一种含溴化锂的电解液及其电池的制作方法

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一种含溴化锂的电解液及其电池的制作方法

【技术领域】

[0001]本发明属于锂电池领域，应用于一次锂电池，涉及含溴化锂的有机溶剂

电解液。

【背景技术】

[0002]锂电池由于储存性能长、低温性能好得到了广泛的应用。锂二硫化铁电

池以二硫化铁为正极活性物质，金属锂为电池负极，其具有比能量高，储存时

间长，优良的倍率性能与低温性能等优点，可替代碱性电池使用的同时能更好

兼顾其他需要大负载电池和低温环境下使用的需求。锂-硫电池由于其能量密度

高，储存性能好，也成为目前研宄和应用的重点。在这些电池中，传统的有机

电解液所采用的锂盐有碘化锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂，这两种锂盐在制备过

程难度、提纯工艺等方面都存在问题，因而含有此两种锂盐的有机电解液价格

高昂，严重限制了锂电池的广泛应用。

【发明内容】

[0003]为了解决以上技术问题，本发明提供一种含溴化锂电解液，包括:溴化锂、

一种或多种不同于溴化锂的其它类型锂盐、两种或两种以上的有机溶剂 Γ溴化

锂在锂盐摩尔总量中占 0.01-90%, 总锂摩尔浓度 0.3mol/L~3.0OmoI/L0

[0004]优选的，所述不同于溴化锂的其它类型锂盐采用高氯酸锂、六氟磷酸锂、

双三氟甲烷磺酰亚胺锂、碘化锂、四氟硼酸锂中的一种或几种。

[0005]优选的，有机溶剂采用乙二醇二甲醚，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸

丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、四氢呋喃、二氧五环、乙腈、

二甲基酰胺、三苯磷酸酯中的两种或两种以上。

[0006]本发明还提供了一种含溴化锂电解液的电池，包括:正极、本发明的电解

液；所述正极按重量百分比，包括:活性物质:50-99.5wt% ；粘结剂:0.25-25wt

% ;导电剂，0.25-25wt% ;其他材料:0.4-10%ο

[0007]优选的，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯 PVDF。

[0008]优选的，所述导电剂采用碳黑、乙炔黑、导电石墨中的一种或几种。

[0009]优选的，所述其它材料，为调整正极片特性的各类氧化物或氢氧化物或

碳酸盐的一种或几种。如氢氧化铁、碳酸铜，氢氧化钙，碳酸钠中的其中一种。

[0010]电池制备的方法为:将正极片、负极金属锂、隔膜卷绕成电芯，注入含溴

化锂有机电解液，密封老化后形成电池。

[0011]本发明的含溴化锂有机电解液及其锂二硫化铁电池具有以下效果:采用本

发明电解液所制备的电池放电平台高、放电时间长、放电容量大；与传统碱锰、

锌锰电池相比大电流放电性能优异；使用范围广，高低温放电性能均良好；与

传统的锂铁电池相比，电池成本有明显的降低。

【附图说明】

[0012]图1是实施例 2中，测试方式 A，测试方式 B，测试方式 C得到的锂二硫

化铁 AA 型电池的放电曲线图。

【具体实施方式】

[0013]下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明:

实施例 1

电解液制备:无水溴化锂 0.20mol 和六氟磷酸锂 0.55mol，溴化锂在锂盐摩尔总

量中占 0.20/(0.20+0.55) = 26.7%，且折算成总锂摩尔数为0.75mol，有机溶剂

为乙二醇二甲醚和二氧五环(体积比为 70%:30%) I 升，配置成0.75molLi/l 的含

溴化锂有机电解液。

[0014]锂二硫化铁电池正极片制作:配方为:活性物质(二硫化铁):91wt% ;粘结剂

聚偏氟乙烯 3wt% ;导电剂炭黑2wt% ;导电石墨为 2wt%，其它添加物为

2%wt，在分散剂NMP(N，N- 二甲基吡咯烷酮)的作用下制成浆料，涂覆在铝箔

上，经过干燥、碾压、分切后制成电池正极。

[0015]锂二硫化铁电池制作:将金属锂负极和所制作得到的正极片，中间加入隔

膜，卷绕成电芯，放入钢壳注入所配置的含溴化锂有机电解液，密封老化后形

成AA 型锂二硫化铁电池。

[0016]实施例 2

电池性能测试，对实施例 1所制备的 AA 型锂二硫化铁电池性能各种不同放电

电流下的测试。

[0017]测试方式 A:恒流2000mA 放电测试，截止电压0.8V ；

测试方式 B:恒流100mA 放电测试，截止电压0.8V ；

测试方式 C:恒流500mA 放电测试，截止电压0.8V。测试结果见图1，其中测

试方式 A中得到的放电容量 2736mAh，在放出1500mAh 容量时电压约为

1.20V ;测试方式 B得到的放电容量 2910mAh，在放出1500mAh 容量时电压超

过1.25V ;测试方式 C得到的放电容量 3016mAh，在放出1500mAh 容量时电

压超过1.30V。

[0018]比较例I

商品化AA 碱性电池，以恒流100mA 放电电流进行测试，在截止电压为0.8V

的情况下，可放出1093mAh 的容量。

[0019]结果表明，锂二硫化铁电池采用含溴化锂电液所组合电池放电容量大，

大电流放电平台高，适合于大倍率放电等优点。

[0020]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，

不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普

通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或

替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

【主权项】

1.一种含溴化锂电解液，其特征在于，包括:溴化锂、一种或多种不同于溴化锂

的其它类型锂盐、两种或两种以上的有机溶剂；溴化锂在锂盐摩尔总量中占

0.01-90%, 总锂摩尔浓度 0.3mol/L~3.0OmoI/L02.如权利要求 1所述的含溴化锂

电解液，其特征在于，所述不同于溴化锂的其它类型锂盐采用高氯酸锂、六氟

磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、碘化锂、四氟硼酸锂中的一种或几种。3.如

权利要求 1所述的含溴化锂电解液，其特征在于，有机溶剂采用乙二醇二甲醚，

碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙

酯、四氢呋喃、二氧五环、乙腈、二甲基酰胺、三苯磷酸酯中两种或两种以上。

4.一种含溴化锂电解液的电池，其特征在于，包括:正极、含如权利要求 1所述

的电解液；所述正极按重量百分比，包括:活性物质:50-99.5wt% ;粘结剂:0.25-

25wt% ;导电剂，0.25-25wt% ;其他:0.4-10%ο5.如权利要求 4所述的电池，其

特征在于，所述其它采用氢氧化铁、碳酸铜，氢氧化钙，碳酸钠中的其中一种。

6.如权利要求 4所述的电池，其特征在于，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯

PVDF。7.如权利要求 4所述的电池，其特征在于，所述导电剂采用碳黑、乙炔

黑、导电石墨中的一种或几种。

【专利摘要】本发明提供一种含溴化锂电解液及电池，电解液包括：溴化锂、

一种或多种不同于溴化锂的其它类型锂盐、两种或两种以上的有机溶剂；溴化

锂在锂盐摩尔总量中占 0.01~90%，总锂摩尔浓度 0.3mol/L~3.00mol/L。采用

本发明电解液所制备的电池放电平台高、放电时间长、放电容量大；与传统碱

锰、锌锰电池相比大电流放电性能优异；使用范围广，高低温放电性能均良好；

与传统的锂铁电池相比，电池成本有明显的降低。

【IPC 分类】H01M10/0561, H01M10/056, H01M4/62

【公开号】CN104993144

【申请号】CN201510277636

【发明人】薛建军, 崔燕, 邝子朋, 尹鸿章

【申请人】广州鹏辉能源科技股份有限公司

【公开日】2015 年10 月21 日

【申请日】2015 年5月27 日

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该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业

本发明涉及一种基于液态电极的硫-溴可充电电池及其应用，电池包括：正极集流体、正极

电解液腔、隔膜、负极电解液腔、负极集流体；其中正极电解液腔中充装有正极电解液，

负极电解液腔中充装有负极电解液，依靠正负电极电解液中溶解的电化学活性物质可逆的

电化学氧化还原反应而工作。为了提高其大规模储电的能力，该电池可进一步扩展为液流

电池模式。将正、负极电解液腔通过输液管、恒流泵与正、负极储液罐相连，电池工作时

在泵的驱动下，从储液罐流入正、负极电解液腔，在集流体与电解液的界面上发生电化学

–氧化还原反应。本发明的硫溴电池原料资源丰富，低毒性，性价比高；且电池制作工艺

简单，工艺参数较易控制，重复性好。

1. 一种基于液态电极的硫-溴可充电电池，其特征在于:所述电池包括: 正极集流体、正极电

解液腔、隔膜、负极电解液腔、负极集流体; 其中正极电解液腔中充装有正极电解液，负

极电解液腔中充装有负极电解液。

2. 根据权利要求 1所述的一种基于液态电极的硫- 溴可充电电池，其特征在于：正极电解

液中的正极材料为溴化锂 LiBr、单质溴 Br2 中的一种或两种; 正极电解液中的电解质为溴化

物;正极电解液所用溶剂为水。

3. 根据权利要求 1所述的一种基于液态电极的硫- 溴可充电电池，其特征在于：负极电解

液中的负极材料为单质硫 S8 或多硫化锂 Li2Sn，其中 2〈n<8; 负极电解液中的电解质为高

氯酸锂 LiCl 〇4、六氟磷酸锂 LiPF6、双三氟甲烷磺酰亚胺锂 LiTFSI 中的一种或几种；负

极电解液所用溶剂为四氢呋喃 THF、二硫化碳 CS2、甲苯中的一种或几种。

4. 根据权利要求 1所述的一种基于液态电极的硫-溴可充电电池，其特征在于: 所述隔膜包

括传导锂离子的无机固体电解质膜或聚合物电解质膜。

5. 根据权利要求 1所述的一种基于液态电极的硫-溴可充电电池，其特征在于: 所述正极集

流体、负极集流体为复合材料，其中复合材料的原料包括导电碳材料、胶黏剂。

6. 根据权利要求 5所述的一种基于液态电极的硫-溴可充电电池，其特征在于: 所述导电碳

材料为乙炔黑、科琴黑、导电炭黑Super P、活性炭中的一种或几种; 胶黏剂为聚偏氟乙烯

PVdF、聚四氟乙烯 ΡΊΈΕ、羧甲基纤维素 CMC、丁苯乳胶 SBR 中的一种或几种。

7. 根据权利要求 1所述的一种基于液态电极的硫-溴可充电电池，其特征在于: 所述正极集

流体、负极集流体为具有自支撑结构的导电碳材料。

8. 根据权利要求 7所述的一种基于液态电极的硫-溴可充电电池，其特征在于: 所述具有自

支撑结构的导电碳材料可以为碳布、碳纸、垂直生长的碳纳米管、石墨烯纸的一种或几种。

9. 一种基于液态电极的硫-溴可充电液流电池，其特征在于:所述硫- 溴可充电液流电池为:

正、负极电解液腔通过输液管、恒流栗与正、负极储液罐相连，电池工作时，在正、负极

各自的恒流栗的作用下，储液罐中的溶液吸入电池堆产生电流; 其中正极电解液腔中充装

有权利要求 1中所述的正极电解液；负极电解液腔中充装有权利要求 1 中所述的负极电解

液。

10. —种如权利要求 1所述的基于液态电极的硫-溴可充电电池的应用，其特征在于: 在移动

电子设备、电动车及电网提供或储存能量中的应用。

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摘要：

一种含溴化锂的电解液及其电池的制作方法一种含溴化锂的电解液及其电池的制作方法【技术领域】[0001]本发明属于锂电池领域，应用于一次锂电池，涉及含溴化锂的有机溶剂电解液。【背景技术】[0002]锂电池由于储存性能长、低温性能好得到了广泛的应用。锂二硫化铁电池以二硫化铁为正极活性物质，金属锂为电池负极，其具有比能量高，储存时间长，优良的倍率性能与低温性能等优点，可替代碱性电池使用的同时能更好兼顾其他需要大负载电池和低温环境下使用的需求。锂-硫电池由于其能量密度高，储存性能好，也成为目前研宄和应用的重点。在这些电池中，传统的有机电解液所采用的锂盐有碘化锂和双三氟甲烷磺酰亚胺锂，这两种锂盐在制备过程...

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