专利名称：锂－二硫化亚铁一次性锂电池电解质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种一次性锂电池，特别涉及一种锂(Li)-二硫化亚铁(FeS2)一次性锂电池的电解质材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，为适应电子设备，尤其是数码相机、MP3、MD、医疗器械等用电器具发展的需要，对作为必要物件的电池的要求也越来越高，包括低廉的价格，优越的性能，微小的体积等等。
国内好几家1.5VLi-FeS2一次圆柱锂电池生产厂家，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)有机溶剂或混合物作为电解质溶剂，碘化锂(LiI)用作电解质。碘化锂(LiI)尽管很多方面性能都比较好，但是制备相当复杂，对环境要求特高，因此生产成本高，对于进入民用市场还是一道瓶颈。
美国Eveready公司生产的Li-FeS2电池所用的电解质是碘化锂(LiI)体系的。碘化锂(LiI)作为Li-FeS2电池的电解质可以使电池的工作性能有很好的稳定性。但是碘化锂LiI是一种价格昂贵的材料，处理工艺也比较复杂，较难实施。
申请号为200410025777.X、发明名称为“便携式电子设备的锂离子电池”的专利申请，公开了一种便携式电子设备的锂离子电池，包括壳体、壳体内的正极活性材料、负极活性材料以及这些材料构成的电极、电极间的隔膜和电解质等，其特征在于正极活性材料是采用锂钴氧化物(LiCoO2)与锂锰氧化物(LiMn2O4)混合而成的复合材料。用作移动电话、数码相机、MP3等随身携带电子设备的电源，具有电池成本低、性能优，克服了锂离子电池容易膨胀问题，提高了电池的过充电性能。
其主权项为“1、一种便携式电子设备的锂离子电池，包括壳体、壳体内的正极活性材料、负极活性材料以及这些材料构成的电极、电极间的隔膜和电解质等，其特征在于正极活性材料是采用锂钴氧化物(LiCoO2)与锂锰氧化物(LiMn2O4)混合而成的复合材料。”申请号为01144621.8、发明名称为“一种聚合物锂离子可充电纽扣电池及制备方法”的专利，涉及一种聚合物锂离子可充纽扣电池，该电池由正极壳1、正极涂层9、正极集流体3、正极集流体涂层10、正极5、电解质隔膜7、负极6、负极集流体涂层11、负极集流体4、负极涂层12、负电极壳2、密封圈8组成。本发明还提供一种聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于导电涂层的制备方法，该方法是对电池组件的正电极壳1、负电极壳2的内侧表面及正极集流体3、负极集流体4的表面进行喷涂处理。本发明与现有纽扣电池相比，具有安全轻便，比能量高，高负载能力、寿命长等特点。
其主权项为“1、一种聚合物锂离子可充电纽扣电池，该电池由正极壳(1)、正极涂层(9)、正极集流体(3)、正极集流体涂层(10)、正极(5)、电解质隔膜(7)、负极(6)、负极集流体涂层(11)、负极集流体(4)、负极涂层(12)、负电极壳(2)、密封圈(8)组成，其特征在于a)该电池的正极(5)、负极(6)及电解质隔膜(7)等元件中至少含有一种聚合物组件，该聚合物组件不溶于碳酸酯类、六氟磷酸锂等有机溶剂，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)该电池的正电极壳(1)、负电极壳(2)的内侧表面及正极集流体(3)、负极集流体(4)的表面都涂覆有一层导电涂层。”发明内容本发明的目的是提供一种制作方便、成本较低，各项性能优良的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是这样的一种锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，包括按照常规配比比例配制成混合溶剂的有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷，其特征在于添加摩尔浓度为0.1～2M的高氯酸锂或六氟磷酸锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于添加摩尔浓度为1M的高氯酸锂或六氟磷酸锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于另添加重量百分比0.1～10％的氯化锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于另添加重量百分比1％的氯化锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比为0.5～5∶0.5～3∶0.5～2。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比为1∶1∶1。
一种锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质的制备方法，其特征在于采用有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常规配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分；再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂或六氟磷酸锂按照摩尔浓度0.1～2M的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好的锂-二硫化亚铁一次性锂电池内部即可。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质制备方法，其特征在于采用有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常规配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分；再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂或六氟磷酸锂和氯化锂分别按照高氯酸锂或六氟磷酸锂摩尔浓度0.1～2M，氯化锂重量百分比0.1～10％的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好的锂-二硫化亚铁一次性锂电池内部即可。
根据所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质制备方法，其特征在于采用有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常规配比1∶1∶1的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分；再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂或六氟磷酸锂和氯化锂分别按照高氯酸锂或六氟磷酸锂摩尔浓度1M，氯化锂重量百分比1％的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好的锂-二硫化亚铁一次性锂电池内部即可。
本发明采用新型的1.5VLi-FeS2一次圆柱锂电池电解质材料，放电性能优良、成本低，适应了市场发展方向。Li-FeS2一次圆柱锂电池的重要特性之一就是重负载性能无比优越，容量是1.5VZn-MnO2碱性电池的4-10倍，生产所用的材料都比较便宜，制作工艺也比较简单。为了提高电池的工作特性，本发明对电池的电解液做了大量的科学实验，开发出了价格便宜，性能优良的新型电解质材料。美国Eveready公司生产的Li-FeS2电池所用的电解质是碘化锂(LiI)体系的。碘化锂(LiI)作为Li-FeS2电池的电解质可以使电池的工作性能有很好的稳定性。但是碘化锂(LiI)是一种价格昂贵的材料，处理工艺也比较复杂，较难实施。本发明采用比较便宜的高氯酸锂(LiClO4)和氯化锂(LiCl)混合电解质代替昂贵的碘化锂(LiI)也同样使电池的性能得到了很大的提高。
具体实施例方式
本发明特别适用1.5VLi-FeS2一次性圆柱锂电池电解质。也可以用于其它的Li-FeS2一次性锂电池电解质。
本发明采用有机溶剂碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照常规配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分。再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂(LiClO4)或六氟磷酸锂(LiPF6)和氯化锂(LiCl)分别按照高氯酸锂(LiClO4)或六氟磷酸锂(LiPF6)摩尔浓度0.1～2M，氯化锂(LiCl)重量百分比0.1～10％的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好Li-FeS2一次圆柱锂电池内部即可。这样可使Li-FeS2一次圆柱锂电池的放电平台比仅加高氯酸锂(LiClO4)，或六氟磷酸锂(LiPF6)，由1.1V提高到1.3V，电池的成本也大大的降低。
实施例1通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1M高氯酸锂(LiClO4)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例2通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1.2M高氯酸锂(LiClO4)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例3
通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的0.2M高氯酸锂(LiClO4)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例4通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1M高氯酸锂(LiClO4)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例5通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的0.8M高氯酸锂(LiClO4)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例6将实施例1中的高氯酸锂(LiClO4)用六氟磷酸锂(LiPF6)代替，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。同理，将实施例2～5中的高氯酸锂(LiClO4)用六氟磷酸锂(LiPF6)代替，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例7通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1M高氯酸锂(LiClO4)电解质和1％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例8通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1.2M高氯酸锂(LiClO4)电解质和0.4％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例9通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1M高氯酸锂(LiClO4)电解质和1％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例10通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的0.8M高氯酸锂(LiClO4)电解质和0.8％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例11通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的0.2M高氯酸锂(LiClO4)电解质和8％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例12通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的0.4M高氯酸锂(LiClO4)电解质和2％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
实施例13通过蒸馏除去杂质和水份的有机溶剂碳酸丙烯酯(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剂，加入纯度很高的1.6M高氯酸锂(LiClO4)电解质和0.2％重量百分比的氯化锂(LiCl)电解质充分溶解制得电解液，注入到Li-FeS2一次圆柱AA锂电池里。
根据实施例1、6、7制得的电池性能测试(1A恒流放电)比较列表如下
由上表所示，本发明的新型1.5VLi-FeS2一次圆柱锂电池电解质材料，其容量、放电平台、内阻等性能都有大大改善，降低了电池的制作成本，使1.5VLi-FeS2一次圆柱锂电池生产技术迈上了一个新台价。
本发明中的化学式名称1)Li锂2)FeS2二硫化亚铁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高氯酸锂10)LiI碘化锂11)LiPF6六氟磷酸锂12)Zn锌13)MnO2二氧化锰14)LiCl氯化锂。
权利要求
1.一种锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，包括按照常规配比比例配制成混合溶剂的有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷，其特征在于添加摩尔浓度为0.1～2M的高氯酸锂或六氟磷酸锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
2.根据权利要求1所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于添加摩尔浓度为1M的高氯酸锂或六氟磷酸锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
3.根据权利要求1或2所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于另添加重量百分比0.1～10％的氯化锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
4.根据权利要求3所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于另添加重量百分比1％的氯化锂电解质到混合溶剂中，制成电解液。
5.根据权利要求1或3所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比为0.5～5∶0.5～3∶0.5～2。
6.根据权利要求5所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质，其特征在于有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷的重量配比为1∶1∶1。
7.一种锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质的制备方法，其特征在于采用有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常规配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分；再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂或六氟磷酸锂按照摩尔浓度0.1～2M的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好的锂-二硫化亚铁一次性锂电池内部即可。
8.根据权利要求7所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质制备方法，其特征在于采用有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常规配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分；再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂或六氟磷酸锂和氯化锂分别按照高氯酸锂或六氟磷酸锂摩尔浓度0.1～2M，氯化锂重量百分比0.1～10％的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好的锂-二硫化亚铁一次性锂电池内部即可。
9.根据权利要求8所述的锂-二硫化亚铁一次性锂电池电解质制备方法，其特征在于采用有机溶剂碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、二茂戊烷按照常规配比1∶1∶1的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分；再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂或六氟磷酸锂和氯化锂分别按照高氯酸锂或六氟磷酸锂摩尔浓度1M，氯化锂重量百分比1％的比例，在密闭的干燥环境下添加到混合溶剂中充分溶解，制成电解液，然后注入到已装配好的锂-二硫化亚铁一次性锂电池内部即可。
全文摘要
一种锂－二硫化亚铁一次性锂电池电解质及其制备方法，采用有机溶剂碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DME)、二茂戊烷(DOL)按照常规配比0.5～5∶0.5～3∶0.5～2的重量比例配制成混合溶剂，然后进行蒸馏除去杂质和水分。再把80℃～120℃高温处理过的电解质高氯酸锂(LiClO
文档编号H01M10/40GK1790787SQ20051004555
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者李青海 申请人:山东海特电池科技有限公司