CN104577199A - 锂-氟化碳电池用改性电解液 - Google Patents

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余劲鹏
张晶
丁飞
刘兴江
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Abstract

本发明涉及一种锂-氟化碳电池用改性电解液，包括商品化锂-氟化碳电池用电解液，其特点是：所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中配制有0.4～0.8mol/L的添加剂，所述添加剂为含N-O键的化合物。本发明通过在商品化锂-氟化碳电池电解液中加入含N-O键的化合物作为添加剂，不仅改善了锂-氟化碳电池在放电初期出现的明显电压滞后现象，大幅提高电池倍率放电性能，而且由于含N-O键的化合物作为添加剂的种类繁多，并且添加时操作方法十分简单，降低了电解液的成本，易于实现大规模生产。

Description

锂-氟化碳电池用改性电解液
技术领域
本发明属于锂-氟化碳电池技术领域，尤其是涉及一种锂-氟化碳电池用改性电解液。
背景技术
金属锂原电池种类繁多，具有较高的比能量和工作电压，目前发展较为成熟的体系主要有锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池、锂-二氧化硫电池等，能量密度一般能达到250-350Wh/kg。近年来，属于金属锂原电池体系中的锂-氟化碳电池因具有更高能量密度优势而备受关注，目前锂-氟化碳电池的能量密度能够达到500Wh/kg，并且具有很大的提升空间。但是由于锂-氟化碳电池工作时随着反应产物导电碳的生成，放电电压才得到提高，导致锂-氟化碳电池放电初期存在的电压滞后现象，制约了锂-氟化碳电池的倍率放电性能的提高。
目前，为改善锂-氟化碳电池放电初期出现的明显电压滞后问题，本领域技术人员从氟化碳材料优化方面进行了大量研究，不同程度改善了锂-氟化碳电池在放电初期出现明显电压滞后问题，但由于原料昂贵以及对材料的制作过程要求严格，提高了锂-氟化碳电池的制作成本，难以实现大规模生产。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够有效改善电池放电初期的电压滞后性、大幅提高电池倍率放电性能，并且成本低、制作过程简单，易于实现大规模生产的锂-氟化碳电池用改性电解液。
本发明包括如下技术方案：
锂-氟化碳电池用改性电解液，包括商品化锂-氟化碳电池用电解液，其特点是：所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中配制有0.4～0.8mol/L的添加剂，所述添加剂为含N-O键的化合物。
本发明还可以采用如下技术措施：
所述含N-O键的化合物为LiNO3、LiNO2、NaNO3、NaNO2，5′-三磷酸-2′,3′-二脱氧胞苷三锂盐、乙二胺四乙酸二锂盐或鸟苷-5′-二磷酸二锂盐。
所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中的电解质为阴离子电解质锂盐的一种或复数种的混合物；所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中的溶剂为脂类溶剂、醚类溶剂或砜类溶剂的一种或复数种的混合物。
所述阴离子电解质锂盐为LiClO4、LiBF4、LiPF6或LiCF3SO3。
所述脂类溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯；所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚；所述砜类溶剂为二苯基亚砜、甲基苯基砜、环丁砜或二甲亚砜。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明通过在商品化锂-氟化碳电池电解液中加入含N-O键的化合物作为添加剂，不仅改善了锂-氟化碳电池在放电初期出现的明显电压滞后现象，大幅提高电池倍率放电性能，而且由于含N-O键的化合物作为添加剂的种类繁多，并且添加时操作方法十分简单，降低了电解液的成本，易于实现大规模生产。
附图说明
图1是本发明制作的锂-氟化碳电池与商品化电解液制作的锂-氟化碳电池放电曲线比较图。
具体实施方式
为能进一步公开本发明的发明内容、特点及功效，特例举以下实例并结合附图进行详细说明如下。
锂-氟化碳电池用改性电解液，包括商品化锂-氟化碳电池用电解液，其特点是：所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中配制有0.4～0.8mol/L的添加剂，所述添加剂为含N-O键的化合物。
所述含N-O键的化合物为LiNO3、LiNO2、NaNO3、NaNO2，5′-三磷酸-2′,3′-二脱氧胞苷三锂盐、乙二胺四乙酸二锂盐或鸟苷-5′-二磷酸二锂盐。
所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中的电解质为阴离子电解质锂盐的一种或复数种的混合物；所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中的溶剂为脂类溶剂、醚类溶剂或砜类溶剂的一种或复数种的混合物。
所述阴离子电解质锂盐为LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3。
所述脂类溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚；所述砜类溶剂为二苯基亚砜、甲基苯基砜、环丁砜、二甲亚砜。
实施例：
在LiPF6/PC-DME电解液中配制有0.4mol/L的LiNO3作为添加剂形成本发明的锂-氟化碳电池改性电解液。
将氟化石墨材料、SP导电剂、PVDF粘结剂按质量比88:6:6在NMP溶剂中混合均匀，然后涂覆在铝箔集流体上，干燥后压片，制成锂/一氟化碳电池的正极极片；以金属锂箔为负极极片；采用上述锂-氟化碳电池改性电解液制作CR2430型锂-氟化碳扣式电池；对制作出的CR2430型锂-氟化碳扣式电池进行测试，电池的放电截止电压为1V（vs.Li/Li+），放电比容量以0.5C（1C=864mA/g）电流密度做充放电循环测试，电池在放电初期电压降至2.18V即达到最低点，放电比容量为752.6mAh/g。
比较例：
采用不含任何添加剂的LiPF6/PC-DME电解液，其余与实施例完全相同，制作CR2430型锂-氟化碳扣式电池。
对采用本发明制成的锂-氟化碳电池用改性电解液和采用商品化锂-氟化碳电池用改性电解液制作出的CR2430型锂-氟化碳扣式电池进行测试；测试结果如图1所示，a曲线为电解液中无添加剂时制作的电池，b曲线为本发明制成的锂-氟化碳电池用改性电解液制作的电池；从图1中可以看出，当电解液中无添加剂时制作的电池，尽管放电容量略高于实施例中的电池；但它在放电初期电压降至1.47V才达到最低点。这说明，将分子中含N-O键的LiNO3作为锂-氟化碳电池电解液的添加剂，能显著改善锂-氟化碳电池在放电初期出现的明显电压滞后现象。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.锂-氟化碳电池用改性电解液，包括商品化锂-氟化碳电池用电解液，其特征在于：所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中配制有0.4～0.8mol/L的添加剂，所述添加剂为含N-O键的化合物。
2.根据权利要求1所述的锂-氟化碳电池用改性电解液，其特征在于：所述含N-O键的化合物为LiNO3、LiNO2、NaNO3、NaNO2，5′-三磷酸-2′,3′-二脱氧胞苷三锂盐、乙二胺四乙酸二锂盐或鸟苷-5′-二磷酸二锂盐。
3.根据权利要求1或2所述的锂-氟化碳电池用改性电解液，其特征在于：所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中的电解质为阴离子电解质锂盐的一种或复数种的混合物；所述商品化锂-氟化碳电池用电解液中的溶剂为脂类溶剂、醚类溶剂或砜类溶剂的一种或复数种的混合物。
4.根据权利要求3所述的锂-氟化碳电池用改性电解液，其特征在于：所述阴离子电解质锂盐为LiClO4、LiBF4、LiPF6或LiCF3SO3。
5.根据权利要求3所述的锂-氟化碳电池用改性电解液，其特征在于：所述脂类溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯；所述醚类溶剂为乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚；所述砜类溶剂为二苯基亚砜、甲基苯基砜、环丁砜或二甲亚砜。
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