CA2431682A1 - Procede de preparation d'electrolyte - Google Patents
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Description
Procédé de préparation de solution de sel de lithium Les batteries au lithium nécessitent de préparer des solutions de sel de lithium dans des solvants aprotiques. De nombreux sels de lithium utilisés présentent l'inconvénient de ne pas être stable en milieu aqueux, ainsi leur sel de lithium ne peuvent pas être préparés simplement par réaction de l'acide correspondant avec une base lithié comme le carbonate de lithium ou l'hydroxyde de lithium.
Il en est ainsi des sels tels que LiPF~ ou LiBF4 qui sont préparés dans HF
anhydre par exemple par réaction de PClS avec LiF pour LïPF~. Ce procédé permet: de produire :industriellement le LiPF6 utilisé dans les batteries de technologie Li-Ion. Plus récemment, des anions de la famille des fluorosulfonylimide comme (FSO2)ZN (FSI) ont été développés pour la préparation d'électrolytes de batteries au lithium. Contrairement aux anions comme PF6, le sel de lithium {FSOZ)ZNLi existe en solution aqueuse, mais il est malheureusement impossible de le sécher à
partir de ladite solution. De plus la préparation du LiFSI dans HF anhydre à
partir de son homologue chloré (ClSOz)ZN n'est pas simple à mettre en ouvre. Il est également apparu que la forme acide se décompose partiellement lorsque stocké à température ambiante pendant plusieurs mois. Il est donc nécessaire de développer un procédé de synthèse des sels de lithium propre aux anions de la famille du FSI.
Dans le domaine des électrolytes pour batteries, de nombreux acteurs sont impliquês depuis des sociétés chimiques principalement spécialiste de chimie du fluor jusqu'à des transformateurs produisant l'électrolyte. II est donc important de développer un procédé
utilisant des intermédiaires stables lors du transfert d'un composé entre les différents acteurs mis en jeu.
Un des intermédiaires clés pour le développement d'un tel procédé est aux yeux des inventeurs le sel de potassium du FSI (FSOZ)~NK. En effet, ce sel peut être par exemple préparë directement par échange KF de (CISOZ)ZNH avec un rendement quantitatif et une pureté
élevée. De plus ce sel est peu hygroscopique et très stable, ce qui facilite son transfert d'ur~ site industriel à un autre.
Dès lors, les inventeurs ont mis en place un programme de RAD pour développer un procédé
permettant de préparer des solutions stables de LiFSI en milif:u aprotique, et par extension le LiFSI pur et sec.
Les inventeurs ont ainsi pu démontrer que des solutions de LiFSI de bonnes qualités pouvaient être préparées par métathèse entre le KFSI et un sel de lithium choisis de tels façons que son sel de potassium soit peu soluble dans les solvants aprotiques. Les solutions sont alors simplement préparées dans le solvant choisi en faisant réagir KFSI avec le sel de lithium suivit d'une étape de filtration ou de centrifugation pour éliminer le précipité formé.
KFSI + LiX ~ LiFSI (solution) + KX (insoluble) (1) ( 1 ) suivi d'une centrifugation etlou filtration donne LiFSI (solution) (2)
Il en est ainsi des sels tels que LiPF~ ou LiBF4 qui sont préparés dans HF
anhydre par exemple par réaction de PClS avec LiF pour LïPF~. Ce procédé permet: de produire :industriellement le LiPF6 utilisé dans les batteries de technologie Li-Ion. Plus récemment, des anions de la famille des fluorosulfonylimide comme (FSO2)ZN (FSI) ont été développés pour la préparation d'électrolytes de batteries au lithium. Contrairement aux anions comme PF6, le sel de lithium {FSOZ)ZNLi existe en solution aqueuse, mais il est malheureusement impossible de le sécher à
partir de ladite solution. De plus la préparation du LiFSI dans HF anhydre à
partir de son homologue chloré (ClSOz)ZN n'est pas simple à mettre en ouvre. Il est également apparu que la forme acide se décompose partiellement lorsque stocké à température ambiante pendant plusieurs mois. Il est donc nécessaire de développer un procédé de synthèse des sels de lithium propre aux anions de la famille du FSI.
Dans le domaine des électrolytes pour batteries, de nombreux acteurs sont impliquês depuis des sociétés chimiques principalement spécialiste de chimie du fluor jusqu'à des transformateurs produisant l'électrolyte. II est donc important de développer un procédé
utilisant des intermédiaires stables lors du transfert d'un composé entre les différents acteurs mis en jeu.
Un des intermédiaires clés pour le développement d'un tel procédé est aux yeux des inventeurs le sel de potassium du FSI (FSOZ)~NK. En effet, ce sel peut être par exemple préparë directement par échange KF de (CISOZ)ZNH avec un rendement quantitatif et une pureté
élevée. De plus ce sel est peu hygroscopique et très stable, ce qui facilite son transfert d'ur~ site industriel à un autre.
Dès lors, les inventeurs ont mis en place un programme de RAD pour développer un procédé
permettant de préparer des solutions stables de LiFSI en milif:u aprotique, et par extension le LiFSI pur et sec.
Les inventeurs ont ainsi pu démontrer que des solutions de LiFSI de bonnes qualités pouvaient être préparées par métathèse entre le KFSI et un sel de lithium choisis de tels façons que son sel de potassium soit peu soluble dans les solvants aprotiques. Les solutions sont alors simplement préparées dans le solvant choisi en faisant réagir KFSI avec le sel de lithium suivit d'une étape de filtration ou de centrifugation pour éliminer le précipité formé.
KFSI + LiX ~ LiFSI (solution) + KX (insoluble) (1) ( 1 ) suivi d'une centrifugation etlou filtration donne LiFSI (solution) (2)
(2) suivi d'une évaporation du solvant peu donner LiFSI pur Parmi les sels de lithium utilisables pour préparer de telles solutions, on peut citer LiBF4, LiC104, LiCl, LiN03. LiBF~ présente par contre l'inconvénient d'être coûteux pour une telle application, à
contrario le nitrate de lithium est produit à grande échelle à faible coût.
le~Iême si le sel de lithium du nitrate de lithium est peu soluble dans les solvants organiques, la plus grande insolubilité du nitrate de potassium entraîne la réaction vers la formation de LihSI en présence d'un précipité de KN03, la réaction pouvant être accélérée par un broyage mécanique ou par une activation par les ultrasons.
Les solvants aprotiques d'intérêt sont larges et couvrent tous solvants aprotiques comme les carbonates, les amides, les sulfamides, les nitrïles ... ainsi que Les Liquides ioniques comme les sels fondus d'oniums comme les phosphoniums, les imidazoliums, les pyrazoliums, les ammoniums, les guanidimiums, les pyrodiniums, les imidazolinin,~ms ...
Le procédé ainsi décrit permet de préparer des solutions d'électrolytes à base de sel de lithium de qualité batterie. De plus, par un choix judicieux du solvant, il est possible de préparer le sel;sec de lithium LiFSI, en particulier en utilisant des éthers comme l~e tert-butylëther ou les dialkyls éthers. Pour des raisons de sécurité des éthers plus lourd que le d.iéthyléthers sont préférés.
La portée de cette invention dépasse le cadre de la préparation du sel de lithium LiFSI et présente un intérêt potentiel pour touts anions présentant un broupement électroattracteur FSOZ- ou FZPO-.
De plus, ce procédé permet de préparer simplement des solutions intermédiaires contenant des quantités variables de potassium et de lithium comme par exemple des solutions contenant un potassium par lithium. L'intérêt de ces solutions dépasse aussi le cadre des batteries et elles peuvent être utilisées pour préparer des solutions de sel de lithium concentrés dans l'éther pour effectuer des catalyses chimiques.
contrario le nitrate de lithium est produit à grande échelle à faible coût.
le~Iême si le sel de lithium du nitrate de lithium est peu soluble dans les solvants organiques, la plus grande insolubilité du nitrate de potassium entraîne la réaction vers la formation de LihSI en présence d'un précipité de KN03, la réaction pouvant être accélérée par un broyage mécanique ou par une activation par les ultrasons.
Les solvants aprotiques d'intérêt sont larges et couvrent tous solvants aprotiques comme les carbonates, les amides, les sulfamides, les nitrïles ... ainsi que Les Liquides ioniques comme les sels fondus d'oniums comme les phosphoniums, les imidazoliums, les pyrazoliums, les ammoniums, les guanidimiums, les pyrodiniums, les imidazolinin,~ms ...
Le procédé ainsi décrit permet de préparer des solutions d'électrolytes à base de sel de lithium de qualité batterie. De plus, par un choix judicieux du solvant, il est possible de préparer le sel;sec de lithium LiFSI, en particulier en utilisant des éthers comme l~e tert-butylëther ou les dialkyls éthers. Pour des raisons de sécurité des éthers plus lourd que le d.iéthyléthers sont préférés.
La portée de cette invention dépasse le cadre de la préparation du sel de lithium LiFSI et présente un intérêt potentiel pour touts anions présentant un broupement électroattracteur FSOZ- ou FZPO-.
De plus, ce procédé permet de préparer simplement des solutions intermédiaires contenant des quantités variables de potassium et de lithium comme par exemple des solutions contenant un potassium par lithium. L'intérêt de ces solutions dépasse aussi le cadre des batteries et elles peuvent être utilisées pour préparer des solutions de sel de lithium concentrés dans l'éther pour effectuer des catalyses chimiques.
Claims (11)
1) Procédé de préparation d'une solution aprotique d'un sel de lithium dont l'anion parte un groupement électroattracteur FSO2- ou F2PO- par métathèse entre son sel de potassium et un sel de lithium dont le sel de potassium est peu soluble dans les solvants aprotiques.
2) Procédé suivant le claim 1 dans lequel l'anion est une imide Z1N-Z2 dans lequel Z1 est un groupement FSO2- ou F2PO- et Z2 un groupement organique.
3) Procédé suivant le claim 2 dans lequel l'anion est (FSO2)2N-.
4) Procédé suivant le claim 1 dans lequel le solvant aprotique est un solvant nitrilé, une amide, une acétamide, une sulfone, une sulfamide, un éther, un carbonate.
5) Procédé suivant le claim 1 dans lequel le solvant est un liquide ionique dérivant d'un opium tel qu'un imidazolium, ammonium, carbonium, pyrazolium, pyrolidinium, phosphonium, sulfonium, oxonium ...
6) Procédé suivant le daim 1 ou le seI de potassium résultant de la réaction de métathëse est éliminé par filtration et ou centrifugation.
7) Procédé suivant le claim 1 dans lequel le sel de lithium est choisi parmi LiBF4, LiCICO4, LiCI, LiNO3.
8) Procédé suivant le claim 1 ou la réaction est activée par une agitation mécanique, de broyage ou par des ultrasons.
9) Procédé suivant le daim 1 ou le sel de lithium est ajouté en quantité
molaires équivalentes au sel de lithium pour préparer une solution entièrement lithié.
molaires équivalentes au sel de lithium pour préparer une solution entièrement lithié.
10) Procédé suivant le claim 1 ou le sel de lithium est ajouté en quantité
molaire inférieure au sel de potassium pour préparer des solutions mixtes de lithium et de potassium.
molaire inférieure au sel de potassium pour préparer des solutions mixtes de lithium et de potassium.
11) Procédé de préparation d'une solution aprotique d'un sel de terre rare dont l'anion porte un groupement électroattracteur FSO2 ou F2PO- par métathèse entre son sel de potassium et un sel de terre rare dont le sel de potassium est peu soluble dans les solvants aprotiques.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002431682A CA2431682A1 (fr) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | Procede de preparation d'electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CA002431682A CA2431682A1 (fr) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | Procede de preparation d'electrolyte |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2431682A1 true CA2431682A1 (fr) | 2004-12-19 |
Family
ID=33557594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002431682A Abandoned CA2431682A1 (fr) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | Procede de preparation d'electrolyte |
Country Status (1)
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|---|---|
| CA (1) | CA2431682A1 (fr) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1995817A1 (fr) * | 2006-02-03 | 2008-11-26 | Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. | Batterie rechargeable au lithium utilisant un liquide ionique |
| WO2014106362A1 (fr) * | 2013-01-05 | 2014-07-10 | 江苏华盛精化工股份有限公司 | Procédé de préparation d'imidodisulfuryle fluorure de lithium |
| CN104282942A (zh) * | 2013-11-14 | 2015-01-14 | 上海图尔实业发展有限公司 | 一种高性能电解液及其在二次电池中的应用 |
| CN106241757A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 上海康鹏科技有限公司 | 一种双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法 |
-
2003
- 2003-06-19 CA CA002431682A patent/CA2431682A1/fr not_active Abandoned
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1995817A1 (fr) * | 2006-02-03 | 2008-11-26 | Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. | Batterie rechargeable au lithium utilisant un liquide ionique |
| EP1995817B1 (fr) * | 2006-02-03 | 2016-08-10 | Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. | Batterie rechargeable au lithium utilisant un liquide ionique |
| WO2014106362A1 (fr) * | 2013-01-05 | 2014-07-10 | 江苏华盛精化工股份有限公司 | Procédé de préparation d'imidodisulfuryle fluorure de lithium |
| CN104282942A (zh) * | 2013-11-14 | 2015-01-14 | 上海图尔实业发展有限公司 | 一种高性能电解液及其在二次电池中的应用 |
| CN106241757A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-12-21 | 上海康鹏科技有限公司 | 一种双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法 |
| CN106241757B (zh) * | 2016-07-27 | 2018-09-18 | 上海康鹏科技有限公司 | 一种双氟磺酰亚胺锂盐的制备方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| FZDE | Dead |