一种锂/氟化碳电池用电解液及应用制造技术

本发明专利技术提供一种锂/氟化碳电池用电解液，电解液由非活性单元和活性单元组成，非活性单元包括溶剂、锂盐和添加剂；活性单元包括AS

【技术实现步骤摘要】
一种锂/氟化碳电池用电解液及应用


[0001]本专利技术属于锂/氟化碳一次电池领域，尤其涉及电解液。

技术介绍

[0002]一次电池具有使用寿命长、较高能量密度和工作电压，即使在锂离子电池二次电池技术广泛应用的今天，仍有广阔应用前景，更高能量密度的锂/氟化碳电池更是备受关注，特别是在汽车、信息、航天航空等方面需求迫切。
[0003]为了获得高能量密度的锂/氟化碳电池，人们一方面通过提升氟化碳的克容量，另一方面降低非活性物质的重量。近期，有研究团队将二甲基砜加入电解液中，作为电化学活性物质，参与电化学反应，实现电池整体能量密度的提升，因为二甲基砜容量偏低，所以作用效果仍有很大提升空间。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种锂/氟化碳电池用电解液。这种电解液具有电化学活性，能够使得本是非活性的电解液材料转变成活性物质，进一步提升电池的能量密度。该方法简单，成本低，具有很好的产业化前景。
[0005]本专利技术提供一种锂/氟化碳电池用电解液。
[0006]所述的电解液可由非活性单元和活性单元组成。
[0007]所述的非活性单元包括溶剂、锂盐和添加剂。
[0008]所述的溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、二氧六环、四氢呋喃、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及以下结构式对应的化合物中的一种或者两种以上：
[0009][0010][0011]其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9分别可为直链或支链的C1至C50脂肪族，直链或支链的C3至C50脂肪环族、直链或支链的氟烷烃、芳烃或C7至C50取代芳烃基基团；
[0012]所述的电解质盐为以下锂盐中的一种或者多种：LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2、LiN(SO2CF2CF2CF3)2、LiSO3CF3、LiBr、LiI、LiPF6、LiBOB、LiClO4。其中优选的是LiN(SO3CF3)2、
LiSO3CF3、LiBOB、LiClO4；其浓度为0.01
‑
20摩尔/升；优选的是0.1
‑
10摩尔/升。
[0013]所述的添加剂包括金属硝酸盐，所述的金属硝酸盐包括但不限于硝酸锂、硝酸银、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铷、硝酸铯、硝酸铁、硝化纤维素中的一种或两种以上，优选的是硝酸锂和硝化纤维素中的一种或两种；所述的添加剂质量份数为0.01％
‑
20％，优选的是0.1％
‑
5％。所述的添加剂的作用是保护金属锂，提高搁置性能，防止多硫化物直接和锂反应。
[0014]所述的活性单元包括AS
x
，其中A为碱金属或者碱土金属；S为硫；x＝2～8；其浓度为0.01
‑
20摩尔/升；优选的是0.1
‑
10摩尔/升，更优选的是0.2～3摩尔/升。所述的碱金属为锂、钠、钾、铷、铯中的一种或者两种及以上，所述的碱土金属为铍、镁、钙、锶、钡中的一种或者两种及以上。
[0015]采用本专利技术提供的电解液的锂/氟化碳电池具有更高的克容量发挥，能量密度优势明显。
具体实施方式
[0016]将氟化碳材料(C/F摩尔比为1.0)、导电炭黑、聚偏氟乙烯按照质量比为8：1：1充分混合于N
‑
甲基吡咯烷酮后，涂敷于铝箔上烘干，氟化碳材料作为正极使用，面密度为2～50mg/cm2，其中较优的是5～30mg/cm2，本专利技术中实施例及对比例采用的10mg/cm2，负极材料为金属锂。电解液为实施例和对比例中的电解液。隔膜为25微米的聚乙烯隔膜，将上述材料按照正极、隔膜、负极组装，并注有充足电解液后，构成CR2016扣式电池。电池室温下静置12小时后以一定电流进行恒电流放电测试，所述的一定电流为0.005A/g(氟化碳重量)～5A/g(氟化碳重量)；其中较优的是0.01A/g(氟化碳重量)～2.5A/g(氟化碳重量)，本专利技术中实施例及对比例采用的0.1A/g(氟化碳重量)放电到1.5V的电压截止。计算氟化碳克容量记录于表1中。
[0017]电解液的制备如下:
[0018]实施例1
[0019]将碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为1：1：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1mol的LiClO4、1mol四硫化钠搅拌溶解后，按照电解液质量的5％加入硝酸锂，继续搅拌溶解，密封待用。
[0020]实施例2
[0021]将碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为2：1：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入0.8mol的LiSO3CF3、0.8mol六硫化钠搅拌溶解后，按照电解液质量的2％加入硝酸银，继续搅拌溶解，密封待用。
[0022]实施例3
[0023]将碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为2：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入0.9mol的LiClO4、2.5mol八硫化锂搅拌溶解后，按照电解液质量的2.5％加入硝酸钾，继续搅拌溶解，密封待用。
[0024]实施例4
[0025]将碳酸二甲酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为1：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1mol的LiN(SO2CF2CF3)2、1mol四硫化钾搅拌溶解后，按照电解液质量的5％加入硝酸锂，继续搅拌溶解，密封待用。
[0026]实施例5
[0027]将二氧戊环、碳酸丙烯酯按照体积比为3：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1.2mol的LiClO4、0.9mol四硫化钠搅拌溶解后，按照电解液质量的5％加入硝酸锂，继续搅拌溶解，密封待用。
[0028]实施例6
[0029]将四氢呋喃、碳酸丙烯酯按照体积比为1：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1.5mol的LiN(SO2CF3)2、1.5mol六硫化钠搅拌溶解后，按照电解液质量的6％加入硝酸铷，继续搅拌溶解，密封待用。
[0030]实施例7
[0031]将四氢呋喃、乙二醇二甲醚按照体积比为1：2混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1.2mol的LiClO4、1.6mol八硫化锂搅拌溶解后，按照电解液质量的6％加入硝酸铷，继续搅拌溶解，密封待用。
[0032]实施例8
[0033]将碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为2：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入0.8mol的LiSO3CF3、1.0mol四硫化钾搅拌溶解后，按照电解液质量的6％加入硝酸铷，继续搅拌溶解，密封待用。
[0034]对比例1
[0035]将碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为1：1：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1mol的LiClO4，继续搅拌溶解，密封待用。
[0036]对比例2
[0037]将碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲基醚按照体积比为1：1：1混合均匀，称取1L混合溶剂，加入1mol的LiClO4、1mol二甲基砜搅拌溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂/氟化碳电池用电解液，其特征在于：所述的电解液可由非活性单元和活性单元组成；所述的非活性单元包括溶剂、电解质锂盐和添加剂；所述的溶剂包括乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、二氧戊环、二氧六环、四氢呋喃、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及以下结构式对应的化合物中的一种或者两种以上：其中R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9分别可为直链或支链的C1至C50烷基，环上碳数为C3至C50环烷基、或环上带有C1至C50烷基的环上碳数为C3至C50环烷基、直链或支链的C1至C50的含氟烷烃、C6至C20芳烃或芳烃环上带有C1至C50烷基的取代芳烃基基团；所述的添加剂包括金属硝酸盐，所述的金属硝酸盐包括但不限于硝酸锂、硝酸银、硝酸钾、硝酸钠、硝酸铷、硝酸铯、硝酸铁、硝化纤维素中的一种或两种以上，优选的是硝酸锂和硝化纤维素中的一种或两种；所述的添加剂于电解液中的质量份数为0.01％
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20％，优选的是0.1％
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5％；所述的活性单元包括AS<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲超，李先锋，刘翠连，杜新雨，马荻，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：