[发明专利]钙盐

说明书

一种盐，具有通式：Ca(L)_x(PF₆)₂，其中每个L表示选自下列化合物中的一个的配体：醚或氮杂大环；卤代甲烷或通式为R‑C≡N的腈。一种制造所述盐的方法，包括步骤：提供钙金属，在包括第一配体溶液(L₁)的第一无水溶液中活化所述钙金属，在包括第二配体溶液(L₂)的第二无水溶液中利用NOPF₆处理活化钙金属和L₁的无水溶液，在真空下加热经处理的钙金属溶液，移除残余溶剂，以及重结晶剩余的固体以形成其中L包括L₁和L₂的混合物的盐。所述盐可以被用作电解质中的盐，或用作电解质的添加剂，且得到的电解质可用于钙离子单元电池或蓄电池中。

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸钙盐(salt of calcium hexafluorophosphate)。此外，本发明涉及一种制造六氟磷酸钙盐的方法，以及该六氟磷酸钙盐在单元电池或蓄电池的电解质中的使用。

背景技术

锂离子电池当前被用于各种电子设备中。锂离子电池的使用压倒其它电池技术的原因是锂离子能够被再充电而在短期内没有显著的充电容量的损失。此外，锂离子电池的能量密度使得它可以用于诸如笔记本和手机这样的便携式产品中。然而已知锂离子电池，随着时间而经受充电容量的损失。此外，热击穿和过热风险问题被广泛报道。

很多锂离子电解质系统已经被开发和研究，其使用宽范围的锂盐，包括LiBF₄、LiClO₄、LiNTF₂、LiPF₆、LiAsF₆以及LiSbF₆等。LiPF₆是锂离子电池中优选的电解质盐，因为它能够平衡几个属性，这是其他锂离子盐不能做到的。然而，对于锂电池的长期使用存在几个问题，地壳中相对低的锂含量以及当前锂相对于其他碱性和碱土金属的高价。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种盐，其通式为：

Ca(L)_x(PF₆)₂ (i)

其中x表示在0和6之间的数字；且当x不等于0时，每个L表示选自下列化合物中的配体：醚或氮杂大环(ether or aza macrocyclic)；通式为R-C≡N的腈或卤代甲烷。

已经认识到，理论上，诸如钙这样的碱土金属可以被用作电化学单元电池和蓄电池中的电解质溶液。钙是第五多的地球丰富元素，且由此与锂相比具有相对低的每顿成本。此外，钙与锂相比具有相对高的充电容量。此外，Ca²⁺离子的较大的离子半径且由此相对于Mg²⁺和Al³⁺更低的电荷密度，可以允许到电极材料的更快的固态扩散，在电极中结构中具有适当尺寸的空穴，这是迄今为止限制制造高效Mg离子蓄电池的一个问题。然而，不管这些认识，钙没有被广泛用作电解质或用于阳极的材料，是因为形成在宽电压范围上稳定且还兼容多种电极的电解质很困难。

如上所述，六氟磷酸锂盐是在锂离子单元电池中优选的电解质盐。然而，在钙离子蓄电池中使用六氟磷酸钙基电解质的障碍在于与六氟磷酸锂盐相比，六氟磷酸碱土金属盐的合成成本很高，且更困难(往往导致较低纯度的材料)。然而已经发现，本发明的六氟磷酸钙盐可以在无水溶液中在相对缓和的条件下容易地合成。