鋰電池電解液是電池中離子傳輸的載體,一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在 鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料,在一定條件下、按 一定比例配制而成的。目前,最常見的電解質鋰鹽是六氟磷酸鋰(LiPF6),在制造電解液過 程中,六氟磷酸鋰可以占到電解液成本的五成到七成,主要用于鋰離子動力電池、鋰離子儲 能電池,具有循環效率好,熱穩定性較好,電導率高的優點。然而,作為電解質鋰鹽,六氟磷酸鋰存在對水分敏感、熱穩定性差的缺點,易導致 電池性能在高溫下嚴重惡化,產生的氟化氫會對電極材料、SEI膜等電池元件造成損壞,從 而導致鋰電池容量的下降和使用壽命的縮短。相較于六氟磷酸鋰,四氟硼酸鋰(LiBF4)具有更寬的工作溫度范 圍,更強的耐水解能力;但單獨使用會導致鋰離子電池的容量和庫倫效率下降。而二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)是一種新型鋰鹽,具有很好的成膜性能,在熱穩定性、高低溫性能、電化學 穩定性等方面都表現優異,可極大地提高電池的安全性能。
文章提供了一種純化二氟草酸硼酸鋰與四氟硼酸鋰混合鋰鹽的方法,包括如下步驟:
在惰性保護氣體中,攪拌條件下,將草酸鋰加入有機溶劑中,制備草酸鋰懸濁液;
將三氟化硼·乙醚滴加至草酸鋰懸濁液中,至草酸鋰懸濁液變為澄清;
繼續攪拌至反應完成,得到二氟草酸硼酸鋰與四氟硼酸鋰的混合反應液;
然后經過助純化濾膜進行純化;
其中,所述助純化濾膜中包含乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、1 ,1 '-(亞甲基二-4 , 1-亞苯基)雙[2-羥基-2-甲基-1-丙酮]、三氟甲基磺酸鈧、2-(3-硝基-2-吡啶)丙二酸二甲 酯、苯并呋喃-2-三氟硼酸鉀。
提示:
助純化濾膜中乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、1 ,1 '- (亞甲基二-4 ,1-亞苯基)雙[2-羥基-2-甲基-1-丙酮]、三氟甲基磺酸鈧、2-(3-硝基-2-吡 啶)丙二酸二甲酯、苯并呋喃-2-三氟硼酸鉀的質量比為100:100-150:4-10:0 .1-0 .3:0 .1- 0 .4:0 .2-0 .5。
助純化濾膜的制備過程為:將乙醇、聚乙二醇二丙 烯酸酯、1 ,1 '-(亞甲基二-4 ,1-亞苯基)雙[2-羥基-2-甲基-1-丙酮]、三氟甲基磺酸鈧、2- (3-硝基-2-吡啶)丙二酸二甲酯、苯并呋喃-2-三氟硼酸鉀,以質量比100:100-150:4-10: 0 .1-0 .3:0 .1-0 .4:0 .2-0 .5的比例加入反應器中,恒溫60-80℃下通氮氣攪拌60-150min,將 混合物傾倒在玻璃板上,然后在混合物上方加蓋石英玻璃板,控制混合物厚度為100-300μ m,經紫外線照射30-120s,丙酮洗滌6-24h,靜置干燥后即得到助純化濾膜。
有機溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、四氫呋 喃、甲苯、乙酸乙酯、乙二醇二甲醚、乙醚、二甲基甲酰胺或丙酮中的一種或多種,例如碳酸 二甲酯。
繼續攪拌至反應完成中所述反應溫度為70-100℃,反應時間為2- 5h。
本方法的優點:
減少了二氟草酸硼酸鋰和四氟硼酸鋰的分離及純化過程,在很大程度上簡化了生產工藝并節約了成本;
提供了一種純化混合鋰鹽的方法,提高了混合鋰鹽的純度和產率,使得制備的混合鋰鹽能夠直接應用在鋰離子電池中,并且成本低廉;
本發明提供純化混合鋰鹽能夠很好的改善鋰離子電池的常溫和高溫循環性 能,在替代六氟磷酸鋰方面具有很好的應用前景;更進一步的,制備不同比例的混合鋰鹽, 可以適應各種電解液配方,降低成本。