CN1339845A - 锂离子二次电池电解液的精制方法 - Google Patents

锂离子二次电池电解液的精制方法 Download PDF

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Abstract

锂二次电池电解液的精制方法属于锂离子电池制造技术领域。本发明加入脱酸剂除酸,脱酸剂为铝、镁、硅、钙、钡的氧化物以及它们的一种或多种化合物或混合物。脱酸剂加入量为电解液重量的0.5－20%,脱酸温度10－50℃,时间5－60分钟。在电解液中加入脱水剂除水,脱水剂为活性炭、锂化分子筛、活性氧化铝、硅胶、硫酸钙,脱水剂的加入量为电解液重量的5－30%,脱水温度10－50℃,时间为30分钟至24小时。本发明对电解液的脱酸、脱水处理,降低了电解液中水份和酸的含量,使电解液中酸含量降至30ppm以下,水份含量降至20ppm以下,提高了电解液产品的质量和合格率。

Description

锂离子二次电池电解液的精制方法
                    技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体地说是一种锂离子二次电池电解液的除杂方法
                    背景技术
目前，锂二次电池由于工作电压高(3.6V)，体积小，质量轻，无记忆效应，无污染，自放电小，循环寿命长等特点，在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器上获得广泛应用。
锂离子所用材料主要有外壳、正极材料、负极材料、电解液隔膜等。其中锂离子二次电池用电解液为非水溶液，溶剂为链状碳酸酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲基乙酸酯、乙基乙酸酯)和环状碳酸脂(乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯)，溶质为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂等。以及为改善电池性能而添加的添加剂。非水溶液对游离酸、水份含量要求较高，由于锂离子电池的电压高达3-4V，而水的分解电压是1.23V，若电解液中含有高的水份，在高电压充放电下分解，会造成电池性能劣化。而电解液中游离酸过高，如氢氟酸会与锂离子形成氟化锂，在充放电过程，负极界面形成阻隔，导致电池内阻增大，也影响负极材料锂离子正常嵌入和脱嵌，影响电池的性能。因此电解液中的游离酸要求在100ppm以下，最好达到50ppm以下，水份含量要求在30ppm以下，最好达到15ppm以下。
在生产过程，由于以下多方面的原因，会导致电解液中水份、游离酸偏高，影响电池的性能。
(1)干燥环境劣化；
(2)储存设备密封性能差；
(3)使用溶剂水份偏高；
(4)使用的锂盐水份和游离酸偏高；
(5)其它原因。
                   发明内容
本发明针对以上技术问题，寻求了一种降低锂离子二次电池电解液中游离酸和水份的加工方法，解决电解液中水份和游离酸偏高的问题。
本发明是通过如下方法得以实现：
1.电解液脱酸：
电解液主要组成为有机碳酸酯和锂盐，带入游离酸的主要是锂盐，以目前常用的六氟磷酸锂为例，其中氢氟酸含量要求在150ppm以下，最好在100ppm，如果氢氟酸含量严重超标，可以加入以下氧化物与氢氟酸形成难溶性氟化物或者生成气体挥发出来。
如加入氧化镁：
2、电解液脱水
电解液通过脱酸处理后，水份含量增加到50-100ppm，而电解液的水份含量要求在30ppm以下，最好在15ppm以下。对于水份超标的电解液或者脱酸后水份高的电解液进行脱水处理。
本发明采用的脱水剂在电解液中不溶解，同时不带入其它杂质。
脱水过程主要为物理吸附。
本发明采用如下技术措施：
锂离子二次电池电解液的精制方法，采用加入脱酸剂除酸，加入脱水剂除水。脱酸方法是：在电解液中加入不溶于电解液又能与游离酸发生反应形成沉淀物或者挥发物的脱酸剂；脱水方法是：在电解液中加入不溶于电解液又能吸附水的脱水剂。
本发明还可以采用如下技术措施：
上述的电解液的精制方法其特点是脱酸剂为铝、镁、硅、钙、钡的氧化物以及它们的一种或多种化合物或混合物，如：Ai2O3、MgO、BaO、SiO2、CaO、xAi2O3·ySiO2、xAi2O3·yMgO·zSiO2。脱酸剂的加入量为电解液重量的0.5-20％。
脱水剂为活性炭、锂化分子筛、活性氧化铝、硅胶、硫酸钙，脱水剂的加入量为电解液重量的5-30％。
上述的电解液的精制方法其特点是：脱酸的温度为10-50℃，时间为5-60分钟。
上述的电解液的精制方法其特点是：脱水的温度为10-50℃，时间为30分钟至24小时。
本发明具有的优点和积极效果：当上述某种原因引起一批电解液产品游离酸和水份超标而导致电池性能劣化不能使用时，通过对电解液的脱酸、脱水处理，使电解液仍能满足电池行业的要求，提高电解液产品的合格率，降低生产成本，提高经济效益。
                     具体实施例
下面结合实例对本发明做进一步的说明，但本发明并不限于本
实施例：
                     实施例一
电解液为PC∶EC∶DEC＝1∶3∶6；LiPF6为1mol/L，其中水份为17ppm，游离酸为350ppm。取上述电解液50ml，加入5％的xAl2O3·yMgO·zSiO2，在常温下反应15分钟，进行脱酸处理，处理后氢氟酸为31ppm。
                    实施例二
电解液为PC∶EC∶DEC＝1∶3∶6；LiPF6为1mol/L，其中水份为17ppm，游离酸为350ppm。取上述电解液50ml，加入3％的Al2O3，在常温下反应15分钟，进行脱酸处理，处理后氢氟酸为25ppm。
                      实施例三
电解液为PC∶EC∶DEC＝1∶3∶6；LiPF6为1mol/L，其中水份为17ppm，游离酸为350ppm。取上述电解液50ml，加入2％的MgO，在常温下反应15分钟，进行脱酸处理，处理后氢氟酸为27ppm。
                      实施例四
电解液为EC∶DEC＝1∶1；LiPF6为1mol/L，其中水份为94ppm，游离酸为8.5ppm。取上述电解液250ml，加入10％的锂化分子筛，在常温下脱水，每隔一小时晃动一次，3小时降至43ppm，6小时降至18ppm，9小时降至13ppm.
                     实施例五
电解液为EC∶DEC＝1∶1；LiPF6为1mol/L，其中水份为94ppm，游离酸为8.5ppm。取上述电解液250ml，加入10％的活性氧化铝，在常温下脱水，每隔一小时晃动一次，3小时降至51ppm，6小时降至23ppm，9小时降至14ppm。

Claims (5)

1.锂离子二次电池电解液的精制方法，加入脱酸剂除酸，加入脱水剂除水，其特征在于：
1.1在电解液中加入不溶于电解液又能与游离酸发生反应形成沉淀物或者挥发物的脱酸剂；
1.2在电解液中加入不溶于电解液又能吸附水的脱水剂。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：脱酸剂为铝、镁、硅、钙、钡的氧化物以及它们的一种或多种化合物或混合物，脱酸剂加入量为电解液重量的0.5-20％。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：脱水剂为活性炭、锂化分子筛、活性氧化铝、硅胶、硫酸钙，脱水剂的加入量为电解液重量的5-30％。
4.根据权利要求1和2的方法，其特征在于：脱酸的温度为10-50℃，时间为5-60分钟。
5.根据权利要求1和3的方法，其特征在于：脱水的温度为10-50℃，时间为30分钟至24小时。
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