【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂/氟化碳一次电池，具体涉及一种含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液及其制备方法。
技术介绍
1、随着科技的进步，机械设备、电子电器、日常用品等对于电源小型化、轻型化、高能量密度的要求越来越迫切，金属锂一次电池以其高比能量优势被广泛应用。目前发展较为成熟的是锂锰电池、锂亚硫酰氯电池、锂二氧化硫电池等，能量密度一般达到250~350wh/kg，锂氟化碳电池因具有更高的能量密度优势而备受业界关注，目前该电池体系能量密度已达到500wh/kg，仍有上升空间。
2、为了获得更高能量密度以及在更高倍率下的放电优异性能人们做了很多努力，一方面通过对正极材料氟化碳改性，采用碳包覆、导电聚合物包覆、材料纳米化以及特殊电极复合，但这些方法较为复杂，不利于大规模工业化应用，另一方面通过对锂/氟化碳电池电解液改性，但同样面临成本高，操作复杂的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液及其制备方法，针对锂/氟化碳一次电池在大电流放电情况下有效输出容量低的问题，本专利技术从电解液的角度解决上述问题，与目前对于锂/氟化碳一次电池的改进方法相比，原料来源丰富，成本低廉，制备工艺简单，适合大规模工业化应用。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，包括锂/氟化碳电池基础液和添加剂，所述添加剂为硼基化合物添加剂，所述硼基化合物添加剂为硼酸三苯酯或三(
4、电解液中，添加剂的质量分数为1%~3%。向电解液中添加适量添加剂是优化电解液、提高电池性能较好的途径之一，通常电解液中所使用的添加剂针对性强、用量少(按电解液的体积分数或质量分数来算，添加剂的用量一般不超过电池电解液用量的5%)，过量的添加剂导致电解液体系粘度增大从而超过添加剂本身所带来的积极作用。
5、在本专利技术优选的实施方式中，所述电解液中，电解液添加剂的质量分数为2%。
6、在本专利技术优选的实施方式中，所述锂/氟化碳电池基础液包括锂盐和溶剂，所述锂盐为阴离子电解质锂盐，基础液中，所述阴离子电解质锂盐浓度为0.1~2 mol/l。
7、在本专利技术优选的实施方式中，所述阴离子电解质锂盐选自libf4、lipf6、libob、lidfob、litfsi、lifsi、liclo4或lipo2f2。
8、在本专利技术优选的实施方式中，所述溶剂为酯类和/或醚类有机溶剂，所述酯类和/或醚类有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、亚硫酸丙烯酯、二甲亚砜、环丁砜、甲基苯基砜中至少两种的混合物。
9、在进一步优选的实施方式中，所述有机溶剂为体积比为1:1的碳酸丙烯酯和乙二醇二甲醚的混合液，碳酸丙烯酯（pc）的化学稳定性高、相对介电常数大，且循环性能佳，因此被广泛应用于锂一次电池的电解液中。此外，pc的粘度相对较低，有利于锂离子的传输，提高了电池的离子电导率。而乙二醇二甲醚（dme）作为一种醚类有机溶剂，具有较低的介电常数和黏度，能够提升电解液的电导率。dme的气味小、溶解能力强，对锂电池的电导率提升效果高，且低温充放电性能佳。同时，dme的制作成本低廉，是一种经济实惠的有机溶剂。总的来说，pc和dme作为锂一次电池的电解液溶剂，都具有较高的离子电导率、宽的电化学稳定窗口、良好的热稳定性、化学性能稳定以及安全低毒等优点。
10、本专利技术的另一个目的是提供一种上述所述的含硼化物的锂/氟化碳电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
11、称取锂盐，溶剂和硼基化合物添加剂。
12、将锂盐和溶剂混合，得到基础电解液，向所述基础电解液中加入质量百分数为1%~3%的硼基化合物添加剂，其中，锂盐在基础液中的浓度为0.1~2 mol/l，得到含硼化物的锂/氟化碳电池电解液。
13、本专利技术的第三个目的是提供一种上述任一项所述的电解液在锂/氟化碳电池中的应用。
14、一种锂/氟化碳电池，在充满氩气的手套箱里，按照负极壳、弹簧片、垫片、金属锂片、氧化铝隔膜、所述锂/氟化碳电池电解液、氟化石墨正极片、正极壳的顺序组装成cr2025型扣式电池。
15、在本专利技术优选的实施方式中，所述正极片的制备方法为：将氟化石墨、导电胶、聚偏二氟乙烯粘结剂按质量比为8:1:1混合，涂覆在铝箔上，得到正极片。
16、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
17、本专利技术通过在常规锂/氟化碳电池电解液中加入含硼化合物的添加剂硼酸三苯酯或三(五氟苯基)硼烷，这是因为硼基化合物能有效俘获f-，抑制氟化碳电极/电解液界面内lif的形成或将其溶解，提高li+扩散速率，使得氟化碳释放更多的容量，进一步提高锂/氟化碳电池在高倍率下的放电性能、放电平台电压，而且添加剂成本低，添加时操作十分简单，极大提高生产，易于实现大规模生产。
18、本专利技术选用硼基化合物的电解液添加剂硼酸三苯酯或三(五氟苯基)硼烷，主要关注硼元素的固有化学性质，硼有一些不满足八隅体规则的价电子，这种八隅体规则的特性使得中性的硼变得更缺电子，b很容易从富电子分子中获得两个额外的电子来填充空的价2p轨道，硼基阴离子受体与f-络合，减少了lif颗粒大面积覆盖在电极表面。
19、与现有技术相比，本专利技术在基础电解液中加入硼酸三苯酯或三(五氟苯基)硼烷添加剂，同时电解液中的溶剂选用体积比为1:1的碳酸丙烯酯和乙二醇二甲醚的混合液，组装的锂/氟化碳电池，具有大电流高能量密度和高倍率放电性能。这主要是由于，一方面，氟化碳正极材料在大电流密度下可能表现出较差的电荷存储和释放能力，氟化碳正极的容量和能量密度可能受限于其固有的电化学性质，如离子扩散速率和电子导电性；另一方面，电解液在高电流密度下也可能面临离子传输受限的问题，如果电解质不能有效地传输离子，那么电池的放电性能将会受到限制。而通过加入适当质量分数的硼基化合物虽然降低了基础电解液体系的电导率，但同时硼基化合物加入到电解液体系本身对于lif颗粒的减少会提升锂离子在电解液体系的传输，从而使得正极材料氟化碳在大电流密度体系下表现出优异的释放能力，所以这是电池在大电流下依然能量密度优异的原因。
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1.一种含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，包括锂/氟化碳电池基础液和添加剂，所述添加剂为硼基化合物添加剂，所述硼基化合物添加剂为硼酸三苯酯或三(五氟苯基)硼烷；
2.根据权利要求1所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述电解液中，硼基化合物添加剂的质量分数为2%。
3.根据权利要求1所述的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述锂/氟化碳电池基础液包括锂盐和溶剂，所述锂盐为阴离子电解质锂盐，基础液中，所述阴离子电解质锂盐浓度为0.1~2 mol/L。
4.根据权利要求3所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述阴离子电解质锂盐选自LiBF4、LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFSI、LiClO4或LiPO2F2。
5.根据权利要求3所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述溶剂为酯类和/或醚类有机溶剂，所述酯类和/或醚类有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、亚硫酸丙烯酯、二
6.根据权利要求5所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述溶剂为体积比为1:1的碳酸丙烯酯和乙二醇二甲醚的混合液。
7.一种权利要求1-6任一项所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.一种权利要求1-6任一项所述的电解液在锂/氟化碳电池中的应用，其特征在于，在充满氩气的手套箱里，按照负极壳、弹簧片、垫片、金属锂片、氧化铝隔膜、所述锂/氟化碳电池电解液、氟化石墨正极片和正极壳的顺序组装成CR2025型扣式电池。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述正极片的制备方法为：将氟化石墨、导电胶和聚偏二氟乙烯粘结剂按质量比为8:1:1混合，涂覆在铝箔上，得到正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，包括锂/氟化碳电池基础液和添加剂，所述添加剂为硼基化合物添加剂，所述硼基化合物添加剂为硼酸三苯酯或三(五氟苯基)硼烷；
2.根据权利要求1所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述电解液中，硼基化合物添加剂的质量分数为2%。
3.根据权利要求1所述的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述锂/氟化碳电池基础液包括锂盐和溶剂，所述锂盐为阴离子电解质锂盐，基础液中，所述阴离子电解质锂盐浓度为0.1~2 mol/l。
4.根据权利要求3所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述阴离子电解质锂盐选自libf4、lipf6、libob、lidfob、litfsi、lifsi、liclo4或lipo2f2。
5.根据权利要求3所述的含硼化合物的锂/氟化碳电池电解液，其特征在于，所述溶剂为酯类和/或醚类有机溶剂，所述酯类和/或醚类有机溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄全超，张雨情，周羔宇，白浪，李星晨，鞠治成，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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