[发明专利]锂离子电池用电解液的制备方法以及使用该电解液的电池

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及锂离子电池用电解液的制备方法，该溶液包含六氟磷酸锂作为电解质，以及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

[0002]已提出了制备六氟磷酸锂的各种方法。例如，存在在没有溶剂的情况下使固态氟化锂与气态五氟化磷起反应的方法(专利出版物1)。在这一方法中，反应产物的薄膜在氟化锂的表面上形成，因此该反应不会完全地进行，并且残存未反应的氟化锂。另外，存在以下方法：在五氯化磷中使氟化锂与HF起反应(专利出版物2)，使三氯化磷、单质氯和HF起反应(专利出版物3)等。在这些的每一种中，使高度吸湿性的三氯化磷或五氯化磷直接地与HF起反应。因此，引入了包含在它们中的水分和当加料时从空气中吸收的水分，产生了容易水解的氟氧化锂如LiPO₄，混入产物中。即使人们试图使用它作为锂离子电池的电解质，它由于电解液中的痕量水分而水解产生酸性物质。因为这样破坏了电解液，所以存在它不能用作锂离子电池的电解质的问题。另外，存在在有机溶剂中使氟化锂与五氟化磷起反应的方法(专利出版物4)。然而，因为五氟化磷是气体，对它的处理来讲，汽缸是必要的。因此，五氟化磷的制备是复杂的。因为对气体进行处理，所以涉及到危险，必需专业知识。另外，必须将所使用的五氟化磷纯化至具有高纯度。因此，存在成本高到显著影响价格的问题。

[0003]另外，存在使气态五氟化磷与氟化锂起反应的方法，当无水氢氟酸用作溶剂时，所述氟化锂溶解(非专利出版物1)。在这一方法中，处理是困难的，因为使用蒸气压高的无水氢氟酸作为溶剂。

[0004]如上述，每种常规方法在反应产率、反应控制的容易性、所得产物的纯度等方面未必是令人满意的。

专利出版物1：日本专利公开64-72901

专利出版物2：日本专利申请公开10-72207

专利出版物3：日本专利申请公开10-81505

专利出版物4：日本专利申请公开9-165210

非专利出版物1：J.Chem.Soc.Part4，4408(1963)

发明内容

[0005]本发明的目的是当制备含六氟磷酸锂作为电解质的电解液时在有机溶剂中直接制备电解液。

[0006]鉴于上述现有技术问题，作为深入研究的结果，本发明发明人发现可以通过使卤化锂、五氯化磷和氢氟酸在有机溶剂中起反应而容易地制备锂离子电池用电解液，因此完成了本发明。

[0007]根据本发明，当制备锂离子电池用电解液(该溶液包含六氟磷酸锂作为电解质)时，提供了锂离子电池用电解液的制备方法，其特征在于，在非水有机溶剂中使氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂或它们中任何的混合物与五氯化磷和氢氟酸起反应。

详细描述

[0008]根据本发明，与含六氟磷酸锂的电解液的常规制备方法相比，反应产率高，反应控制也容易，并且产物纯度方面也足够令人满意。另外，因为使用锂电池用溶剂作为溶剂，所以有可能直接使用该反应后的溶液作为电解液。因此，有可能提供非常简化的制备方法。

[0009]在本发明的制备方法中，反应产率高，反应控制也容易，并且产物纯度方面也足够令人满意。另外，因为使用锂电池用溶剂作为溶剂，所以有可能直接使用该反应后的溶液作为电解液。

[0010]本发明的制备方法在上述锂离子电池用非水有机溶剂一种中或数种的混合溶剂中进行。虽然将作为原材料的氟化锂、氯化锂、溴化锂或碘化锂，和五氯化磷和氢氟酸引入这些溶剂，但是引入次序不受特别限制。针对用于电池的非水有机溶剂，将氟化锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂或它们中任何的混合物与作为原材料的五氯化磷混合。

因为它们的溶解性低，所以引入氢氟酸以在它们分散于溶剂中的条件下进行反应。因为在此形成的六氟磷酸锂具有很高的溶解性，所以它溶于该溶剂中并且不会作为薄膜保留在原材料的表面上。因此，反应完全地进行。

[0011]化学稳定性高且六氟磷酸锂在其中的溶解性高的碳酸酯化合物或醚化合物优选作为所使用的非水有机溶剂。例如，存在碳酸亚乙酯、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]在进行这一反应时的温度范围为-40℃到100℃，优选0℃至60℃。如果反应温度低于-40℃，则溶剂固化。因此，反应不会进行。如果高于100℃，则发生溶剂的散逸或溶剂与五氯化磷的反应。这变成着色或粘度增加的起因。因此，是不优选的。