[发明专利]一种降低非水电解液中HF和H2

说明书

本发明涉及一种降低非水电解液中HF和H₂O的含量的方法。本发明提供一种非水电解液的提纯方法，提供一种碱金属二次电池用负极活性材料，将所述负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触进行提纯。本发明可以降低非水电解液中HF和H₂O的含量，且该方法环保、经济、操作简单，并可以对非水电解液连续进行操作，实现自动化生产。

技术领域

本发明涉及一种非水电解液的提纯方法；具体涉及一种降低非水电解液中 HF和H₂O的含量的方法。

背景技术

目前用于碱金属离子二次电池的非水电解液主要是LiPF₆复配碳酸酯溶剂构成的体系；其中，碳酸酯溶剂主要为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC) 与碳酸甲乙酯(EMC)构成的混合溶剂。通常，电解液的检验指标包括水分、酸度、色度、密度、电导率等，其中最容易变化的指标是酸度和水分。水分无处不在，电解液在生产、运输、使用过程中，均有可能接触空气，暴露于空气气氛中数十秒即可以使电解液中的水分含量超标；此外，水分还与锂盐发生如下反应产生HF使电解液中HF的含量随之上升。

LiPF₆(s)+H₂O→LiF(s)+OPF₃(g)+2HF(g)

除对水分敏感之外，LiPF₆的低热稳定性也是导致电解液酸度易超标的一个因素。LiPF₆被加热至75℃即有少量发生分解，至175～185℃后会有大量发生分解。其中，分解产物之一PF₅具有较强的路易斯酸性，其与溶剂分子发生反应产生CO₂等气体，使电池内压增加，使电池性能劣化。同时，PF₅还与水分进一步发生如下反应产生HF。

LiPF₆(s)→LiF(s)+PF₅(g)(75℃)

PF₅+H₂O→OPF₃(g)+2HF(g)

通常，合格的电解液中水分含量小于20ppm，酸度(HF含量)小于50ppm。为此，电解液生产厂家对水分严格管控，从锂盐质检、溶剂脱水、添加剂除水、混料调配至包装储存，制造流程中各个环节均严格控制水含量，尤其在混料调配环节通过控制锂盐的加入速度及强制冷却手段使电解液的温度始终保持30℃以下。尽管如此，电解液在运输、储存(至电池生产厂家)以及使用过程中也不可避免地因受热、吸潮等原因导致水分含量和酸度上升而不能被使用，而处理废电解液面临环保压力。目前，电解液的技术人员正在研究实现“变废为宝”的方法，例如添加硅氮烷、胺类等化合物于变质电解液中，使其与HF和H₂O发生反应从而降低水分含量和酸度。但是，此类方法无法根除HF和H₂O，HF和H₂O只是以其它化合物形式继续存留于电解液之中，并没有被去除。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种非水电解液的提纯方法，包括：提供一种碱金属二次电池用负极活性材料，将所述负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触。本发明可以降低非水电解液中HF和H₂O的含量，且该方法环保、经济、操作简单，并可以对非水电解液连续进行操作，实现自动化生产。本发明中对非水电解液的性质具体不作限定，任何需要降低HF和H₂O含量的非水电解液都可以使用本发明方法，如变质的电解液等。

本申请人经过长期研究发现，通过将碱金属离子二次电池使用的负极活性材料嵌锂或嵌钠后，再使其与非水电解液接触可以明显降低电解液中HF和H₂O 的含量。嵌锂或嵌钠后的碱金属二次电池负极活性材料活性大，能与电解液中的 H₂O、HF反应，而其它负极材料活性不足以与电解液中的H₂O、HF反应。