一种可充电锂亚硫酰氯电池用电解液及其制备方法和应用

本发明属于锂电池，具体涉及一种可充电锂亚硫酰氯电池用电解液及其制备方法和应用，使长期以来一直作为一次电池使用的锂亚硫酰氯电池体系具备了二次充放电的能力。

背景技术：

1、锂亚硫酰氯电池是一种典型的非水无机电解质电池，以金属锂为负极，多孔碳膜为正极，玻璃纤维膜为隔膜，无水四氯化铝锂(lialcl4)的socl2溶液为电解液，其中socl2既是溶剂也是正极活性物质。作为商业化锂一次电池中比能量最高的电池体系(可达500wh/kg)，锂亚硫酰氯电池还具有自放电率低、贮存寿命长，可免维护持续工作5～10年。此外，li/socl2是一种非水体系电池，具备较好的低温性能，在-40℃～+80℃的范围内，特别是在-40℃的低温环境下，该电池仍然有很好的电性能表现。基于以上优势，该体系电池多用于军事领域，如智能航弹、水下航行器、通讯设备等。

2、长期以来，国内外研究机构对锂亚硫酰氯电池的研究大多集中在电池电压滞后、安全性、功率特性及电催化、多孔碳正极方面，电池结构设计、电解液配制等方向也有部分电池研究机构涉足，但关于这类一次电池二次充放电的可能性的研究鲜有报道。现有的锂亚硫酰氯电池均以锂原电池的形式一次性使用，尚无可充放电的li/socl2电池。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明通过在锂亚硫酰氯电池电解液中搭配使用锂盐及特定的锂-氟化物添加剂，在电极电解液界面处形成了对锂负极具有优异稳定作用的锂金属-氟化物掺杂的锂金属-氯化物固体电解质界面，并实现了电池氧化还原电对的可逆性，首次使长期以来作为一次电池体系的li/socl2电池具备了二次充放电的能力，具备成为一种新的二次电池体系的潜力。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种可充电锂亚硫酰氯电池用电解液，所述电解液为含有alcl3和锂-氟化物添加剂的socl2电解液，所述锂-氟化物添加剂为litfsi和lifsi中的至少一种；

4、进一步的，所述电解液中alcl3的浓度为3～4mol/l，所述锂-氟化物添加剂总量与电解液的重量比为(1-4)％。

5、进一步的，所述锂-氟化物添加剂为分别占电解液重量2％的litfsi和lifsi。

6、本发明还提供了上述可充电锂亚硫酰氯电池用电解液的制备方法，具体步骤如下：

7、将socl2电解液(该电解液中含有一定浓度的lialcl4；优选的，该电解液中含有1.5mol/l的lialcl4)经过两次蒸馏除水后，向其中加入部分alcl3溶解后，再加入剩余alcl3和锂-氟化物添加剂，加热搅拌溶解后，制备得到含有alcl3和锂-氟化物添加剂的socl2电解液。本发明还提供了上述可充电锂亚硫酰氯电池用电解液在制备可充电锂亚硫酰氯电池中的应用。

8、本发明还提供了上述制备方法得到的可充电锂亚硫酰氯电池用电解液在制备可充电锂亚硫酰氯电池中的应用。

9、进一步的，所述应用中，以多孔碳为正极，锂金属为负极，玻璃纤维膜为隔膜，辅以上述方法制备的电解液制备得到所需可充电锂亚硫酰氯电池。

10、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

11、(1)通过在socl2电解液中配合使用一定浓度的alcl3及有助于形成稳定固体电解质界面的锂-氟化物添加剂，在电极电解液界面形成了对锂负极具有优异稳定作用的锂金属-氟化物掺杂的锂金属-氯化物固体电解质界面。

12、(2)实现了电池反应电对在正极侧可逆，使得长期以来一直作为一次电池使用的li/socl2体系电池具备了二次充放电的能力，成为一种潜在的新的二次电池体系。

技术特征：

1.一种可充电锂亚硫酰氯电池用电解液，所述电解液为含有alcl3和锂-氟化物添加剂的socl2电解液，所述锂-氟化物添加剂为litfsi和lifsi中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的可充电锂亚硫酰氯电池用电解液，其特征在于，所述电解液中alcl3的浓度为3～4mol/l，所述锂-氟化物添加剂总量与电解液的重量比为（1-4）%。

3.根据权利要求1所述的可充电锂亚硫酰氯电池用电解液，其特征在于，所述锂-氟化物添加剂为分别占电解液重量2%的litfsi和lifsi。

4.权利要求1-3任意一项所述可充电锂亚硫酰氯电池用电解液的制备方法，具体步骤如下：

5.一种权利要求1-3任意一项所述可充电锂亚硫酰氯电池用电解液在制备可充电锂亚硫酰氯电池中的应用。

6.一种权利要求4所述制备方法得到的可充电锂亚硫酰氯电池用电解液在制备可充电锂亚硫酰氯电池中的应用。

7.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述应用中，以多孔碳为正极，锂金属为负极，玻璃纤维膜为隔膜，辅以权利要求1-3任意一项所述可充电锂亚硫酰氯电池用电解液或者权利要求4所述制备方法得到的电解液制备得到所需可充电锂亚硫酰氯电池。

技术总结
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种可充电锂亚硫酰氯电池用电解液及其制备方法和应用。该方法以多孔碳膜为正极活性物质反应载体，以金属锂为负极，玻璃纤维膜为隔膜。通过在溶有AlCl3的SOCl2溶液中加入锂金属‑氟化物添加剂，形成了对锂负极具有优异稳定作用的锂金属‑氟化物掺杂的锂金属‑氯化物固体电解质界面，实现了电池反应电堆在正极侧反应的可逆，使锂亚硫酰氯这种比能量高、低温性能优异的一次电池具备了二次充放电的能力，为军用设备对二次能源的需求提供了新的解决方案。

技术研发人员：毕惠婷,朱登霞,王超龙,朱君江
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13