專利名稱：鋰－二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一次性鋰電池，特別涉及一種鋰(Li)-二硫化亞鐵(FeS2)一次性鋰電池的電解質(zhì)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，為適應(yīng)電子設(shè)備，尤其是數(shù)碼相機(jī)、MP3、MD、醫(yī)療器械等用電器具發(fā)展的需要，對(duì)作為必要物件的電池的要求也越來(lái)越高，包括低廉的價(jià)格，優(yōu)越的性能，微小的體積等等。
國(guó)內(nèi)好幾家1.5VLi-FeS2一次圓柱鋰電池生產(chǎn)廠家，普遍采用碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、二乙醇二甲醚(DME)或二茂戊烷(DOL)有機(jī)溶劑或混合物作為電解質(zhì)溶劑，碘化鋰(LiI)用作電解質(zhì)。碘化鋰(LiI)盡管很多方面性能都比較好，但是制備相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)環(huán)境要求特高，因此生產(chǎn)成本高，對(duì)于進(jìn)入民用市場(chǎng)還是一道瓶頸。
美國(guó)Eveready公司生產(chǎn)的Li-FeS2電池所用的電解質(zhì)是碘化鋰(LiI)體系的。碘化鋰(LiI)作為L(zhǎng)i-FeS2電池的電解質(zhì)可以使電池的工作性能有很好的穩(wěn)定性。但是碘化鋰LiI是一種價(jià)格昂貴的材料，處理工藝也比較復(fù)雜，較難實(shí)施。
申請(qǐng)?zhí)枮?00410025777.X、發(fā)明名稱為“便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池”的專利申請(qǐng)，公開了一種便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池，包括殼體、殼體內(nèi)的正極活性材料、負(fù)極活性材料以及這些材料構(gòu)成的電極、電極間的隔膜和電解質(zhì)等，其特征在于正極活性材料是采用鋰鈷氧化物(LiCoO2)與鋰錳氧化物(LiMn2O4)混合而成的復(fù)合材料。用作移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、MP3等隨身攜帶電子設(shè)備的電源，具有電池成本低、性能優(yōu)，克服了鋰離子電池容易膨脹問(wèn)題，提高了電池的過(guò)充電性能。
其主權(quán)項(xiàng)為“1、一種便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池，包括殼體、殼體內(nèi)的正極活性材料、負(fù)極活性材料以及這些材料構(gòu)成的電極、電極間的隔膜和電解質(zhì)等，其特征在于正極活性材料是采用鋰鈷氧化物(LiCoO2)與鋰錳氧化物(LiMn2O4)混合而成的復(fù)合材料?！鄙暾?qǐng)?zhí)枮?1144621.8、發(fā)明名稱為“一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池及制備方法”的專利，涉及一種聚合物鋰離子可充紐扣電池，該電池由正極殼1、正極涂層9、正極集流體3、正極集流體涂層10、正極5、電解質(zhì)隔膜7、負(fù)極6、負(fù)極集流體涂層11、負(fù)極集流體4、負(fù)極涂層12、負(fù)電極殼2、密封圈8組成。本發(fā)明還提供一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于導(dǎo)電涂層的制備方法，該方法是對(duì)電池組件的正電極殼1、負(fù)電極殼2的內(nèi)側(cè)表面及正極集流體3、負(fù)極集流體4的表面進(jìn)行噴涂處理。本發(fā)明與現(xiàn)有紐扣電池相比，具有安全輕便，比能量高，高負(fù)載能力、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
其主權(quán)項(xiàng)為“1、一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池，該電池由正極殼(1)、正極涂層(9)、正極集流體(3)、正極集流體涂層(10)、正極(5)、電解質(zhì)隔膜(7)、負(fù)極(6)、負(fù)極集流體涂層(11)、負(fù)極集流體(4)、負(fù)極涂層(12)、負(fù)電極殼(2)、密封圈(8)組成，其特征在于a)該電池的正極(5)、負(fù)極(6)及電解質(zhì)隔膜(7)等元件中至少含有一種聚合物組件，該聚合物組件不溶于碳酸酯類、六氟磷酸鋰等有機(jī)溶劑，可以是聚偏二氟乙烯、六氟聚丙烯的聚合物或相互的共聚物；b)該電池的正電極殼(1)、負(fù)電極殼(2)的內(nèi)側(cè)表面及正極集流體(3)、負(fù)極集流體(4)的表面都涂覆有一層導(dǎo)電涂層?！卑l(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種制作方便、成本較低，各項(xiàng)性能優(yōu)良的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，包括按照常規(guī)配比比例配制成混合溶劑的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷，其特征在于添加摩爾濃度為0.1～2M的高氯酸鋰或六氟磷酸鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于添加摩爾濃度為1M的高氯酸鋰或六氟磷酸鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于另添加重量百分比0.1～10％的氯化鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于另添加重量百分比1％的氯化鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比為0.5～5∶0.5～3∶0.5～2。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比為1∶1∶1。
一種鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)的制備方法，其特征在于采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常規(guī)配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分；再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰或六氟磷酸鋰按照摩爾濃度0.1～2M的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池內(nèi)部即可。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)制備方法，其特征在于采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常規(guī)配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分；再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰或六氟磷酸鋰和氯化鋰分別按照高氯酸鋰或六氟磷酸鋰摩爾濃度0.1～2M，氯化鋰重量百分比0.1～10％的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池內(nèi)部即可。
根據(jù)所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)制備方法，其特征在于采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常規(guī)配比1∶1∶1的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分；再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰或六氟磷酸鋰和氯化鋰分別按照高氯酸鋰或六氟磷酸鋰摩爾濃度1M，氯化鋰重量百分比1％的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池內(nèi)部即可。
本發(fā)明采用新型的1.5VLi-FeS2一次圓柱鋰電池電解質(zhì)材料，放電性能優(yōu)良、成本低，適應(yīng)了市場(chǎng)發(fā)展方向。Li-FeS2一次圓柱鋰電池的重要特性之一就是重負(fù)載性能無(wú)比優(yōu)越，容量是1.5VZn-MnO2堿性電池的4-10倍，生產(chǎn)所用的材料都比較便宜，制作工藝也比較簡(jiǎn)單。為了提高電池的工作特性，本發(fā)明對(duì)電池的電解液做了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，開發(fā)出了價(jià)格便宜，性能優(yōu)良的新型電解質(zhì)材料。美國(guó)Eveready公司生產(chǎn)的Li-FeS2電池所用的電解質(zhì)是碘化鋰(LiI)體系的。碘化鋰(LiI)作為L(zhǎng)i-FeS2電池的電解質(zhì)可以使電池的工作性能有很好的穩(wěn)定性。但是碘化鋰(LiI)是一種價(jià)格昂貴的材料，處理工藝也比較復(fù)雜，較難實(shí)施。本發(fā)明采用比較便宜的高氯酸鋰(LiClO4)和氯化鋰(LiCl)混合電解質(zhì)代替昂貴的碘化鋰(LiI)也同樣使電池的性能得到了很大的提高。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明特別適用1.5VLi-FeS2一次性圓柱鋰電池電解質(zhì)。也可以用于其它的Li-FeS2一次性鋰電池電解質(zhì)。
本發(fā)明采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照常規(guī)配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分。再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰(LiClO4)或六氟磷酸鋰(LiPF6)和氯化鋰(LiCl)分別按照高氯酸鋰(LiClO4)或六氟磷酸鋰(LiPF6)摩爾濃度0.1～2M，氯化鋰(LiCl)重量百分比0.1～10％的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好Li-FeS2一次圓柱鋰電池內(nèi)部即可。這樣可使Li-FeS2一次圓柱鋰電池的放電平臺(tái)比僅加高氯酸鋰(LiClO4)，或六氟磷酸鋰(LiPF6)，由1.1V提高到1.3V，電池的成本也大大的降低。
實(shí)施例1通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照1∶1∶1重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例2通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照5∶3∶2重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1.2M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例3
通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照5∶3∶2重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的0.2M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例4通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照4∶3∶2重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例5通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照0.5∶0.5∶0.8重量比比例配制成混合溶劑，加入純度很高的0.8M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例6將實(shí)施例1中的高氯酸鋰(LiClO4)用六氟磷酸鋰(LiPF6)代替，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。同理，將實(shí)施例2～5中的高氯酸鋰(LiClO4)用六氟磷酸鋰(LiPF6)代替，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例7通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照1∶1∶1重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和1％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例8通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照1∶1∶1重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1.2M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和0.4％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例9通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照5∶3∶2重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和1％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例10通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照0.8∶0.5∶0.5重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的0.8M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和0.8％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例11通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照1.2∶1∶0.8重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的0.2M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和8％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例12通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照2∶2∶1重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的0.4M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和2％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
實(shí)施例13通過(guò)蒸餾除去雜質(zhì)和水份的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照3∶2∶1重量比例配制成混合溶劑，加入純度很高的1.6M高氯酸鋰(LiClO4)電解質(zhì)和0.2％重量百分比的氯化鋰(LiCl)電解質(zhì)充分溶解制得電解液，注入到Li-FeS2一次圓柱AA鋰電池里。
根據(jù)實(shí)施例1、6、7制得的電池性能測(cè)試(1A恒流放電)比較列表如下

由上表所示，本發(fā)明的新型1.5VLi-FeS2一次圓柱鋰電池電解質(zhì)材料，其容量、放電平臺(tái)、內(nèi)阻等性能都有大大改善，降低了電池的制作成本，使1.5VLi-FeS2一次圓柱鋰電池生產(chǎn)技術(shù)邁上了一個(gè)新臺(tái)價(jià)。
本發(fā)明中的化學(xué)式名稱1)Li鋰2)FeS2二硫化亞鐵3)PC碳酸丙烯酯4)DMC碳酸二甲酯5)EC碳酸乙烯酯6)DEC碳酸二乙酯7)DME二乙醇二甲醚8)DOL二茂戊烷9)LiClO4高氯酸鋰10)LiI碘化鋰11)LiPF6六氟磷酸鋰12)Zn鋅13)MnO2二氧化錳14)LiCl氯化鋰。
權(quán)利要求
1.一種鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，包括按照常規(guī)配比比例配制成混合溶劑的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷，其特征在于添加摩爾濃度為0.1～2M的高氯酸鋰或六氟磷酸鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于添加摩爾濃度為1M的高氯酸鋰或六氟磷酸鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于另添加重量百分比0.1～10％的氯化鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于另添加重量百分比1％的氯化鋰電解質(zhì)到混合溶劑中，制成電解液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比為0.5～5∶0.5～3∶0.5～2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)，其特征在于有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比為1∶1∶1。
7.一種鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)的制備方法，其特征在于采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常規(guī)配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分；再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰或六氟磷酸鋰按照摩爾濃度0.1～2M的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池內(nèi)部即可。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)制備方法，其特征在于采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常規(guī)配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分；再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰或六氟磷酸鋰和氯化鋰分別按照高氯酸鋰或六氟磷酸鋰摩爾濃度0.1～2M，氯化鋰重量百分比0.1～10％的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池內(nèi)部即可。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)制備方法，其特征在于采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常規(guī)配比1∶1∶1的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分；再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰或六氟磷酸鋰和氯化鋰分別按照高氯酸鋰或六氟磷酸鋰摩爾濃度1M，氯化鋰重量百分比1％的比例，在密閉的干燥環(huán)境下添加到混合溶劑中充分溶解，制成電解液，然后注入到已裝配好的鋰-二硫化亞鐵一次性鋰電池內(nèi)部即可。
全文摘要
一種鋰－二硫化亞鐵一次性鋰電池電解質(zhì)及其制備方法，采用有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照常規(guī)配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶劑，然后進(jìn)行蒸餾除去雜質(zhì)和水分。再把80℃～120℃高溫處理過(guò)的電解質(zhì)高氯酸鋰(LiClO
文檔編號(hào)H01M10/40GK1790787SQ20051004555
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者李青海 申請(qǐng)人:山東海特電池科技有限公司