CN103137981A

CN103137981A - 一种无水碘化锂的制备方法

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Publication number: CN103137981A
Application number: CN2013100718192A
Authority: CN
Inventors: 潘群生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: CN103137981B

Abstract

本发明涉及一种无水碘化锂的制备方法，其包括如下步骤：1）将水、单质碘粒和过量铁粉混合后在20－50℃条件下搅拌反应5－8h，然后加入过量氢氧化锂搅拌反应4－7h，固液分离，所得液相经浓缩、干燥后得到含结晶水的碘化锂固体材料；2）将含结晶水的碘化锂固体材料溶于有机溶剂中，在催化还原电极和金属锂电极作用下进行电化学电解，电解结束后过滤电解液、滤液除去有机溶剂得到无水碘化锂。该方法工艺简单、成本较低（原材料价廉且无需高温合成条件）；制得的无水碘化锂配制成锂铁电池的电解液，测试结果表明性能良好。

Description

一种无水碘化锂的制备方法

技术领域

本发明属于电池新能源技术领域，具体涉及一种无水碘化锂的制备方法，该方法制得的碘化锂可用作新型高能量锂二硫化铁一次电池中的有机电解液。

背景技术

虽然目前市场上锂铁电池在性能价格比方面，比其它电池产品要高很多，如锂铁电池放电时间一般为普通碱性电池的7倍，其售价为普通碱性电池的3－4倍。然而单节电池的相对高售价以及用户对此产品的熟悉程度抑制了高性能锂铁电池在市场上的推广。降低锂铁电池的成本是高性能锂铁电池大规模成功推广的重要因素。

在锂铁电池的制造成本中，占据前三位的分别是金属锂带、电解液和隔膜。从锂铁电池的容量上考虑，降低金属锂带和隔膜的使用量难度比较大，而每公斤电解液的高价格使得其占据电池成本比例相对较高。锂铁电解液的主要成分是碘化锂、溶剂如二氧五环和乙二醇二甲醚，其制备具体为：先通过常规措施如精馏方法等把溶剂1,3-二氧五环、乙二醇二甲醚提纯至电池使用级别（如其中水分含量至少低于30ppm），然后把两种溶剂1,3-二氧五环和乙二醇二甲醚按照适当比例混配在一起，再加入定量的无水碘化锂，搅拌均匀即可作为锂铁电池的电解液。但是，其中的无水碘化锂市场价格昂贵，因此降低碘化锂的生产成本显得至关重要。

常规碘化锂电解液的合成方法，一般是先制取无水碘化锂材料。无水碘化锂材料的制备工艺极端困难，这也是无水碘化锂材料价格居高不下的重要原因。其制法一般在高温220度在碘化氢气体存在下，干燥至少24h得到。由于碘化锂在高温的分解能力强使得该方法的收率低，且其中还会有微量水分。因此，目前亟待研究新的工艺简单、成本较低的碘化锂生产方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种无水碘化锂的制备方法，该方法工艺简单、成本较低，所得无水碘化锂配制成锂铁电池电解液，性能良好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无水碘化锂的制备方法，其包括如下步骤：

1）将水、单质碘粒和过量铁粉混合后在20－50℃条件下搅拌反应5－8h，然后加入过量氢氧化锂搅拌反应4－7h，固液分离，所得液相经浓缩、干燥后得到含结晶水的碘化锂固体材料；

2）将含结晶水的碘化锂固体材料溶于有机溶剂中，在催化还原电极和金属锂电极作用下进行恒电压电解，至总功率输出不大于160毫瓦完成电解，电解结束后过滤电解液、滤液除去有机溶剂后得到无水碘化锂固体。

具体的，步骤2）中所述的有机溶剂可以是不与金属锂反应的非水溶剂，尤其是在锂一次电池和二次电池中广泛使用的非水溶剂，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1,3-二氧五环（DIO）等。

步骤2）中所述的催化还原电极可以为石墨电极、铂电极、铂钛电极、铂镍电极、钌电极或钌镍电极；其中优选石墨电极或铂电极。

步骤1）中所述的浓缩、干燥具体可以是：按照本领域的常规方法（如常/高温干燥、减压干燥、旋转蒸发等）把相对较稀的液相转变为碘化锂浓缩液，然后将浓缩液送至真空干燥箱内，控制温度150－180℃和负压（0.1MPa）条件下，恒温放置15－20h得到含结晶水的碘化锂固体材料（即LiI·xH₂O，其中x值在0.2－0.8之间）。

和现有技术相比，本发明所述的无水碘化锂制备方法工艺简单、成本较低（原材料价廉且无需高温合成条件）；制得的无水碘化锂配制成锂铁电池的电解液，测试结果表明其性能良好。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1

一种无水碘化锂的制备方法，其包括如下步骤：

1）在反应器中加入500g水、1.1mol还原铁粉和1mol单质碘粒，混匀后在25±2℃条件下搅拌反应8h用以生成碘化亚铁溶液，然后再加入1.2mol氢氧化锂搅拌6h用以沉淀二价铁离子，离心分离，弃去固体沉淀，所得离心上清液即为碘化锂溶液；

2）将碘化锂溶液在80度进行浓缩，浓缩液送至真空干燥箱内，在温度160℃和真空度-0.1MPa条件下，恒温放置18h得到含结晶水的碘化锂固体材料；

3）将含结晶水的碘化锂固体材料溶于碳酸丙烯酯中（保持碘化锂在PC中的浓度为1mol/l），在正极石墨电极和负极金属锂电极作用下进行恒电压(极相电压)电解，至总功率输出为160毫瓦（用以将体系中的剩余水分和相关杂质通过电化学方法还原除掉；用微量水分测试仪测试碘化锂有机溶液中的水分小于50ppm即可），电解结束后过滤电解液、滤液真空抽提溶剂碳酸丙烯酯后得到无水碘化锂固体。

实施例2

用乙二醇二甲醚替换步骤3）中的有机溶剂碳酸丙烯酯，其它条件同实施例1。

实施例3

用碳酸二乙酯替换步骤3）中的有机溶剂碳酸丙烯酯，其它条件同实施例1。

实施例4

用铂电极替换步骤3）中的石墨电极，其它条件同实施例1。

应用实施

把实施例1－4制得的无水碘化锂固体分别溶于1,3-二氧五环和乙二醇二甲醚（DIO 与DME体积比1：1，两者中的水分含量低于30ppm）的混合溶剂中，混合溶剂中的无水碘化锂浓度为1mol/l，搅拌均匀即为锂铁电池电解液。

将配制好的锂铁电池电解液注入锂铁电池（电池型号：1.5V，AA型）中，通过300mA放电来观察电池初始放电容量的大小（截止电压0.8V）。通过高温60℃储存2周后300mA放电来观察电池经储存后容量衰减程度。并在相同条件下，用购买的市售普通锂铁电池电解液作对比试验（对照组），结果见表1。

由表1可看出，使用本发明制得的碘化锂作电解液，与市售的同型号普通锂铁电池电解液相比，锂铁电池的初始放电容量及高温储存2周后的容量性能差别不大，均良好。由此说明采用本发明方法制得的无水碘化锂可用作锂铁电池的电解液。

表1 使用不同锂铁电池电解液的放电性能

电解液	300mA初始放电容量	高温储存2周后300mA放电容量
			实施例1	2856 mAh	2833 mAh
实施例2	2914 mAh	2887 mAh
			实施例3	2936 mAh	2901 mAh
实施例4	2955 mAh	2935 mAh
			对照组	2925 mAh	2897 mAh

Claims

1.一种无水碘化锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2）将含结晶水的碘化锂固体材料溶于有机溶剂中，在催化还原电极和金属锂电极作用下进行恒电压电解，至总功率输出不大于160毫瓦完成电解，电解结束后过滤电解液、滤液除去有机溶剂得到无水碘化锂。

2.如权利要求1所述无水碘化锂的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述的有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯或1,3-二氧五环。

3.如权利要求1所述无水碘化锂的制备方法，其特征在于，步骤2）中所述的催化还原电极为石墨电极、铂电极、铂钛电极、铂镍电极、钌电极或钌镍电极。