[发明专利]纯电解质

说明书

本发明涉及纯六氟磷酸锂和其在电解质中的用途以及还有一种用于降低六氟磷酸锂中氟化物含量的方法。

广泛使用的便携式电子设备(如膝上型和掌上型计算机、移动电话或摄像机)以及因此还有对于轻质高性能电池和可充电电池的需求在近年来已经在世界范围增加。通过用此类可充电电池和电池来装备电动车，这在将来将增加。

六氟磷酸锂(LiPF₆)已经实现了巨大的工业价值，尤其在生产高性能可充电电池中作为电解质盐。自1990年代初以来，可充电的锂离子电池已经是商业上可获得的。

然而，六氟磷酸锂是一种对水解极其敏感的化合物，该化合物具有低的热稳定性，这样使得相应的可充电锂电池以及还有这些盐由于这些特性仅通过非常复杂的并且因此还非常昂贵的方法可以制备。由六氟磷酸锂形成的水解产物(例如氟化氢)，尤其是在水存在下引起对存在于该可充电电池中的一些部件(例如，阳极和阴极)的高腐蚀作用，并且因此显著降低了可充电的锂离子电池的寿命和性能。

用于可充电的锂离子电池的另外的指标是纯度，特别是在不存在金属阳离子的情况下。例如，作为在生产过程中金属反应器侧壁磨损的结果，金属杂质进入六氟磷酸锂中。金属阳离子的存在由于不希望的氧化还原过程可以影响电解质的特性。

因此，为了确保此类可充电电池的功能和寿命以及因此的品质，特别重要的是所使用的锂化合物是高纯的并且因此具有非常低含量的氟化物和金属杂质。

用于制备纯六氟磷酸锂的方法是从现有技术中已知的。

WO99/062821A1描述了一种用于通过从有机溶剂结晶来制备纯净的、自由流动的六氟磷酸锂的方法，其中六氟磷酸锂是由一种在非质子有机溶剂中的溶液结晶出来的：通过将一种第二惰性非质子溶剂加入到该溶液中并且然后大量地蒸馏出该第一溶剂。氟化氢的含量在此是60ppm。

US5378445A描述了通过酸化氟化锂在乙醚中的悬浮液并且随后使其与五氯化磷反应来制备纯净的六氟磷酸锂。该反应完成后，将这一混合物中和、过滤并且或者蒸发至干燥或者用一种结晶助剂将六氟磷酸锂结晶出来。然后将获得的六氟磷酸锂醚合物溶解于甲基环己烷中并且蒸发。

以上引用的现有技术的一个缺点是必需蒸馏以从溶剂获得具有高自由度的固体六氟磷酸锂。这导致了高的生产成本。当可以通过一种非常简单并且技术上可控的方法获得时，六氟磷酸锂作为工业原料是特别有意义的。因此，对于具有非常小量的用来降低六氟磷酸锂溶液中氟化物含量的加工步骤的易于实现的工业方法存在需求。

因此，本发明的一个目的是开发一种用于降低六氟磷酸锂中杂质的有效方法。

为了实现这一目的，本发明提供了一种用于制备具有低含量氟化物的六氟磷酸锂的方法，该方法包括至少以下步骤

a)提供一种含有六氟磷酸锂、氟化物和第一有机溶剂的溶液，该第一有机溶剂含有腈，

b)使其与一种不同于该第一有机溶剂的另外的有机溶剂接触，从而导致六氟磷酸锂沉淀，并且c)分离出沉淀的六氟磷酸锂。

在这一点上可以说本发明的范围涵盖在一般意义上的或在优选的范围内的以上或以下提及的组分、数值范围以及工艺参数的所有希望和可能的组合。

在步骤a)中提供的含有六氟磷酸锂、氟化物和第一有机溶剂的溶液典型地具有按重量计从0.1％至50.0％、优选地按重量计从1.0％至45.0％、特别优选地按重量计从5.0％至40.0％的六氟磷酸锂含量，其结果是可以特别地将其进一步加工以给出适用于电化学存储设备的电解质。

制备在步骤a)的溶液中使用的六氟磷酸锂的可能的方式对于本领域的普通技术人员而言是已知的。例如，可以通过五氟化磷与氟化锂在二乙醚中的反应来制备六氟磷酸锂。例如，进而可以通过氟化钙与五氯化磷的反应获得五氟化磷。

能够以可替代的方式提供在步骤a)中提供的含有六氟磷酸锂、氟化物和第一有机溶剂的溶液，例如通过：

变体a：在一种第一有机溶剂中从一种生产过程衍生六氟磷酸锂和氟化物

变体b：将固体的、含氟化物的六氟磷酸锂加入到一种第一有机溶剂中

变体c：将一种第一有机溶剂加入到固体的、含有氟化物的六氟磷酸锂中，变体d：提供例如商业上可获得的电解质。

变体e：将固体六氟磷酸锂溶解在含有水的第一有机溶剂中

在所提供的上述形式中，该氟化物典型地来源于该生产过程并且来源于六氟磷酸锂通过痕量吸着水的水解。