[发明专利]锂离子电池用电解液的制造方法和使用该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用了六氟磷酸锂作为电解质的锂离子电池用电解液的制造方法以及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池用电解液通常是通过制备电解质并将其溶解在规定的溶剂中来制造的。

关于作为对锂离子电池等有用的电解质的六氟磷酸锂的制备方法，提出了各种各样的方案。

对于使用溶剂的六氟磷酸锂的制备方法而言，有如下方法：使以无水氟化氢为溶剂溶解的氟化锂与气态的五氟化磷反应，使生成的六氟磷酸锂结晶化并将其取出(非专利文献1)。该方法中，六氟磷酸锂的反应率高，但不得不大量使用蒸汽压高且具有毒性、腐蚀性的无水氟化氢作为溶剂，不容易处理。进而，作为原料之一的五氟化磷需要通过另外的过程制备、需要六氟磷酸锂的结晶化过程等导致成本上升的因素较多。

作为其它的六氟磷酸锂的制备方法，例如，有在无溶剂条件下使固体的氟化锂与气体的五氟化磷反应的方法(专利文献1)。该方法中，在氟化锂的表面上形成反应产物的覆膜，存在反应无法完全进行而残留未反应的氟化锂的担心。另外，还有同样地在无溶剂条件下在五氯化磷和氟化锂中加入无水氟化氢并使它们反应的方法(专利文献2)。该方法的反应不容易控制，需要冷却至冰点下数十摄氏度。

另一方面，有在有机溶剂中使氟化锂与五氟化磷反应的方法(专利文献3)。从反应的控制以及纯度的观点来看，该方法的优点大，但如前所述，需要通过另外的过程制造、处理作为原料之一的五氟化磷气体，因而留下成本的问题。

进而，还有如下方法：使用无水氟化氢或极性有机溶剂CH₃CN作为溶剂，使三氯化磷与氯气、氟化氢反应得到五氟化磷，再在同一反应器中加入氟化锂，与五氟化磷反应，制备六氟磷酸锂的方法(专利文献4)。该方法中，五氟化磷的制造也在同一反应器内进行，因而是高效的，但由于经过蒸汽压高的五氟化磷的生成，因此需要加压反应器等昂贵的设备和复杂的操作，另外，由于需要基本的结晶化过程而难以从根本上减少电解液制造的成本等，因而留下许多问题。

另外，还有如下方法：在非水性有机溶剂中使三氯化磷与氯气和氯化锂反应，然后，使溶剂中生成的反应产物与氟化氢反应，再然后，再次通过添加氯化锂来去除过量的氟化氢，从而制造锂离子电池用电解液的方法(专利文献5)。通过该方法能够得到以高纯度的六氟磷酸锂作为电解质的锂离子电池用电解液。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭64-72901号公报

专利文献2：日本特开平10-72207号公报

专利文献3：日本特开平9-165210号公报

专利文献4：日本特开平10-81505号公报

专利文献5：日本特开2007-184246号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Chem.Soc.,Part 4,4408(1963)

发明内容

发明要解决的问题

对于上述专利文献5的方法而言，再次添加氯化锂后，有产生固体残渣的情况。

本发明的目的在于，有效利用如下锂离子电池用电解液的制造中产生的残渣，更廉价地制造电解质中使用六氟磷酸锂的电解液，并用于锂离子电池用途，所述锂离子电池用电解液的制造如下进行：在非水性有机溶剂中使三氯化磷与氯气和氯化锂反应，然后，使该溶剂中生成的反应产物与氟化氢反应，再然后，使未反应的氟化氢与氯化锂反应，从而制造电解质中使用六氟磷酸锂的锂离子电池用电解液。

用于解决问题的方案

本发明人等鉴于上述问题而进行了深入研究，结果发现，在非水性有机溶剂中使三氯化磷与氯气和氯化锂反应，然后，使该溶剂中生成的反应产物与氟化氢反应，再然后，使未反应的氟化氢与氯化锂反应，从而制造电解质中使用六氟磷酸锂的锂离子电池用电解液，该电解液的制造中产生的残渣是未反应的氯化锂与反应生成的氟化锂的混合物，对该混合物不进行分离而直接用作原料氯化锂，从而能够进一步制造电解质中使用六氟磷酸锂的锂离子电池用电解液，进而完成了本发明。