[发明专利]一种锂离子电池有机电解液的精制方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种锂离子电池有机电解液的精制方法。

背景技术

有机电解液是锂离子电池的重要组成部分，它在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用，对电池的工作温度、比能量、循环效率、安全性等主要性能有着重要的影响。

有机电解液一般由电解质锂盐和有机溶剂两部分组成，其中有机溶剂一般都是由两种以上的有机溶剂组成的混和溶剂，在商品化的锂离子电池得到应用的电解质锂盐一般为六氟磷酸锂，锂离子的浓度一般为0.5-2.0摩尔/升，优选为0.7-1.6摩尔/升；有机溶剂主要有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)等链状或环状碳酸酯。锂离子电池有机电解液对金属离子杂质含量要求非常严格。电解液中的金属离子杂质一般为钠、钾、铁和钙，当这些金属离子杂质含量较高时，由于金属离子杂质的还原电位比锂离子的还原电位低，因此在充电过程中，金属离子杂质优先嵌入碳负极中，占据了锂离子嵌入的位置，从而减少了锂离子电池的可逆容量；此外，随着金属离子杂质含量的增加，金属离子杂质可能会在负极析出从而导致碳负极表面无法形成钝化层，从而使整个电池遭到破坏。因此，一般要求锂离子电池有机电解液中的金属离子杂质含量在15ppm以下，最好达到8ppm以下。

在生产过程中，由于以下多方面的原因，会导致锂离子电池有机电解液中金属离子杂质含量偏高，影响电池的性能。

(1)使用的锂盐中金属离子杂质偏高；

(2)使用的有机溶剂中金属离子杂质偏高；

(3)电解液生产设备老化、腐蚀；

(4)电解液制备过程中操作不当；

(5)其它原因。

目前，一般用反复蒸馏有机溶剂、重结晶锂盐的方法来精制锂离子电池有机电解液，以达到去除锂离子电池有机电解液中金属离子杂质的目的，但是，该方法操作过于复杂，成本较高。

CN1087687A公开了一种铜电解液净化的方法，该方法包括将含硫酸50-250克/升的、并含有锑、铋的待净化的铜电解液与螯合性阳离子交换树脂接触、吸附该铜电解液中的锑、铋有害离子，其中，用含有1-10克/升乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)的水溶液为锑、铋的解析液，洗脱除去吸附在螯合性阳离子交换树脂上的锑、铋。其中，所用树脂的基型可以是氢型、钠型、锂型和钾型等碱金属离子型，所用的螯合性阳离子交换树脂为氨基磷酸基螯合性离子交换树脂和吡啶基螯合性离子交换树脂。但是如果使用该方法精制锂离子电池有机电解液会大幅度降低有机电解液中的锂离子浓度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的精制方法会大幅度降低锂离子电池有机电解液中的锂离子浓度的缺陷，提供一种对锂离子浓度影响不大的有机电解液的精制方法。

本发明的发明人发现CN1087687A公开的电解液精制方法用于精制锂离子电池有机电解液时会降低有机电解液中的锂离子浓度的原因在于，该方法使用螯合性阳离子交换树脂与电解液接触，螯合性阳离子交换树脂与金属离子杂质配位，从而除去电解液中的金属离子杂质，然而螯合性阳离子交换树脂除了会与金属离子杂质配位外，还会与有机电解液中的锂离子配位，因此会很大程度上降低有机电解液中的锂离子浓度。

而本发明使用含有-SO₃Li活性基团的锂型阳离子交换树脂与有机电解液接触，含有-SO₃Li活性基团的锂型阳离子交换树脂中的锂离子与金属离子杂质交换吸附，从而除去有机电解液中的金属离子杂质。该方法中，即使含有-SO₃Li活性基团的锂型阳离子交换树脂会与有机电解液中的锂离子发生交换吸附，因为从电解液中吸附到树脂上的锂离子与从树脂上交换到电解液中的锂离子的量相同，所以使用本发明的精制方法不会降低有机电解液中的锂离子浓度；另外，含有-SO₃Li活性基团的锂型阳离子交换树脂与有机电解液中的金属离子杂质交换吸附时，金属离子杂质交换吸附到树脂中，而树脂中的锂离子交换到有机电解液中，这样会提高有机电解液中的锂离子浓度，然而由于有机电解液中杂质的含量相对于有机电解液中的锂离子来讲很低，交换到有机电解液中的锂离子的量与有机电解液中原有的锂离子相比也很少，因此，使用本发明的方法锂离子电池有机电解液时对有机电解液中的锂离子浓度影响不大。

本发明提供了一种锂离子电池有机电解液的精制方法，该方法包括将锂型阳离子交换树脂与有机电解液接触，其中，所述锂型阳离子交换树脂为含有-SO₃Li活性基团的锂型阳离子交换树脂。