[發明專利]鋰離子電池用電解液的制備方法以及使用該電解液的電池

有效

• 申請號: 200680008266.4
• 申請日: 2006-04-10
• 公開（公告）號: CN101142703A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 大江周;佐藤敬二;阪口博昭
• 申請（專利權）人: 中央硝子株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;C01B25/455
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王健

技術領域

[0001]本發明涉及鋰離子電池用電解液的制備方法，該溶液包含六氟磷酸鋰作為電解質，以及使用該電解液的鋰離子電池。

背景技術

[0002]已提出了制備六氟磷酸鋰的各種方法。例如，存在在沒有溶劑的情況下使固態氟化鋰與氣態五氟化磷起反應的方法(專利出版物1)。在這一方法中，反應產物的薄膜在氟化鋰的表面上形成，因此該反應不會完全地進行，并且殘存未反應的氟化鋰。另外，存在以下方法：在五氯化磷中使氟化鋰與HF起反應(專利出版物2)，使三氯化磷、單質氯和HF起反應(專利出版物3)等。在這些的每一種中，使高度吸濕性的三氯化磷或五氯化磷直接地與HF起反應。因此，引入了包含在它們中的水分和當加料時從空氣中吸收的水分，產生了容易水解的氟氧化鋰如LiPO₄，混入產物中。即使人們試圖使用它作為鋰離子電池的電解質，它由于電解液中的痕量水分而水解產生酸性物質。因為這樣破壞了電解液，所以存在它不能用作鋰離子電池的電解質的問題。另外，存在在有機溶劑中使氟化鋰與五氟化磷起反應的方法(專利出版物4)。然而，因為五氟化磷是氣體，對它的處理來講，汽缸是必要的。因此，五氟化磷的制備是復雜的。因為對氣體進行處理，所以涉及到危險，必需專業知識。另外，必須將所使用的五氟化磷純化至具有高純度。因此，存在成本高到顯著影響價格的問題。

[0003]另外，存在使氣態五氟化磷與氟化鋰起反應的方法，當無水氫氟酸用作溶劑時，所述氟化鋰溶解(非專利出版物1)。在這一方法中，處理是困難的，因為使用蒸氣壓高的無水氫氟酸作為溶劑。

[0004]如上述，每種常規方法在反應產率、反應控制的容易性、所得產物的純度等方面未必是令人滿意的。

專利出版物1：日本專利公開64-72901

專利出版物2：日本專利申請公開10-72207

專利出版物3：日本專利申請公開10-81505

專利出版物4：日本專利申請公開9-165210

非專利出版物1：J.Chem.Soc.Part4，4408(1963)

發明內容

[0005]本發明的目的是當制備含六氟磷酸鋰作為電解質的電解液時在有機溶劑中直接制備電解液。

[0006]鑒于上述現有技術問題，作為深入研究的結果，本發明發明人發現可以通過使鹵化鋰、五氯化磷和氫氟酸在有機溶劑中起反應而容易地制備鋰離子電池用電解液，因此完成了本發明。

[0007]根據本發明，當制備鋰離子電池用電解液(該溶液包含六氟磷酸鋰作為電解質)時，提供了鋰離子電池用電解液的制備方法，其特征在于，在非水有機溶劑中使氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰或它們中任何的混合物與五氯化磷和氫氟酸起反應。

詳細描述

[0008]根據本發明，與含六氟磷酸鋰的電解液的常規制備方法相比，反應產率高，反應控制也容易，并且產物純度方面也足夠令人滿意。另外，因為使用鋰電池用溶劑作為溶劑，所以有可能直接使用該反應后的溶液作為電解液。因此，有可能提供非常簡化的制備方法。

[0009]在本發明的制備方法中，反應產率高，反應控制也容易，并且產物純度方面也足夠令人滿意。另外，因為使用鋰電池用溶劑作為溶劑，所以有可能直接使用該反應后的溶液作為電解液。

[0010]本發明的制備方法在上述鋰離子電池用非水有機溶劑一種中或數種的混合溶劑中進行。雖然將作為原材料的氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰或碘化鋰，和五氯化磷和氫氟酸引入這些溶劑，但是引入次序不受特別限制。針對用于電池的非水有機溶劑，將氟化鋰、氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰或它們中任何的混合物與作為原材料的五氯化磷混合。

因為它們的溶解性低，所以引入氫氟酸以在它們分散于溶劑中的條件下進行反應。因為在此形成的六氟磷酸鋰具有很高的溶解性，所以它溶于該溶劑中并且不會作為薄膜保留在原材料的表面上。因此，反應完全地進行。

[0011]化學穩定性高且六氟磷酸鋰在其中的溶解性高的碳酸酯化合物或醚化合物優選作為所使用的非水有機溶劑。例如，存在碳酸亞乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1，2-二甲氧基乙烷等。

[0012]在進行這一反應時的溫度范圍為-40℃到100℃，優選0℃至60℃。如果反應溫度低于-40℃，則溶劑固化。因此，反應不會進行。如果高于100℃，則發生溶劑的散逸或溶劑與五氯化磷的反應。這變成著色或粘度增加的起因。因此，是不優選的。