[發明專利]一種鋰離子電池有機電解液的精制方法

有效

• 申請號: 200710187788.1
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN101453037A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 呂哲;先雪峰;劉會權
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M6/16
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;吳德明

技術領域

本發明是關于一種鋰離子電池有機電解液的精制方法。

背景技術

有機電解液是鋰離子電池的重要組成部分，它在電池中承擔著正負極之間傳輸電荷的作用，對電池的工作溫度、比能量、循環效率、安全性等主要性能有著重要的影響。

有機電解液一般由電解質鋰鹽和有機溶劑兩部分組成，其中有機溶劑一般都是由兩種以上的有機溶劑組成的混和溶劑，在商品化的鋰離子電池得到應用的電解質鋰鹽一般為六氟磷酸鋰，鋰離子的濃度一般為0.5-2.0摩爾/升，優選為0.7-1.6摩爾/升；有機溶劑主要有EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)等鏈狀或環狀碳酸酯。鋰離子電池有機電解液對金屬離子雜質含量要求非常嚴格。電解液中的金屬離子雜質一般為鈉、鉀、鐵和鈣，當這些金屬離子雜質含量較高時，由于金屬離子雜質的還原電位比鋰離子的還原電位低，因此在充電過程中，金屬離子雜質優先嵌入碳負極中，占據了鋰離子嵌入的位置，從而減少了鋰離子電池的可逆容量；此外，隨著金屬離子雜質含量的增加，金屬離子雜質可能會在負極析出從而導致碳負極表面無法形成鈍化層，從而使整個電池遭到破壞。因此，一般要求鋰離子電池有機電解液中的金屬離子雜質含量在15ppm以下，最好達到8ppm以下。

在生產過程中，由于以下多方面的原因，會導致鋰離子電池有機電解液中金屬離子雜質含量偏高，影響電池的性能。

(1)使用的鋰鹽中金屬離子雜質偏高；

(2)使用的有機溶劑中金屬離子雜質偏高；

(3)電解液生產設備老化、腐蝕；

(4)電解液制備過程中操作不當；

(5)其它原因。

目前，一般用反復蒸餾有機溶劑、重結晶鋰鹽的方法來精制鋰離子電池有機電解液，以達到去除鋰離子電池有機電解液中金屬離子雜質的目的，但是，該方法操作過于復雜，成本較高。

CN1087687A公開了一種銅電解液凈化的方法，該方法包括將含硫酸50-250克/升的、并含有銻、鉍的待凈化的銅電解液與螯合性陽離子交換樹脂接觸、吸附該銅電解液中的銻、鉍有害離子，其中，用含有1-10克/升乙二胺四乙酸二鈉鹽(EDTA)的水溶液為銻、鉍的解析液，洗脫除去吸附在螯合性陽離子交換樹脂上的銻、鉍。其中，所用樹脂的基型可以是氫型、鈉型、鋰型和鉀型等堿金屬離子型，所用的螯合性陽離子交換樹脂為氨基磷酸基螯合性離子交換樹脂和吡啶基螯合性離子交換樹脂。但是如果使用該方法精制鋰離子電池有機電解液會大幅度降低有機電解液中的鋰離子濃度。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的精制方法會大幅度降低鋰離子電池有機電解液中的鋰離子濃度的缺陷，提供一種對鋰離子濃度影響不大的有機電解液的精制方法。

本發明的發明人發現CN1087687A公開的電解液精制方法用于精制鋰離子電池有機電解液時會降低有機電解液中的鋰離子濃度的原因在于，該方法使用螯合性陽離子交換樹脂與電解液接觸，螯合性陽離子交換樹脂與金屬離子雜質配位，從而除去電解液中的金屬離子雜質，然而螯合性陽離子交換樹脂除了會與金屬離子雜質配位外，還會與有機電解液中的鋰離子配位，因此會很大程度上降低有機電解液中的鋰離子濃度。

而本發明使用含有-SO₃Li活性基團的鋰型陽離子交換樹脂與有機電解液接觸，含有-SO₃Li活性基團的鋰型陽離子交換樹脂中的鋰離子與金屬離子雜質交換吸附，從而除去有機電解液中的金屬離子雜質。該方法中，即使含有-SO₃Li活性基團的鋰型陽離子交換樹脂會與有機電解液中的鋰離子發生交換吸附，因為從電解液中吸附到樹脂上的鋰離子與從樹脂上交換到電解液中的鋰離子的量相同，所以使用本發明的精制方法不會降低有機電解液中的鋰離子濃度；另外，含有-SO₃Li活性基團的鋰型陽離子交換樹脂與有機電解液中的金屬離子雜質交換吸附時，金屬離子雜質交換吸附到樹脂中，而樹脂中的鋰離子交換到有機電解液中，這樣會提高有機電解液中的鋰離子濃度，然而由于有機電解液中雜質的含量相對于有機電解液中的鋰離子來講很低，交換到有機電解液中的鋰離子的量與有機電解液中原有的鋰離子相比也很少，因此，使用本發明的方法鋰離子電池有機電解液時對有機電解液中的鋰離子濃度影響不大。

本發明提供了一種鋰離子電池有機電解液的精制方法，該方法包括將鋰型陽離子交換樹脂與有機電解液接觸，其中，所述鋰型陽離子交換樹脂為含有-SO₃Li活性基團的鋰型陽離子交換樹脂。