放置即得电解液。
[0033] 将实施例中制成的电液制作ER14250电池，电池经过70°C高温储存1月以后的滞 后及容量测试情况：
【主权项】
1. 一种锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，步骤为： a. 在露点温度低于-35°C的干燥环境下，取锂盐LiAlCl4置于干燥容器内； b. 向锂盐LiAlCl4中通入SO 2气体，通完SO 2后静置5-10h ; c. 将精馏提纯过的SOCl2加入到通完SO 2后的锂盐产物中，再加入锂片，制得电解液。
2. 如权利要求1所述的锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，所述SO2气体纯 度彡 99. 99%。
3. 如权利要求1或2所述的锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，所述502气 体通入质量为锂盐LiAlCl4质量的40% -55%。
4. 如权利要求1所述的锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，所述锂 盐LiAlCl4S LiCl与AlCl 3熔融络合制得，其中LiCl的摩尔量比AlCl 3的摩尔量过量 2% _5%〇
5. 如权利要求1所述的锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，通完SO2后的锂 盐产物与30(：12质量比为1:3. 5-5。
6. 如权利要求1所述的锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，加入锂片质量 为 LiAlCl4的 0· 15% -0· 25%。
【专利摘要】本发明公开了一种锂亚硫酰氯电池电解液制备方法，其特征在于，步骤为：a.在露点温度低于-35℃的干燥环境下，取锂盐LiAlCl4置于干燥容器内；b.向锂盐LiAlCl4中通入SO2气体，通完SO2后静置5-10h；c.将精馏提纯过的SOCl2加入到通完SO2后的锂盐产物中，再加入锂片，制得电解液。本发明步骤少，SO2反应时间短，操作简单，锂片消耗量低，成本更低，更安全。
【IPC分类】H01M6-14
【公开号】CN104835971
【申请号】CN201510132175
【发明人】代江华, 杨辉
【申请人】武汉孚安特科技有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月25日