專利名稱：一種無水碘化鋰的制備方法
一種無水碘化鋰的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電池新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無水碘化鋰的制備方法，該方法制得的碘化鋰可用作新型高能量鋰二硫化鐵一次電池中的有機(jī)電解液。
背景技術(shù)：
雖然目前市場上鋰鐵電池在性能價(jià)格比方面，比其它電池產(chǎn)品要高很多，如鋰鐵電池放電時(shí)間一般為普通堿性電池的7倍，其售價(jià)為普通堿性電池的3 — 4倍。然而單節(jié)電池的相對高售價(jià)以及用戶對此產(chǎn)品的熟悉程度抑制了高性能鋰鐵電池在市場上的推廣。降低鋰鐵電池的成本是高性能鋰鐵電池大規(guī)模成功推廣的重要因素。
在鋰鐵電池的制造成本中，占據(jù)前三位的分別是金屬鋰帶、電解液和隔膜。從鋰鐵電池的容量上考慮，降低金屬鋰帶和隔膜的使用量難度比較大，而每公斤電解液的高價(jià)格使得其占據(jù)電池成本比例相對較高。鋰鐵電解液的主要成分是碘化鋰、溶劑如二氧五環(huán)和乙二醇二甲醚，其制備具體為:先通過常規(guī)措施如精餾方法等把溶劑1，3-二氧五環(huán)、乙二醇二甲醚提純至電池使用級(jí)別(如其中水分含量至少低于30ppm)，然后把兩種溶劑1，3- 二氧五環(huán)和乙二醇二甲醚按照適當(dāng)比例混配在一起，再加入定量的無水碘化鋰，攪拌均勻即可作為鋰鐵電池的電解液。但是，其中的無水碘化鋰市場價(jià)格昂貴，因此降低碘化鋰的生產(chǎn)成本顯得至關(guān)重要。
常規(guī)碘化鋰電解液的合成方法，一般是先制取無水碘化鋰材料。無水碘化鋰材料的制備工藝極端困難，這也是無水碘化鋰材料價(jià)格居高不下的重要原因。其制法一般在高溫220度在碘化氫氣體存在下，干燥至少24h得到。由于碘化鋰在高溫的分解能力強(qiáng)使得該方法的收率低，且其中還會(huì)有微量水分。因此，目前亟待研究新的工藝簡單、成本較低的碘化鋰生產(chǎn)方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種無水碘化鋰的制備方法，該方法工藝簡單、成本較低，所得無水碘化鋰配制成鋰鐵電池電解液，性能良好。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 一種無水碘化鋰的制備方法，其包括如下步驟: 1)將水、單質(zhì)碘粒和過量鐵粉混合后在20- 50°C條件下攪拌反應(yīng)5 - 8h，然后加入過量氫氧化鋰攪拌反應(yīng)4 - 7h，固液分離，所得液相經(jīng)濃縮、干燥后得到含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料； 2)將含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料溶于有機(jī)溶劑中，在催化還原電極和金屬鋰電極作用下進(jìn)行恒電壓電解，至總功率輸出不大于160毫瓦完成電解，電解結(jié)束后過濾電解液、濾液除去有機(jī)溶劑后得到無水碘化鋰固體。
具體的，步驟2)中所述的有機(jī)溶劑可以是不與金屬鋰反應(yīng)的非水溶劑，尤其是在鋰一次電池和二次電池中廣泛使用的非水溶劑，如:碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、乙二醇二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)或1，3- 二氧五環(huán)(DIO)等。
步驟2)中所述的催化還原電極可以為石墨電極、鉬電極、鉬鈦電極、鉬鎳電極、釕電極或釕鎳電極；其中優(yōu)選石墨電極或鉬電極。
步驟I)中所述的濃縮、干燥具體可以是:按照本領(lǐng)域的常規(guī)方法(如常/高溫干燥、減壓干燥、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)等)把相對較稀的液相轉(zhuǎn)變?yōu)榈饣嚌饪s液，然后將濃縮液送至真空干燥箱內(nèi)，控制溫度150 - 180°C和負(fù)壓(0.1MPa)條件下，恒溫放置15 — 20h得到含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料(即LiI.XH2O，其中X值在0.2 — 0.8之間)。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的無水碘化鋰制備方法工藝簡單、成本較低(原材料價(jià)廉且無需高溫合成條件)；制得的無水碘化鋰配制成鋰鐵電池的電解液，測試結(jié)果表明其性能良好。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
實(shí)施例1 一種無水碘化鋰的制備方法，其包括如下步驟: 1)在反應(yīng)器中加入500g水、1.1mol還原鐵粉和Imol單質(zhì)碘粒，混勻后在25±2°C條件下攪拌反應(yīng)8h用以生成碘化亞鐵溶液，然后再加入1.2mol氫氧化鋰攪拌6h用以沉淀二價(jià)鐵離子，離心分離，棄去固體沉淀，所得離心上清液即為碘化鋰溶液； 2)將碘化鋰溶液在80度進(jìn)行濃縮，濃縮液送至真空干燥箱內(nèi)，在溫度160°C和真空度-0.1MPa條件下，恒溫放置18h得到含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料； 3)將含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料溶于碳酸丙烯酯中(保持碘化鋰在PC中的濃度為lmol/1)，在正極石墨電極和負(fù)極金屬鋰電極作用下進(jìn)行恒電壓(極相電壓)電解，至總功率輸出為160毫瓦(用以將體系中的剩余水分和相關(guān)雜質(zhì)通過電化學(xué)方法還原除掉；用微量水分測試儀測試碘化鋰有機(jī)溶液中的水分小于50ppm即可)，電解結(jié)束后過濾電解液、濾液真空抽提溶劑碳酸丙烯酯后得到無水碘化鋰固體。
實(shí)施例2 用乙二醇二甲醚替換步驟3)中的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯，其它條件同實(shí)施例1。
實(shí)施例3 用碳酸二乙酯替換步驟3)中的有機(jī)溶劑碳酸丙烯酯，其它條件同實(shí)施例1。
實(shí)施例4 用鉬電極替換步驟3)中的石墨電極，其它條件同實(shí)施例1。
應(yīng)用實(shí)施 把實(shí)施例1 一 4制得的無水碘化鋰固體分別溶于1，3- 二氧五環(huán)和乙二醇二甲醚(D10與DME體積比1:1，兩者中的水分含量低于30ppm)的混合溶劑中，混合溶劑中的無水碘化鋰濃度為lmol/1，攪拌均勻即為鋰鐵電池電解液。
將配制好的鋰鐵電池電解液注入鋰鐵電池(電池型號(hào):1.5V，AA型)中，通過300mA放電來觀察電池初始放電容量的大小(截止電壓0.8V)。通過高溫60 V儲(chǔ)存2周后300mA放電來觀察電池經(jīng)儲(chǔ)存后容量衰減程度。并在相同條件下，用購買的市售普通鋰鐵電池電解液作對比試驗(yàn)(對照組)，結(jié)果見表I。
由表I可看出，使用本發(fā)明制得的碘化鋰作電解液，與市售的同型號(hào)普通鋰鐵電池電解液相比，鋰鐵電池的初始放電容量及高溫儲(chǔ)存2周后的容量性能差別不大，均良好。由此說明采用本發(fā)明方法制得的無水碘化鋰可用作鋰鐵電池的電解液。
表I使用不同鋰鐵電池電解液的放電性能
權(quán)利要求
1.一種無水碘化鋰的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將水、單質(zhì)碘粒和過量鐵粉混合后在20- 50°C條件下攪拌反應(yīng)5 - 8h，然后加入過量氫氧化鋰攪拌反應(yīng)4 - 7h，固液分離，所得液相經(jīng)濃縮、干燥后得到含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料； 2)將含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料溶于有機(jī)溶劑中，在催化還原電極和金屬鋰電極作用下進(jìn)行恒電壓電解，至總功率輸出不大于160毫瓦完成電解，電解結(jié)束后過濾電解液、濾液除去有機(jī)溶劑得到無水碘化鋰。
2.如權(quán)利要求1所述無水碘化鋰的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的有機(jī)溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯或1，3-二氧五環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述無水碘化鋰的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的催化還原電極為石墨電極、鉬電極、鉬鈦電極、鉬鎳電極、釕電極或釕鎳電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無水碘化鋰的制備方法，其包括如下步驟1)將水、單質(zhì)碘粒和過量鐵粉混合后在20－50℃條件下攪拌反應(yīng)5－8h，然后加入過量氫氧化鋰攪拌反應(yīng)4－7h，固液分離，所得液相經(jīng)濃縮、干燥后得到含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料；2)將含結(jié)晶水的碘化鋰固體材料溶于有機(jī)溶劑中，在催化還原電極和金屬鋰電極作用下進(jìn)行電化學(xué)電解，電解結(jié)束后過濾電解液、濾液除去有機(jī)溶劑得到無水碘化鋰。該方法工藝簡單、成本較低(原材料價(jià)廉且無需高溫合成條件)；制得的無水碘化鋰配制成鋰鐵電池的電解液，測試結(jié)果表明性能良好。
文檔編號(hào)H01M6/16GK103137981SQ201310071819
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者潘群生 申請人:潘群生