[发明专利]一种金属离子吸附柱及其应用

说明书

本发明涉及生产工艺中去除金属离子的方法，具体涉及一种金属离子吸附柱及其应用。本发明以吸附了2‑吡啶甲醛对苯二腙的膨胀石墨为填充材料制得吸附柱，该吸附柱对金属离子具有良好的去除能力，经该吸附柱处理后的六氟磷酸锂中的金属离子含量明显下降。

技术领域

本发明涉及生产工艺中去除金属离子的方法，具体涉及一种金属离子吸附柱及其应用。

背景技术

锂离子电池电解质在电池中起着正负极之间电荷传输的作用，是影响电池工作温度、比能量、循环效率以及安全性能的关键原材料之一，主要由电解质锂盐、混合有机溶剂和添加剂组成。由于锂离子电池的电压较高且电池负极材料较为活泼，需采用非水电解质。非水电解质六氟磷酸锂在有机碳酸脂类溶剂中具有溶解度较大、电导率高、电化学稳定性好等特点，是锂电池电解质的重要组成部分。

但由于金属杂质离子具有比锂离子低的还原电位，因此在充电过程中，金属杂质离子将首先嵌入到碳负极中，减少了锂离子嵌入的位置，减小了锂离子电池的可逆容量。金属杂质离子含量过高不仅会导致锂离子电池可逆比容量下降，而且金属杂质离子的析出还可能导致石墨电极表面无法形成有效的钝化层，使整个电池遭到破坏。为了保证锂离子电池的品质，就要必须降低六氟磷酸锂中杂质金属离子的含量。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种金属离子吸附柱，该金属离子吸附柱以吸附了2-吡啶甲醛对苯二腙(2PC-PPH，通过对苯二胺与2-吡啶甲醛反应得到，结构式如下)的膨胀石墨(EC)为填充材料，

由于具有三个苯环的结构，2-吡啶甲醛对苯二腙与膨胀石墨间产生π-π键合，可以有效地被膨胀石墨所吸附，

其中，膨胀石墨(SDD)是鳞片石墨经插入剂乙酸酐、氧化剂H₂O₂和K₂Cr₂O₇处理制得，最佳制备条件为，m(鳞片石墨):m(乙酸酐):m(溶质质量分数为68％的浓硝酸):m(H₂O₂):m(K₂Cr₂O₇)＝1:1.4:0.5:0.12:0.12，反应时间为1h，反应温度为45℃，

上述填充材料的制备方法为，将膨胀石墨置于2-吡啶甲醛对苯二腙溶液中，将2-吡啶甲醛对苯二腙溶液吸附于膨胀石墨中即制得填充材料(2PC-PPH/EG)，

其中，2-吡啶甲醛对苯二腙溶液中2-吡啶甲醛对苯二腙的质量浓度为0.01～1％，溶剂是对2-吡啶甲醛对苯二腙具有良好溶解性且沸点较低的有机溶剂，如乙醇、四氢呋喃等，

具体操作为，以膨胀石墨:2-吡啶甲醛对苯二腙溶液＝1:500的质量比，将膨胀石墨置于2-吡啶甲醛对苯二腙溶液中，于室温(25℃，下同)下搅拌3小时后，取出吸附了2-吡啶甲醛对苯二腙的膨胀石墨，使用相同的溶剂清洗去除表面游离的2-吡啶甲醛对苯二腙，干燥后即得到吸附有2-吡啶甲醛对苯二腙的膨胀石墨填充材料(2PC-PPH/EG)，

将上述2PC-PPH/EG填充于具有聚四氟乙烯衬里的不锈钢管中，并用网状尼龙进行两端封堵，即得到金属离子吸附柱，大致结构如附图1。

本发明还提供了一种上述金属离子吸附柱的应用，即吸附去除六氟磷酸锂中的金属离子，具体操作可以为，在六氟磷酸锂生产工艺中，将金属离子吸附柱与六氟磷酸锂制备釜连接，将成品六氟磷酸锂通过金属离子吸附柱并进行循环，以去除六氟磷酸锂中金属离子，

吸附柱内的填充材料2PC-PPH/EG对金属离子的去除，源于2-吡啶甲醛对苯二腙上N-基与金属离子间的结合，并且膨胀石墨吸附2-吡啶甲醛对苯二腙后并没有影响到N-基对金属离子的吸附活性。

附图说明