一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝的製作方法

2023-08-01 05:58:11 2

本發明屬於電解液技術領域，具體涉及一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝。

背景技術：

電解液是電池的重要組成部分，它是在電池正、負極之間起到傳導作用的離子導體，它本身的性能及其與正負極形成的界面狀況很大程度上影響電池的性能。優良的電池非水電解液應具備以下幾點要求：(1)化學穩定性好，與電池內的正負極活性物質和集流體(一般用鋁箔和銅箔)不發生化學反應；(2)電化學穩定窗口寬；(3)離子電導率高，電子電導率低；(4)溫度範圍合適即沸點高，熔點低；(5)安全低毒，無環境汙染。

通常碘化鋰電解液的製備方法是，把適當含量無水的碘化鋰鹽直接溶解在一定摩爾配比的混合溶劑中得到的。在這個過程中，無水碘化鋰的製備是一個非常困難且非常昂貴的過程。碘化鋰在乾燥過程中，在150℃左右會除去大部分的結晶水，但是其餘的結晶水不容易除去即使在大幅提高溫度的情況下，這是由於碘化鋰在高於150℃下會發生分解。為了抑制碘化鋰在高溫下的分解而製備無水碘化鋰，通常的技術是在碘化鋰乾燥時通hi等氣體來抑制分解。因而通過此技術得到的無水碘化鋰過程複雜、產量低、價格昂貴等缺點。

電池用非水電解液容易在運輸和儲存時粘度增加，並且製作出電池隨著儲存時間的延長，內阻也不斷增大，尤其是當二氧戊環比例較高時，電解液粘度變化以及對電池內阻影響加劇。造成此現象的主要原因是在儲運過程中，二氧戊環等溶劑緩慢聚合，而酸性環境、高溫環境以及金屬陽離子的存在會加速聚合反應。因此任何穩定其非水電解液的粘度是個需要解決的問題。

綜上所述，因此需要一種更好的電解液製作工藝，來改善現有技術的不足。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝，本發明的電解液製作流程簡單、反應條件易於控制、生產成本低廉，電解液濃度性能穩定，使用溫度範圍寬，易於大批量工業化生產。

本發明提供了如下的技術方案：

一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝，包括以下步驟：

a、將帶結晶水的碘化鋰鹽放在真空環境下乾燥，乾燥溫度為80-100℃；

b、將步驟a乾燥後的碘化鋰鹽加入到有機溶劑中攪拌均勻，攪拌速度為40-60r/min，得到電解液母液；

c、將電解液母液加入到電解池中，採用恆定電流電解5-8h，得到粗電解液一；

d、向粗電解液一中加入穩定劑，在40-60℃下反應8-10h，得到粗電解液二；

e、向粗電解液二中加入除水劑，攪拌1-2h，過濾後即可得到電解液成品。

優選的，所述步驟a在露點低於-10℃、含氧量小於1ppm的真空環境下乾燥，有利於加快帶結晶水的碘化鋰鹽的乾燥速度，且提高幹燥純度，減少乾燥過程中雜質的產生。

優選的，所述步驟b有機溶劑由碳酸酯和醚組成，該成分成本低廉，且反應條件較為簡單，易於把控。

優選的，所述碳酸酯由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中任意三種或三種以上組合而成，所述醚由乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚組成，以上成分成本低廉、易於製備。

優選的，所述步驟c電解時的環境溫度控制在5-10℃，該溫度下有利於降低反應的劇烈程度，防止反應劇烈帶來的危險。

優選的，所述步驟d的穩定劑為乙二醇、酒石酸或四乙酸二氨基乙烷，該成分成本低廉，材料來源廣泛且易於製備。

優選的，所述步驟e除水劑為氫化鋰或四氫鋰鋁，該成分成本低廉，材料來源廣泛，除水效果較為良好。

優選的，所述步驟e除水至含水量在8ppm以下即可，有利於提高製得的電解液的質量，從而延長電解液的使用壽命。

本發明的有益效果是：

本發明的步驟a在露點低於-10℃、含氧量小於1ppm的真空環境下乾燥，有利於加快帶結晶水的碘化鋰鹽的乾燥速度，且提高幹燥純度，減少乾燥過程中雜質的產生。

本發明的步驟c電解時的環境溫度控制在5-10℃，有利於降低反應的劇烈程度，防止反應劇烈帶來的危險。

本發明的步驟e除水至含水量在8ppm以下，有利於提高製得的電解液的質量，從而延長電解液的使用壽命。

本發明的電解液製作流程簡單、反應條件易於控制、生產成本低廉，電解液濃度性能穩定，粘度穩定且可以有效降低電池內阻，使用溫度範圍寬，易於大批量工業化生產。

具體實施方式

實施例1

一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝，包括以下步驟：

a、將帶結晶水的碘化鋰鹽放在真空環境下乾燥，乾燥溫度為100℃；

b、將步驟a乾燥後的碘化鋰鹽加入到有機溶劑中攪拌均勻，攪拌速度為60r/min，得到電解液母液；

c、將電解液母液加入到電解池中，採用恆定電流電解8h，得到粗電解液一；

d、向粗電解液一中加入穩定劑，在46℃下反應10h，得到粗電解液二；

e、向粗電解液二中加入除水劑，攪拌1h，過濾後即可得到電解液成品。

步驟a在露點低於-10℃、含氧量小於1ppm的真空環境下乾燥，有利於加快帶結晶水的碘化鋰鹽的乾燥速度，且提高幹燥純度，減少乾燥過程中雜質的產生。

步驟b有機溶劑由碳酸酯和醚組成，該成分成本低廉，且反應條件較為簡單，易於把控。

碳酸酯由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯組合而成，醚由乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚組成，以上成分成本低廉、易於製備。

步驟c電解時的環境溫度控制在10℃，該溫度下有利於降低反應的劇烈程度，防止反應劇烈帶來的危險。

步驟d的穩定劑為乙二醇，該成分成本低廉，材料來源廣泛且易於製備。

步驟e除水劑為四氫鋰鋁，該成分成本低廉，材料來源廣泛，除水效果較為良好。

步驟e除水至含水量在8ppm以下即可，有利於提高製得的電解液的質量，從而延長電解液的使用壽命。

實施例2

一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝，包括以下步驟：

a、將帶結晶水的碘化鋰鹽放在真空環境下乾燥，乾燥溫度為100℃；

b、將步驟a乾燥後的碘化鋰鹽加入到有機溶劑中攪拌均勻，攪拌速度為60r/min，得到電解液母液；

c、將電解液母液加入到電解池中，採用恆定電流電解5h，得到粗電解液一；

d、向粗電解液一中加入穩定劑，在40℃下反應8h，得到粗電解液二；

e、向粗電解液二中加入除水劑，攪拌1h，過濾後即可得到電解液成品。

步驟a在露點低於-10℃、含氧量小於1ppm的真空環境下乾燥，有利於加快帶結晶水的碘化鋰鹽的乾燥速度，且提高幹燥純度，減少乾燥過程中雜質的產生。

步驟b有機溶劑由碳酸酯和醚組成，該成分成本低廉，且反應條件較為簡單，易於把控。

碳酸酯由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸甲乙酯組合而成，醚由乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚組成，以上成分成本低廉、易於製備。

步驟c電解時的環境溫度控制在5℃，該溫度下有利於降低反應的劇烈程度，防止反應劇烈帶來的危險。

步驟d的穩定劑為四乙酸二氨基乙烷，該成分成本低廉，材料來源廣泛且易於製備。

步驟e除水劑為氫化鋰，該成分成本低廉，材料來源廣泛，除水效果較為良好。

步驟e除水至含水量在8ppm以下即可，有利於提高製得的電解液的質量，從而延長電解液的使用壽命。

實施例3

一種用於應急電源設備的電解液的製作工藝，包括以下步驟：

a、將帶結晶水的碘化鋰鹽放在真空環境下乾燥，乾燥溫度為80℃；

b、將步驟a乾燥後的碘化鋰鹽加入到有機溶劑中攪拌均勻，攪拌速度為40r/min，得到電解液母液；

c、將電解液母液加入到電解池中，採用恆定電流電解5h，得到粗電解液一；

d、向粗電解液一中加入穩定劑，在40℃下反應10h，得到粗電解液二；

e、向粗電解液二中加入除水劑，攪拌2h，過濾後即可得到電解液成品。

步驟a在露點低於-10℃、含氧量小於1ppm的真空環境下乾燥，有利於加快帶結晶水的碘化鋰鹽的乾燥速度，且提高幹燥純度，減少乾燥過程中雜質的產生。

步驟b有機溶劑由碳酸酯和醚組成，該成分成本低廉，且反應條件較為簡單，易於把控。

碳酸酯由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯組合而成，醚由乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚和四乙二醇二甲醚組成，以上成分成本低廉、易於製備。

步驟c電解時的環境溫度控制在10℃，該溫度下有利於降低反應的劇烈程度，防止反應劇烈帶來的危險。

步驟d的穩定劑為乙二醇，該成分成本低廉，材料來源廣泛且易於製備。

步驟e除水劑為氫化鋰，該成分成本低廉，材料來源廣泛，除水效果較為良好。

步驟e除水至含水量在8ppm以下即可，有利於提高製得的電解液的質量，從而延長電解液的使用壽命。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。