[发明专利]一种锂氟化碳电池

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种锂氟化碳电池。

背景技术

锂一次电池是一种性能优异的高能化学电源，具有比能量高、工作电压高、贮存寿命长等优点，广泛应用于电脑主机板、智能仪表、遥控器、相机、计算器、电子标签等领域。

锂氟化碳电池(Li-CFx)是锂一次电池中理论比能量最高的一种(理论比能量为2180Wh/kg，是常规锂锰电池的2～3倍)，正极为氟化碳、负极为金属锂，工作电压2.5～2.7V，贮存寿命10～15年，锂氟化碳电池的另一优点是工作温度范围可达-30℃～150℃，能满足较为苛刻的宽温度工作需求，是一种新型一次电源，特别适合长期工作于无人或封闭环境中的仪表电源。由于其突出的性能特点，在航天、军事、通信及医疗等领域具有很高的应用价值。

氟化碳是碳材料和氟在400℃～600℃高温条件下反应生成的夹层化合物，碳材料可以选择石墨、焦炭、碳纳米管等，氟化碳中氟的含量取决于氟化温度以及初始碳材料的结构；由于C-F键中的碳是sp³杂化，电导率差。锂氟化碳电池在低温下放电性能较差，这主要是由于氟化碳正极的电导率低。改善锂氟化碳电池的低温性能，一方面可以从提高氟化碳材料的电导率着手，另一方面也可从调整电解液体系着手。

锂氟化碳电池电解液最初采用六氟磷酸锂或高氯酸锂作为锂盐，两者均存在一些缺点。六氟磷酸锂对水分非常敏感，在微量水的作用下形成HF，而HF会与负极金属锂反应生成LiF，覆盖在锂的表面，损坏电池性能。高氯酸锂由于不符合欧盟针对电子产品制定的无卤标准(Cl<900ppm，Br<900ppm，Cl⁺Br<1500ppm)，其使用受到日益严格的限制。并且电解液在温度低于-20℃的环境下，粘度显著增大，电导率迅速下降，影响了电池性能发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低温性能良好的锂氟化碳电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种锂氟化碳电池，包括非水电解液，所述的非水电解液包括锂盐和有机溶剂，所述的锂盐包括四氟硼酸锂，所述的有机溶剂为环状酯、链状酯和醚类的混合溶剂，按所述的非水电解液总质量为100％计，各组分的质量含量如下：

优选地，按所述的非水电解液总质量为100％计，各组分的质量含量如下：

优选地，按所述的非水电解液总质量为100％计，各组分的质量含量如下：

优选地，所述的锂盐还包括其他锂盐，所述的其他锂盐为选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双草酸硼酸锂、单草酸双氟硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。

进一步优选地，所述的四氟硼酸锂与所述的其他锂盐的质量比为0.2～5:1。

优选地，所述的环状酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯中的一种或多种的组合。

优选地，所述的链状酯为选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的中的一种或多种的组合。

优选地，所述的醚类为选自乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、1,3-二氧五环、1,3-二氧六环、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃中的一种或多种。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过对锂氟化碳电池的电解液的组分及用量的限定，很好地提高了锂氟化碳电池的低温性能。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作详细说明：

实施例1：

在充满氩气的手套箱中，将占电解液质量分数30％的碳酸乙烯酯、15％的碳酸甲乙酯、45％的乙二醇二甲醚混合，然后加入占电解液质量分数10％的四氟硼酸锂，充分搅拌使其完全溶解，得到锂氟化碳电池非水电解液。

实施例2：

在充满氩气的手套箱中，将占电解液质量分数30％的γ-丁内酯、15％的碳酸二甲酯、45％的乙二醇二乙醚混合，然后加入占电解液质量分数6％的四氟硼酸锂及4％的高氯酸锂，充分搅拌使其完全溶解，得到锂氟化碳电池非水电解液。

实施例3：