KR102083080B1 - The method for preparing lithium difluorophosphate using difluorophosphate ester - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 비수성 전해질 전지의 성능 개선에 적용되는 첨가제로 사용되는 디플루오로인산 리튬을 저렴하게 공업적으로 유리하게 생산하는 방법을 제공한다. 상기 디플루오로인산 리튬은, 디할로인산 에스테르를 불소화하여 얻은 디플루오로인산 에스테르, 리튬염, 및 물을 비수용매중에서 반응시킴으로써 얻을 수 있고, 이렇게 하여 얻은 디플루오로인산 리튬은 비수성 전해질 전지특성을 개선하는 첨가제로서 사용될 수 있다. The present invention provides a method for producing industrially advantageously, at low cost, lithium difluorophosphate used as an additive applied to improving the performance of a nonaqueous electrolyte battery. The lithium difluorophosphate can be obtained by reacting a difluorophosphate ester, a lithium salt, and water obtained by fluorination of a dihalophosphate ester in a nonaqueous solvent. The lithium difluorophosphate thus obtained is a nonaqueous electrolyte battery. It can be used as an additive to improve the properties.
Description
본 발명은 디플루오로인산 리튬의 제조방법, 특히, 디플루오로인산 에스테르를 이용하여 디플루오로인산 리튬을 제조하는 공정, 구체적으로는 비수성 전해질 전지용 디플루오로인산 리튬의 생산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for producing lithium difluorophosphate, in particular, a process for producing lithium difluorophosphate using difluorophosphate ester, and more particularly, to a process for producing lithium difluorophosphate for non-aqueous electrolyte batteries. .
최근 스마트폰, 모바일 전원, 태블릿 PC 등 고에너지 밀도 응용 분야에서 채용할 수 있는 소형 스토리지 제품의 발전에 따라서 리튬전지산업의 생산량이 증가되고 있다. 동시에 리튬 이온 전지의 응용은 소비형 전자제품에 한정되지 않고, 동력 및 에너지 저장에 관한 2개의 새로운 적용 추세 방향은 리튬전지를 위하여 광대한 시장을 초래하고, 주로 전기 자동차, 하이브리드차량 및 연료 전지차량의 보조 전원 및 전기 에너지 저장체를 포함하는 전력 응용에 적합한 대용량 스토리지 시스템에 집중하고 있다. 정책적인 추진 및 캐리어 운영자 네트워크의 확돼 영향에 의해 에너지 저장도 성장 원동력으로 된다. 이후 수년간 리튬 이온 전지는 끊임없이 확대될 수 있는 글로벌 산업으로 될것이다. Recently, with the development of small storage products that can be employed in high-energy density applications such as smartphones, mobile power supplies, and tablet PCs, the output of the lithium battery industry is increasing. At the same time, the application of lithium-ion batteries is not limited to consumer electronics, and the two new trends in application of power and energy storage lead to a vast market for lithium batteries, mainly electric vehicles, hybrid vehicles and fuel cell vehicles. It is focused on high-capacity storage systems for power applications, including secondary power supplies and electrical energy storage. Policy storage and the expanding impact of the carrier operator network will also drive energy storage. Over the next few years, lithium ion batteries will become a global industry that can be expanded constantly.
현재 리튬 이온 이차전지는 그 응용 분야가 확대함에 따라 전지 특성의 개선에 대한 요구도 높아지고 있다. 디플루오로인산 리튬은 전해질중의 첨가제로서 리튬 이온 이차전지의 저온 특성, 순환 특성, 보존 특성 등 전지 특성을 현저하게 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 일본특허공개H11-067270공보에는 모노플루오로인산 리튬Li2PO3F 및 디플루오로인산 리튬LiPO2F2으로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가제를 포함하는 비물전해질을 채용하는 기술이 기재되어 있다. 이러한 기술에서는 상기 첨가제와 리튬이 반응하여 정극과 부극 사이의 계면에 도포막을 형성하여 전해질이 양극 활물질 및 음극 활물질의 접촉에 의해 분해가 억제된다. 때문에 자기방전이 억제되고 충전 후의 저장 특성이 향상된다. 일본특허등록제3439085호 공보에는 전해질에 디플루오로인산 리튬을 첨가함으로 하여 전극 계면에 형성된 막의 효과로 인하여 고온에서 순환될수 있는 특성을 개선할 수 있는 기술이 공개된다. As lithium ion secondary batteries expand their application fields, demands for improving battery characteristics are also increasing. Lithium difluorophosphate can significantly improve battery characteristics such as low temperature characteristics, circulation characteristics, and storage characteristics of lithium ion secondary batteries as an additive in an electrolyte. For example, Japanese Patent Laid-Open No. H11-067270 discloses a technique employing a non-aqueous electrolyte containing at least one additive selected from lithium monofluorophosphate Li 2 PO 3 F and lithium difluorophosphate LiPO 2 F 2 . It is. In this technique, the additive reacts with lithium to form a coating film at the interface between the positive electrode and the negative electrode, whereby the electrolyte is suppressed by contact between the positive electrode active material and the negative electrode active material. Therefore, self-discharge is suppressed and the storage characteristic after charge is improved. Japanese Patent Laid-Open No. 3439085 discloses a technique capable of improving the characteristics that can be circulated at high temperatures due to the effect of a film formed at the electrode interface by adding lithium difluorophosphate to the electrolyte.
디플루오로인산염의 제조방법으로써 종래의 문헌 또는 특허에 의하면 원재료를 입수하기 어렵고 분리가 곤란한 등 문제가 존재하기 때문에 대규모 공업 생산의 요구를 만족시킬 수 없다. 예를 들면 일본특허공개2014-62036공보에서는 LiPF6과 LiCl를 혼합하여 수증기를 통과시키는 방법을 이용하여 디플루오로인산 리튬을 제조한다. 이 방법은 원료가 저렴하지만 반응을 제어하기 어렵고 부산물(副産物)이 많이 생성되고 정제가 곤란하여 대규모 생산에는 적합하지 않다.According to the conventional literature or patent as a method for producing difluorophosphate, there are problems such as difficulty in obtaining raw materials and difficulty in separating, and thus cannot meet the requirements of large-scale industrial production. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2014-62036 discloses lithium difluorophosphate using a method of mixing LiPF 6 and LiCl and passing water vapor. This method is inexpensive, but is not suitable for large-scale production because it is difficult to control the reaction, produces a lot of by-products, and is difficult to purify.
국제공개WO2012/004187A2공보는 디플루오로인산 리튬의 생산 방법을 제공한다. 이 방법은 LiHPO4와 HF가 140℃에서 기체-고체 반응이 발생되어 디플루오로인산 리튬, 모노플루오로인산 리튬 및 불화 리튬의 혼합물을 생성하고 이 혼합물은 분리되기 어렵다. 국제공개WO2012/004188A1공보는 디플루오로인산 리튬의 다른 생산 방법을 제공한다. 이 방법에서는 P2O5와 LiF가 300℃에서 고체-고체 반응이 발생되어 디플루오로인산 리튬과 인산 리튬의 고용체 혼합물을 생성하고, 이 혼합물은 분쇄되어 긴 시간 추출을 경과하여만 소량의 디플루오로인산 리튬이 분리될 수 있다. International Publication WO2012 / 004187A2 provides a method for producing lithium difluorophosphate. This method results in a gas-solid reaction of LiHPO 4 and HF at 140 ° C. to produce a mixture of lithium difluorophosphate, lithium monofluorophosphate and lithium fluoride, which is difficult to separate. International Publication WO2012 / 004188A1 provides another method of producing lithium difluorophosphate. In this process, P 2 O 5 and LiF are subjected to a solid-solid reaction at 300 ° C. to produce a solid solution mixture of lithium difluorophosphate and lithium phosphate, which is pulverized to produce a small amount of di Lithium fluorophosphate can be separated.
상기 정황에 대하여 본 발명은 디플루오로인산 에스테르를 이용하여 디플루오로인산 리튬을 제조하는 새로운 공정을 제공한다. 본 발명은 비수성 전해질 전지의 성능 개선에 적용될 수 있는 첨가제로 사용되는 디플루오로인산 리튬을 저렴하게 공업적으로 유리하게 생산하는 방법을 제공한다. 상기 디플루오로인산 리튬은 디할로인산 에스테르를 불소화하여 얻은 디플루오로인산 에스테르, 리튬염 및 물을 비수용매중에서 반응시킴으로써 얻을 수 있고 얻은 디플루오로인산 리튬은 비수성 전해질 전지 성능을 개선하는 첨가제로서 사용할 수 있다. In this context, the present invention provides a novel process for producing lithium difluorophosphate using difluorophosphoric acid esters. The present invention provides a method for producing an industrially advantageous low-cost lithium difluorophosphate used as an additive that can be applied to improve the performance of a non-aqueous electrolyte battery. The lithium difluorophosphate can be obtained by reacting difluorophosphate ester, lithium salt and water obtained by fluorination of dihalophosphate ester in a nonaqueous solvent, and the lithium difluorophosphate obtained is an additive which improves the performance of the nonaqueous electrolyte battery. Can be used as
본 발명은 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing lithium difluorophosphate employing a difluorophosphate ester.
본 발명의 제조방법은, The manufacturing method of the present invention,
(1) 디할로인산 에스테르 화합물을 촉매의 작용하에서 불소화제와 작용시켜서 디플루오로인산 에스테르 화합물을 얻는 스텝과, (1) reacting the dihalophosphate ester compound with a fluorinating agent under the action of a catalyst to obtain a difluorophosphate ester compound;
(2) 스텝(1)에서 얻은 디플루오로인산 에스테르 화합물, 리튬염 및 물을 비수용매중에 반응시켜 디플루오로인산 리튬을 얻는 스텝을 포함한다. (2) a step in which the difluorophosphate ester compound, the lithium salt, and water obtained in step (1) are reacted in a nonaqueous solvent to obtain lithium difluorophosphate.
상기 디할로인산 에스테르 화합물은, 하기식 (1)로 나타낸다. The said dihalophosphate ester compound is represented by following formula (1).
(1) (One)
상기 식 (1)중 X, Y는 각각 독립되고 F, Cl, Br, I로부터 선택되는 1종(단, X, Y는 동시에 F를 선택할 수 없다.)이고, R는 탄화수소기이다. In said Formula (1), X and Y are independent, respectively, 1 type chosen from F, Cl, Br, and I (however, X and Y cannot select F simultaneously), R is a hydrocarbon group.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 비수용매는, 환상 카보네이트, 쇄상 카보네이트, 환상 에스테르, 쇄상 에스테르, n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 메틸에테르, 에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 아니솔, 페닐 에테르, 및 테트라히드로푸란으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. In one embodiment of the present invention, the non-aqueous solvent is cyclic carbonate, chain carbonate, cyclic ester, chain ester, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, isoheptane, benzene, toluene, xylene, acetonitrile, methyl ether, Ethylene ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, phenyl ether, and tetrahydrofuran are selected from the group.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 리튬염은 염화 리튬, 브롬화 리튬, 불화 리튬, 요오드화 리튬, 수산화 리튬, 탄산 리튬, 중탄산 리튬, 인산 리튬, 인산이수소 리튬, 인산수소 이리튬, 메타인산 리튬, 초산리튬, 및 황산 리튬으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. In one embodiment of the present invention, the lithium salt is lithium chloride, lithium bromide, lithium fluoride, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium phosphate, lithium dihydrogen phosphate, lithium lithium phosphate, lithium metaphosphate, It is 1 type, or plural types selected from lithium acetate and lithium sulfate.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 디플루오로인산 에스테르, 리튬염, 물의 몰비는 1:2:2~1:1:0.01이다. In one embodiment of the present invention, the molar ratio of the difluorophosphoric acid ester, lithium salt and water is 1: 2: 2 to 1: 1: 0.01.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 불소화제는, 불화 칼륨, 불화 나트륨, 불화 세슘, 트리에틸아민 트리하이드로플루오라이드, 피리딘 히드로 클로라이드, 불화 암모늄으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. In one embodiment of the present invention, the fluorinating agent is one or a plurality selected from potassium fluoride, sodium fluoride, cesium fluoride, triethylamine trihydrofluoride, pyridine hydrochloride and ammonium fluoride.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 촉매는, 4급암모늄염계, 폴리에테르계, 4급 포스포늄염으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. In one embodiment of the present invention, the catalyst is one or a plurality selected from quaternary ammonium salts, polyethers and quaternary phosphonium salts.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 디플루오로인산 리튬의 제조방법은 질소 가스의 보호하에서 행하여진다. In one embodiment of the present invention, the method for producing lithium difluorophosphate is carried out under the protection of nitrogen gas.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 디할로인산 에스테르 화합물과 불소화제의 반응 몰비는 1:(1~3)이다. In one embodiment of the present invention, the reaction molar ratio of the dihalophosphate ester compound and the fluorinating agent is 1: (1 to 3).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 디할로인산 에스테르 화합물의 질량과 비수용매의 체적비는 (0.1~0.5)g:(1~5)ml이다. In one embodiment of the present invention, the volume ratio of the mass of the dihalophosphate ester compound to the non-aqueous solvent is (0.1 to 0.5) g: (1 to 5) ml.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 디할로인산 에스테르 화합물과 촉매의 몰비는 1:(0.01~1)이다. In one embodiment of the present invention, the molar ratio of the dihalophosphate ester compound and the catalyst is 1: (0.01 to 1).
본 발명은, 종래 기술에 비하여 다음과 같은 이점을 가진다. The present invention has the following advantages over the prior art.
본 발명에 의해 제조되는 디플루오로인산 리튬의 원료인 디할로인산 에스테르 화합물, 불소화제, 리튬염은 쉽게 얻을 수 있고, 모두 고체 또는 액체이기 때문에 반응 과정은 용이하게 조작할 수 있고 전체 반응 과정 조건이 온화하고 공정 과정이 간단하고 장치 및 환경에 대한 요구가 낮고 제조된 디플루오로인산 리튬의 순도가 높고 품질이 양호하다. The dihalophosphate ester compound, the fluorinating agent, and the lithium salt, which are raw materials of lithium difluorophosphate prepared by the present invention, can be easily obtained, and because they are all solid or liquid, the reaction process can be easily operated and the overall reaction process conditions This mild, simple process is low and the demands on the device and the environment are low and the purity and quality of the produced lithium difluorophosphate is high.
이하의 본 발명의 바람직한 실시 방법에 관한 상세한 설명 및 실시예를 참조함으로 하여 본 발명의 내용을 더 용이하게 이해할 수 있다. 특히 명확하게 기재하지 않는 한 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및 기술적 용어는 당업자가 통상적으로 이해되는 것과 같은 의미를 가진다. 모순이 있을 경우에 본 명세서에서 정의된 것을 기준으로 한다. The content of the present invention may be more readily understood by reference to the following detailed description and examples of preferred embodiments of the present invention. Unless specifically stated otherwise, all technical and technical terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Where there is a contradiction, it is based on what is defined herein.
본 명세서에서 이용하는 용어 "~로 제조된다" 와 "함유한다 또는 포함한다" 는 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에서 이용하는 용어 "함유한다" , "포함한다" , "가진다" , "포괄한다" 또는 그것들의 임의적인 변환은 비 배타적인 것을 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면 조성물, 스텝, 방법, 제품 또는 장치는 반드시 이 요소에 제한되지 않고, 명확하게 지적하지 않는 요소 혹은 이러한 조성물, 스텝, 방법, 제품 또는 장치의 고유한 요소를 포함하여도 좋다. As used herein, the terms "manufactured by" and "contains or contains" have the same meaning. As used herein, the term "contains", "includes", "haves", "includes" or any transform thereof means to include non-exclusive. For example, a composition, step, method, article, or device is not necessarily limited to this element, and may include elements that are not explicitly pointed out or elements inherent in such a composition, step, method, article, or device.
용어 "~로 이루어진다" 는, 열거되지 않고 있는 요소, 스텝 또는 성분을 모두 배제하는 것을 의도하고 있다. 청구항에 이용할 수 있을 경우에, 해당청구항은 폐쇄식 청구항이며, 열거되는 재료이외의 재료(통상의 불순물을 제외한다)가 포함되지 않는다. 용어 "~로 이루어진다" 는 청구항의 주제를 한정하는 것이 아니고, 주제이외의 특징으로 채용될 수 있을 경우에, 해당특징에 관한 요소만을 한정하고, 다른 요소는, 해당청구항으로부터 배제되지 않는다. The term "consist of" is intended to exclude all elements, steps or components not listed. Where applicable to a claim, the claim is a closed claim and does not include materials other than those listed (except ordinary impurities). The term "consisting of" does not limit the subject matter of the claims, and when employed as features other than the subject matter, only the elements relating to the feature are defined, and other elements are not excluded from the claim.
양, 농도, 기타 값 또는 파라미터를 범위, 바람직한 범위 또는 상한의 바람직한 값 및 하한의 바람직한 값으로 한정하는 범위로 나타낼 경우, 임의의 범위의 상한 또는 바람직한 값과 임의의 범위의 상한 또는 바람직한 값의 임의의 수치가 배합하여 형성된 모든 범위는 구체적으로 공개되었다고 이해하여야 한다. 예를 들면, 범위 "1내지5"가 공개될 경우, 여기에 속하는 범위는, "1내지 4", "1내지 3", "1내지 2", "1내지 2 및 4내지 5", "1내지 3및5" 등 범위인 것으로 이해하여야 한다. 특히 명기하지 않는 한 본 명세서의 범위는 해당 범위의 끝의 치, 및 해당 범위내의 모든 정수 및 분수를 포함한다. When an amount, concentration, other value, or parameter is represented by a range that limits the desired value of the range, the preferred range, or the upper limit, and the preferred value of the lower limit, any of the upper or preferred values of any range and the upper or preferred values of any range It is to be understood that all ranges formed by combining numerical values of are specifically disclosed. For example, if the range "1 to 5" is published, the ranges belonging to it are "1 to 4", "1 to 3", "1 to 2", "1 to 2 and 4 to 5", " It should be understood that the range is 1 to 3 and 5 ". Unless specifically stated, a range of this specification includes the value of the end of the range, and all the integers and fractions within that range.
본 명세서의 상 하문에서 명확히 지적하지 않는 한 단수 형식은 복수의 대상도 포함한다. "임의의" 또는 "임의의 1종"이란 하기에서 설명하는 사항 또는 사건이 발생할 수 있는 가능성 또는 발생되지 않은 것을 나타내고, 또한 사건이 발생한 상황 및 발생되지 않는 상황을 포함할 수 있다. The singular forms “a,” “an” and “the” include plural referents unless the context clearly indicates otherwise. "Any" or "any one" indicates that the matter or event described below may or may not occur, and may include a situation in which an event occurs and a situation that does not occur.
명세서 및 특허청구의 범위의 수량을 나타내는 근사적 표현은 본 발명이 그 구체적인 수량에 한정되지 않고, 상기 수량에 접근하고 또한 허용 가능하고 관련되는 기본적인 기능의 변경을 초래하지 않는 수정 부분도 포함한다. "대개", "거의" 등 수치를 수식하는 것은 본 발명이 이 정확한 수치에 제한하지 않는다는 것을 의미한다. 임의의 예 중에서 사용하는 근사적 용어는 수치를 측정하는 기기의 정밀도에 대응할 수도 있다. 본 명세서 및 특허청구의 범위에서의 범위의 한정은 조합 및/또는 교환할 수 있고, 특히 다른 설명이 없을 경우에는 이 사이에 속하는 모든 서브 범위를 포함한다. Approximate representations of quantities in the specification and claims are not limited to the specific quantities of the invention, but also include modifications that do not result in changes in the basic functions that are accessible to and related to the quantities. Modification of numerical values such as "usually", "nearly", etc. means that the present invention is not limited to this exact numerical value. The approximate terminology used in any of the examples may correspond to the precision of the instrument measuring the numerical value. The limitations of the scope in the present specification and claims can be combined and / or interchangeable, and include all subranges falling therebetween, especially unless stated otherwise.
또한 본 발명의 요소 또는 성분 앞 용어 "1종" 및 "1개 혹은 하나"는 요소 및 성분의 수량(나타난 차수)을 제한하는 것이 아니다. 따라서 "1종" 또는 "1개 혹은 하나"는 1개 또는 적어도 1개의 의미를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 문맥상에서 명확히 설명하지 않는 한 단수 형식의 요소 또는 성분은 복수의 형식을 포함하여도 좋다. In addition, the terms "one kind" and "one or one" before the element or ingredient of the present invention do not limit the quantity (order shown) of the element or ingredient. Therefore, it should be understood that "a type" or "one or one" includes one or at least one meaning. Unless specifically stated in the context, elements or components in singular form may include plural forms.
"폴리머"란 동일하거나 또는 다른 류형의 모노머를 중합시켜서 제조된 중합체를 의미한다. 통상적인 용어 "폴리머"는 기술용어 "호모 폴리머" , "코폴리머", "터폴리머" 및 "공중합체"를 포함한다. "Polymer" means a polymer prepared by polymerizing the same or different types of monomers. The generic term "polymer" includes the technical terms "homo polymer", "copolymer", "terpolymer" and "copolymer".
"공중합체"란 적어도 2종류의 다른 모노머를 중합시켜서 제조된 폴리머를 나타낸다. 통상적인 용어 "공중합체" 는 용어 "코폴리머"(일반적으로 2종류의 다른 모노머로 제조된 폴리머) 및 "터폴리머"(일반적으로 3종류의 다른 모노머로 제조된 폴리머)를 포함한다. 4종류 또는 더 많은 모노머를 중합시켜서 제조된 폴리머도 포함한다. "폴리블렌드"란 2종류 또는 그 이상의 폴리머를 물리적 또는 화학적 방법에 의해 혼합하여 형성된 폴리머를 가리킨다. "Copolymer" refers to a polymer prepared by polymerizing at least two different monomers. The generic term "copolymer" includes the terms "copolymer" (polymers generally made of two different monomers) and "terpolymers" (polymers generally made of three different monomers). It also includes polymers prepared by polymerizing four or more monomers. "Polyblend" refers to a polymer formed by mixing two or more polymers by physical or chemical methods.
본 발명은 기술상에서 제어하기 쉽고 원료를 입수하기 쉬운 동시에 코스트가 낮고 제품의 순도가 높은 디플루오로인산 리튬의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing lithium difluorophosphate, which is easy to control in terms of technology, easy to obtain raw materials, low cost and high purity of the product.
본 발명은 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법을 제공한다. 이 방법은, The present invention provides a method for producing lithium difluorophosphate employing a difluorophosphate ester. This way,
(1) 디할로인산 에스테르 화합물을 촉매의 작용하에서 불소화제와 작용시켜서 디플루오로인산 에스테르 화합물을 얻는 스텝과, (1) reacting the dihalophosphate ester compound with a fluorinating agent under the action of a catalyst to obtain a difluorophosphate ester compound;
(2) 스텝(1)에서 얻은 디플루오로인산 에스테르 화합물, 리튬염 및 물을 비수용매중에서 반응시켜서 디플루오로인산 리튬을 얻는 스텝을 포함한다. (2) A step of reacting the difluorophosphoric ester compound, lithium salt and water obtained in step (1) in a nonaqueous solvent to obtain lithium difluorophosphate.
상기 디할로인산 에스테르 화합물은 하기식 (1)로 나타낸다. The said dihalophosphate ester compound is represented by following formula (1).
(1) (One)
상기 식(1)중 X, Y는 각각 독립되고, F, Cl, Br, I로부터 선택되는 1종(단, X, Y는 동시에 F를 선택할 수 없다.)이고, R는 탄화수소기이다. In said Formula (1), X and Y are independent, respectively, 1 type (s) X and Y cannot select F simultaneously from F, Cl, Br, and I, R is a hydrocarbon group.
구체적인 반응식은: RPO2XY+MF→RPO2F2+MX+MY 반응(2)이다. The specific scheme is: RPO 2 XY + MF → RPO 2 F 2 + MX + MY reaction (2).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 R는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 탄소수 1-10을 포함하는 직쇄상 또는 분지형의 알칸, 페닐기, 벤질기 및 기타 치환 방향족 탄화수소기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이다. In one embodiment of the present invention, R is a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, linear or branched alkanes containing 1 to 10 carbon atoms, It is 1 type chosen from the group which consists of a phenyl group, benzyl group, and other substituted aromatic hydrocarbon group.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 MF는 불소화제이고, 이 불소화제는 불화 칼륨, 불화 나트륨, 불화 세슘, 트리에틸아민 트리하이드로플루오라이드, 피리딘 히드로 클로라이드, 불화 암모늄으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. In one embodiment of the present invention, the MF is a fluorinating agent, which is at least 1 selected from the group consisting of potassium fluoride, sodium fluoride, cesium fluoride, triethylamine trihydrofluoride, pyridine hydrochloride, and ammonium fluoride. It's a species.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 촉매는 4급암모늄염계, 폴리에테르계, 4급 포스포늄염계로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. In one embodiment of the present invention, the catalyst is at least one selected from the group consisting of quaternary ammonium salts, polyethers, and quaternary phosphonium salts.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 스텝(2)의 반응 용매는 n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 아니솔, 페닐 에테르 및 테트라히드로푸란으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. In one embodiment of the present invention, the reaction solvent of step (2) is n-hexane, cyclohexane, n-heptane, isoheptane, benzene, toluene, xylene, acetonitrile, methyl ether, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl At least one member selected from the group consisting of ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, phenyl ether and tetrahydrofuran.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(2) 중 상기 디할로인산 에스테르 화합물과 불소화제의 반응 몰비는 1:(1~3)이다. In one embodiment of the present invention, the reaction molar ratio of the dihalophosphate ester compound and the fluorinating agent in the reaction (2) is 1: (1 to 3).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(2) 중 상기 디할로인산 에스테르 화합물의 질량과 비수용매의 체적비(w/v)는 (0.1~0.5):(1~5)이다. In one embodiment of the present invention, the volume ratio (w / v) of the mass of the dihalophosphate ester compound and the non-aqueous solvent in the reaction (2) is (0.1 to 0.5): (1 to 5).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(2) 중 상기 디할로인산 에스테르 화합물과 촉매의 몰비는 1:(0.01~1)이다. In one embodiment of the present invention, the molar ratio of the dihalophosphate ester compound and the catalyst in the reaction (2) is 1: (0.01-1).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(2) 중 상기 디할로인산 에스테르 화합물RPO2XY와 불소화제MF가 디플루오로인산 에스테르 화합물RPO2F2를 생성하는 반응 온도는 20~200℃ 반응 시간은 1~24시간이다. In one embodiment of the present invention, the reaction temperature at which the dihalophosphate ester compound RPO 2 XY and the fluorinating agent MF form the difluorophosphate ester compound RPO 2 F 2 in the reaction (2) is 20 to 200 ° C. 1 to 24 hours.
디플루오로인산 에스테르 화합물을 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법은 디플루오로인산 에스테르 화합물, 리튬염 및 물을 비수용매로 반응시켜서 디플루오로인산 리튬을 직접 제조하는 것이고 반응식은, RPO2F2+LiZ+H2O→LiPO2F2+HZ+ROH 반응(3)이다. Method of manufacturing a lithium phosphate-difluoro as a difluoromethyl employing the phosphoric acid ester compound by reacting a phosphoric acid ester compound, a lithium salt and a water-difluoro a non-aqueous solvent is to prepare a lithium phosphate directly difluoro reaction schemes, RPO 2 F 2 + LiZ + H 2 O → LiPO 2 F 2 + HZ + ROH Reaction (3).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 LiZ는 리튬염이고, 이리튬염은 염화 리튬, 브롬화 리튬, 불화 리튬, 요오드화 리튬, 수산화 리튬, 탄산 리튬, 중탄산 리튬, 인산 리튬, 인산이수소 리튬, 인산수소 이리튬, 메타인산 리튬, 초산리튬 및 황산 리튬으로부터 선택되는 적어도 1종이다. In one embodiment of the present invention, the LiZ is a lithium salt, and the lithium salt is lithium chloride, lithium bromide, lithium fluoride, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium phosphate, lithium dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate It is at least 1 sort (s) chosen from lithium, lithium metaphosphate, lithium acetate, and lithium sulfate.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 상기 비수용매는 환상 카보네이트, 쇄상 카보네이트, 환상 에스테르, 쇄상 에스테르, n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 아니솔, 페닐 에테르 및 테트라히드로푸란으로부터 선택되는 적어도 1종이다. In one embodiment of the present invention, the non-aqueous solvent is cyclic carbonate, linear carbonate, cyclic ester, chain ester, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, isoheptane, benzene, toluene, xylene, acetonitrile, methyl ether, di It is at least 1 sort (s) chosen from ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, phenyl ether, and tetrahydrofuran.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(3) 중 상기 디플루오로인산 에스테르 화합물과 리튬염 및 물의 반응의 몰비는 1:2:2~1:1:0.01이다. In one embodiment of the present invention, the molar ratio of the reaction of the difluorophosphoric acid ester compound, lithium salt and water in the reaction (3) is from 1: 2: 2 to 1: 1: 0.01.
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(3) 중 상기 디플루오로인산 에스테르 화합물의 질량과 비수용매의 체적비(w/v)는 (0.1~0.5):(1~5)이다. In one embodiment of the present invention, the volume ratio (w / v) of the mass of the difluorophosphoric acid ester compound and the non-aqueous solvent in the reaction (3) is (0.1 to 0.5): (1 to 5).
본 발명의 일 실시형태에 있어서 반응(3) 중 디플루오로인산 에스테르 화합물RPO2F2과 리튬염LiZ에 의해 디플루오로인산 리튬LiPO2F2를 생성하는 반응 온도는 0~80℃이고 반응 시간은 1~24시간이다. In one embodiment of the present invention, the reaction temperature for producing lithium difluorophosphate LiPO 2 F 2 by the difluorophosphate ester compound RPO 2 F 2 and lithium salt LiZ in the reaction (3) is from 0 to 80 ° C. The time is 1 to 24 hours.
상기 반응(2), 반응(3)에서 생성한 디플루오로인산 리튬을 더 정제함으로써 고품질인 디플루오로인산 리튬 제품을 얻을 수 있다. By further purifying the lithium difluorophosphate produced in the reaction (2) and the reaction (3), a high-quality lithium difluorophosphate product can be obtained.
본 발명은 종래 기술에 비하여 다음과 같은 이점을 가진다. The present invention has the following advantages over the prior art.
본 발명에 의해 디플루오로인산 리튬을 제조하는 원료인 디할로인산 에스테르 화합물, 불소화제, 리튬염을 쉽게 얻을 수 있고, 모두 고체 또는 액체이기 때문에 반응을 쉽게 조작할 수 있고, 전체 반응 과정 조건이 온화하고 공정이 간단하며, 장치 및 환경에 대한 요구가 낮고, 제조된 디플루오로인산 리튬의 순도가 높고 품질이 양호하다. According to the present invention, dihalophosphate ester compounds, fluorinating agents, and lithium salts, which are raw materials for producing lithium difluorophosphate, can be easily obtained, and since they are all solid or liquid, the reaction can be easily operated, and the overall reaction process conditions are It is gentle and simple in process, has low demands on equipment and environment, and has high purity and good quality of the produced lithium difluorophosphate.
실시형태 1 Embodiment 1
본 실시형태는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법을 제공한다. This embodiment provides the manufacturing method of lithium difluorophosphate which employ | adopted difluorophosphate ester.
(1) 디할로인산 에스테르 화합물을 촉매의 작용하에서 불소화제와 작용시켜서 디플루오로인산 에스테르 화합물을 얻는 스텝과, (1) reacting the dihalophosphate ester compound with a fluorinating agent under the action of a catalyst to obtain a difluorophosphate ester compound;
(2) 스텝(1)에서 얻은 디플루오로인산 에스테르 화합물과 리튬염 및 물을 비수용매중에서 반응시켜서 디플루오로인산 리튬을 얻는 스텝을 포함한다. (2) A step of reacting the difluorophosphoric ester compound obtained in step (1) with lithium salt and water in a nonaqueous solvent to obtain lithium difluorophosphate.
상기 디할로인산 에스테르 화합물은 하기식 (1)로 나타낸다. The said dihalophosphate ester compound is represented by following formula (1).
(1) (One)
상기 식 (1)중 X, Y는 각각 독립되고 F, Cl, Br, I로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종(단, X, Y는 동시에 F를 선택할 수 없다.)이고, R는 탄화수소기이다. In Formula (1), X and Y are each independently selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I (wherein X and Y cannot simultaneously select F), and R is a hydrocarbon group. .
실시형태 2 Embodiment 2
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 이용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 비수용매는, 환상 카보네이트, 쇄상 카보네이트, 환상 에스테르, 쇄상 에스테르, n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 아니솔, 페닐 에테르 및 테트라히드로푸란으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. According to the method for producing lithium difluorophosphate using the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the non-aqueous solvent is cyclic carbonate, chain carbonate, cyclic ester, chain ester, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, iso From heptane, benzene, toluene, xylene, acetonitrile, methyl ether, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, phenyl ether and tetrahydrofuran 1 type or multiple types chosen.
실시형태 3 Embodiment 3
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 리튬염은, 염화 리튬, 브롬화 리튬, 불화 리튬, 요오드화 리튬, 수산화 리튬, 탄산 리튬, 중탄산 리튬, 인산 리튬, 인산이수소 리튬, 인산수소 이리튬, 메타인산 리튬, 초산리튬 및 황산 리튬으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. According to the method for producing lithium difluorophosphate employing the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the lithium salt is lithium chloride, lithium bromide, lithium fluoride, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium bicarbonate, phosphoric acid It is 1 type, or plural types chosen from lithium, lithium dihydrogen phosphate, lithium lithium phosphate, lithium metaphosphate, lithium acetate, and lithium sulfate.
실시형태 4 Embodiment 4
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 디플루오로인산 에스테르와 리튬염 및 물의 몰비는 1:2:2~1:1:0.01이다. According to the manufacturing method of lithium difluorophosphate which employ | adopted the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the molar ratio of the said difluorophosphate ester, a lithium salt, and water is 1: 2: 2-1: 1: 0.01.
실시형태 5 Embodiment 5
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 불소화제는, 불화 칼륨, 불화 나트륨, 불화 세슘, 트리에틸아민 트리하이드로플루오라이드, 피리딘 히드로 클로라이드, 불화 암모늄으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. According to the method for producing lithium difluorophosphate employing the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the fluorination agent is potassium fluoride, sodium fluoride, cesium fluoride, triethylamine trihydrofluoride, pyridine hydrochloride, fluoride 1 type or multiple types chosen from ammonium.
실시형태 6 Embodiment 6
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 촉매는, 4급암모늄염계, 폴리에테르계, 4급 포스포늄염으로부터 선택되는 1종 또는 복수종이다. According to the method for producing lithium difluorophosphate employing the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the catalyst is one kind or a plurality thereof selected from quaternary ammonium salts, polyethers and quaternary phosphonium salts. .
실시형태 7 Embodiment 7
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 디플루오로인산 리튬의 제조방법은 질소 가스의 보호하에서 행하여진다. According to the method for producing lithium difluorophosphate employing the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the method for producing lithium difluorophosphate is performed under the protection of nitrogen gas.
실시형태 8 Embodiment 8
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 디할로인산 에스테르 화합물과 불소화제의 반응 몰비는 1:(1~3)이다. According to the manufacturing method of lithium difluorophosphate which employ | adopted the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the reaction molar ratio of the said dihalophosphate ester compound and a fluorination agent is 1: (1-3).
실시형태 9 Embodiment 9
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 디할로인산 에스테르 화합물의 질량과 비수용매의 체적비는 (0.1~0.5)g:(1~5)ml이다. According to the method for producing lithium difluorophosphate using the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the volume ratio of the mass of the dihalophosphate ester compound and the non-aqueous solvent is (0.1 to 0.5) g: (1 to 5) ml to be.
실시형태 10 Embodiment 10
실시형태 1의 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법에 의하면, 상기 디할로인산 에스테르 화합물과 촉매의 몰비는 1:(0.01~1)이다. According to the manufacturing method of lithium difluorophosphate which employ | adopted the difluorophosphate ester of Embodiment 1, the molar ratio of the said dihalophosphate ester compound and a catalyst is 1: (0.01-1).
이하 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 한편 이하의 실시예는 본 발명을 더 상세하게 설명하는 것에 지나치지 않고, 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것이 아니다. 당업자가 상술한 본 발명의 내용에 근거하여 행하여진 비본질적인 개선 및 조정도 본 발명의 보호 범위에 포함된다. The present invention will be described in detail with reference to the following Examples. On the other hand, the following examples are only for describing the present invention in more detail, and do not limit the protection scope of the present invention. Non-essential improvements and adjustments made by those skilled in the art based on the above-described contents of the present invention are also included in the protection scope of the present invention.
또한 특히 지정하지 않는 한 모든 원료는 시한품이다. In addition, all raw materials are time-limited unless otherwise specified.
실시예 1 Example 1
건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스의 보호하 및 상온에서 29.9g (0.1mol)C6H5PO2Br2, 1.6g (0.2mol)불화 칼륨, 0.55g (0.005mol)염화테트라메틸암모늄을, 300ml의 건조한 톨루엔에 첨가하여 교반하면서 반응 가마의 온도를 115℃까지 천천히 상승시켜서 15시간 반응킨 후, 반응 가마의 온도를 실온까지 하강시키고 여과 농축하여 톨루엔을 제거하여 오일 형상 물질을 얻고, 그 다음 더 감압 증류하여 14.3g의 C6H5PO2F2을 얻었다. 300 ml of 29.9 g (0.1 mol) C 6 H 5 PO 2 Br 2 , 1.6 g (0.2 mol) potassium fluoride, 0.55 g (0.005 mol) tetramethylammonium chloride in a dry reaction kiln under nitrogen gas protection and at room temperature The mixture was added to dry toluene and stirred to slowly increase the temperature of the reaction kiln to 115 ° C. for 15 hours, and then the temperature of the reaction kiln was lowered to room temperature, filtered and concentrated to remove toluene to obtain an oily substance. Distillation under reduced pressure gave 14.3 g of C 6 H 5 PO 2 F 2 .
별도의 건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스 보호하 및 상온에서 3.83g (0.16mol) 수산화 리튬 및 1.8g (0.1mol) 물을 100ml의 건조한 에틸렌글리콜 디메틸에테르에 첨가하여 교반하면서 14.3g의 C6H5PO2F2을 천천히 적가(滴加)하고, 반응 가마의 온도를 50℃ 이하로 제어하며, 적가 종료후 45℃ 보온하여 5시간 반응시킨 후, 감압하에서 용매를 증발 거조시켜 얻은 고체를 신선하고 건조한 테트라히드로푸란으로 다시 용해시킨 후 -25~0℃에서 재결정화하고, 용액중에서 결정 형상 생성물을 생성하고, 그 다음에 여과하여 모액을 제거하고 결정 형상 고체를 수집하여 60℃에서 진공 건조시켜 순도가 99.3%인 결정 형상 고체 LiPO2F2을 6.4g 얻었다. In a separate dry reaction kiln, 14.3 g of C 6 H 5 with nitrogen gas protection and 3.83 g (0.16 mol) of lithium hydroxide and 1.8 g (0.1 mol) of water at room temperature were added to 100 ml of dry ethylene glycol dimethyl ether with stirring. PO 2 F 2 was slowly added dropwise, the temperature of the reaction kiln was controlled to 50 ° C. or lower, the reaction mixture was kept at 45 ° C. for 5 hours after completion of the dropwise addition, and the solid obtained by evaporation of the solvent under reduced pressure was fresh. Re-dissolved with dry tetrahydrofuran and recrystallized at -25 ~ 0 ° C., to produce crystalline product in solution, then filtered to remove mother liquor, collected crystalline solid, vacuum dried at 60 ° C. for purity 6.4g was obtained with 99.3% of the crystal-like solid LiPO 2 F 2.
실시예 2 Example 2
건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스의 보호하 및 상온하에서 25.2g (0.1mol)C2H5PO2Br2 및 12.6g (0.3mol) 불화 나트륨, 0.32g (0.001mol) 테트라뷰틸암모늄 브로마이드를 300ml의 건조한 아세토니트릴에 첨가하여 교반하면서 반응 가마의 온도를 50~60℃까지 천천히 승온시켜서 20시간 반응시킨 후, 반응 가마의 온도를 실온까지 하강시키고, 여과 증류하여 10.3g의 C2H5PO2F2를 얻었다. 300 ml of 25.2 g (0.1 mol) C 2 H 5 PO 2 Br 2 and 12.6 g (0.3 mol) sodium fluoride, 0.32 g (0.001 mol) tetrabutylammonium bromide in a dry reaction kiln under nitrogen gas protection and at room temperature After adding to acetonitrile and stirring, the temperature of the reaction kiln was slowly raised to 50-60 ° C. and allowed to react for 20 hours. Then, the temperature of the reaction kiln was lowered to room temperature, filtered and distilled to give 10.3 g of C 2 H 5 PO 2 F. 2 was obtained.
다른 건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스의 보호하 및 상온에서 5.09g (0.12mol) 염화 리튬 및 0.9g (0.05mol) 물을 100ml의 건조한 테트라히드로푸란에 첨가하여 교반하면서 10.3g의 C2H5PO2F2을 천천히 적가하고, 반응 가마의 온도를 60℃ 이하로 제어하고, 적가 종료후 온도를 55℃ 보유하면서 5시간 반응시킨 후 감압하여 용매를 증발시켜 얻은 고체를 신선하고 건조한 테트라히드로푸란으로 다시 용해시킨 후 -25~0℃에서 재결정화하여, 용액중에서 결정 형상 생성물을 생성하고, 그 다음에 여과하여 모액을 제거하고 결정 형상 고체를 수집하여 60℃에서 진공 건조시켜 순도가 99.0%인 결정 형상 고체 LiPO2F2을 6.0g 얻었다. In another dry reaction kiln, 10.3 g of C 2 H 5 PO under nitrogen gas protection and at room temperature were added 5.09 g (0.12 mol) lithium chloride and 0.9 g (0.05 mol) water to 100 ml of dry tetrahydrofuran with stirring. 2 F 2 was slowly added dropwise, the temperature of the reaction kiln was controlled to 60 ° C. or lower, the reaction was continued for 5 hours while the temperature was maintained at 55 ° C., and the solvent was evaporated under reduced pressure to fresh and dried tetrahydrofuran. After dissolving again, recrystallization at -25 ~ 0 ℃ to form a crystalline product in the solution, then filtered to remove the mother liquor, collect the crystalline solid, vacuum dried at 60 ℃ to crystallized 99.0% to obtain a shaped solid LiPO 2 F 2 6.0g.
실시예 3 Example 3
건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스의 보호하 및 상온에서 47.5g (0.2mol) CH3PO2Br2, 18.52g (0.5mol) 불화 암모늄, 0.66g (0.003mol) 테트라 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르를 300ml의 건조한 아세토니트릴에 첨가하여 교반하면서 반응 가마의 온도를 50~60℃까지 천천히 승온시켜서 20시간 반응시킨 후 반응 가마의 온도를 실온까지 하강시켜, 여과 증류하여 18.3g의 CH3PO2F2을 얻었다. 47.5 g (0.2 mol) CH 3 PO 2 Br2, 18.52 g (0.5 mol) ammonium fluoride, 0.66 g (0.003 mol) tetraethylene glycol dimethyl ether in 300 ml dry aceto in a dry reaction kiln under nitrogen gas protection and at room temperature After adding to nitrile and stirring, the temperature of the reaction kiln was slowly raised to 50 to 60 ° C and allowed to react for 20 hours, and then the temperature of the reaction kiln was lowered to room temperature, and filtered and distilled to obtain 18.3 g of CH 3 PO 2 F 2 .
다른 건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스의 보호하 및 상온에서 8.48g (0.2mol) 염화 리튬 및 0.9g (0.05mol) 물을 100ml의 건조한 아세토니트릴에 첨가하여 교반하면서 18.3g의 CH3PO2F2을 천천히 적가하고 반응 가마의 온도를 60℃이하로 제어하며, 적가 종료후 55℃ 보온하여 5시간 반응시킨 후 감압하여 용매를 증발시켜 얻은 고체를 신선하고 건조한 아세토니트릴로 다시 용해시킨 후 -25~0℃에서 재결정화하고, 용액중에서 결정 형상 생성물을 생성하고 여과하여 모액을 제거하고 결정 형상 고체를 수집하여 60℃에서 진공 건조시켜 순도가 99.1%인 결정 형상 고체 LiPO2F2을 12.5g 얻었다. In another dry reaction kiln, 18.3 g of CH 3 PO 2 F 2 with 8.48 g (0.2 mol) of lithium chloride and 0.9 g (0.05 mol) of water added to 100 ml of dry acetonitrile under the protection of nitrogen gas and at room temperature Slowly added dropwise, the temperature of the reaction kiln was controlled to 60 ° C. or lower, and after completion of the dropwise addition, the mixture was kept at 55 ° C. for 5 hours to react, and the solvent was evaporated under reduced pressure to re-dissolve the solid obtained by fresh and dry acetonitrile. The mixture was recrystallized at 0 DEG C, produced a crystalline product in solution, filtered to remove the mother liquor, and the crystalline solid was collected and dried in vacuo at 60 DEG C to obtain 12.5 g of crystalline solid LiPO 2 F 2 having a purity of 99.1%.
실시예 4 Example 4
건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스 보호하 및 상온에서 38.2g (0.2mol) CH3(CH2)3PO2Cl2, 18.52g (0.5mol) 불화 암모늄, 0.66g (0.003mol) 테트라 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르를 300ml의 건조한 아세토니트릴에 첨가하여 교반하면서 반응 가마의 온도를 50~60℃까지 천천히 승온시켜 20시간 반응시킨 후 반응 가마의 온도를 실온까지 하강시켜, 여과 증류하여 24.3g의 CH3(CH2)3PO2F2을 얻었다. 38.2 g (0.2 mol) CH 3 (CH 2 ) 3 PO 2 Cl 2 , 18.52 g (0.5 mol) ammonium fluoride, 0.66 g (0.003 mol) tetraethylene glycol dimethyl ether Was added to 300 ml of dry acetonitrile and the temperature of the reaction kiln was slowly raised to 50-60 ° C. while stirring for 20 hours. The temperature of the reaction kiln was lowered to room temperature, followed by filtration and distillation to give 24.3 g of CH 3 (CH 2). ) 3 PO 2 F 2 was obtained.
별도의 건조한 반응 가마에 있어서 질소 가스의 보호 및 상온에서 8.48g (0.2mol) 염화 리튬 및 0.9g (0.05mol) 물을 100ml의 건조한 아세토니트릴에 첨가하여 교반하면서 24.3g의 CH3(CH2)3PO2F2을 천천히 적가하여 반응 가마의 온도를 60℃이하로 제어하고, 적가 종료 후 55℃로 보온하면서 5시간 반응시킨 후 감압하여 용매를 증발시켜 얻은 고체를 신선하고 건조한 아세토니트릴로 다시 용해시킨 후 -25~0℃에서 재결정화하고, 용액중에서 결정 형상 생성물을 생성하고, 그 다음에 여과하여 모액을 제거하고 결정 형상 고체를 수집하여 60℃에서 진공 건조시켜 순도가 99.2%인 결정 형상 고체 LiPO2F2을 12.0g 얻었다. In a separate dry reaction kiln, 24.3 g of CH 3 (CH 2 ) with the addition of 8.48 g (0.2 mol) lithium chloride and 0.9 g (0.05 mol) water to 100 ml of dry acetonitrile at room temperature under the protection of nitrogen gas. 3 PO 2 F 2 was slowly added dropwise to control the temperature of the reaction kiln below 60 ° C. After completion of the dropwise addition, the reaction mixture was allowed to react for 5 hours while warming to 55 ° C. After dissolution, recrystallization at -25 ~ 0 ℃, to produce a crystalline product in the solution, then filtered to remove the mother liquor, collect the crystalline solid, and vacuum dried at 60 ℃ to obtain a 99.2% crystalline form 12.0 g of solid LiPO 2 F 2 was obtained.
상기의 실시예는 설명을 위한 것이고 또한 본 발명이 공개되는 특징을 해석하는 것에 지나치지 않는다. 특허청구의 범위는 상정될 수 있는 모든 범위를 보호하는 것을 의도하며, 본 명세서에서의 실시예는 모든 가능한 실시예의 조합으로부터 선택되는 실시형태의 설명에 지나치지 않는다. 따라서 특허청구의 범위는 본 발명을 설명하는 특징적 예의 선택에 제한되지 않는다. 또한 과학기술상의 진보는 언어표현이 불정확한 원인으로 현재 고려되지 않는 가능한 동등물 또는 서브물로 교체할 수 있으며, 또한 이런 변화는 가능한 경우에 특허청구의 범위에 포함된다고 해석하여야 한다. The above embodiments are illustrative only and do not merely interpret the features disclosed herein. The scope of the claims is intended to protect all scopes which may be envisioned, and the examples herein are merely a description of the embodiments selected from all possible combinations of examples. Thus, the claims are not limited to the selection of characteristic examples that illustrate the invention. It should also be construed that scientific and technological advances may be replaced by possible equivalents or sub-categories which are not currently considered due to inaccurate causes of language expressions and that such changes are included in the scope of the claims where possible.
Claims (10)
스텝(1)에서 얻은 디플루오로인산 에스테르 화합물, 리튬염 및 물을 비수용매중에서 반응시켜 디플루오로인산 리튬을 얻는 스텝(2)를 포함하고,
상기 디할로인산 에스테르 화합물은, 하기식 (1)로 나타내고,
(1)
상기 식 (1)중 X, Y는 각각 독립되고, F, Cl, Br, I에서 선택되는 1종(단, X, Y는 동시에 F를 선택할 수 없다.)이고, R는 탄화수소기인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 이용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법.(1) obtaining a difluorophosphoric ester compound by reacting the dihalophosphate ester compound with a fluorinating agent under the action of a catalyst;
Step (2) which obtains lithium difluorophosphate by making the difluorophosphate ester compound, lithium salt, and water obtained in step (1) react in a nonaqueous solvent,
The said dihalophosphate ester compound is represented by following formula (1),
(One)
In the formula (1), X and Y are each independent, and one selected from F, Cl, Br, and I (where X and Y cannot simultaneously select F), and R is a hydrocarbon group. A method for producing lithium difluorophosphate using difluorophosphate ester.
상기 비수용매는, 환상 카보네이트, 쇄상 카보네이트, 환상 에스테르, 쇄상 에스테르, n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 아세토니트릴, 메틸에테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 프로필렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 아니솔, 페닐 에테르 및 테트라히드로푸란으로부터 선택되는 1종 또는 복수종인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 이용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
The non-aqueous solvent is cyclic carbonate, linear carbonate, cyclic ester, chain ester, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, isoheptane, benzene, toluene, xylene, acetonitrile, methyl ether, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether , Difluorophosphoric acid using difluorophosphoric acid ester, characterized in that one or more selected from ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, phenyl ether and tetrahydrofuran. Method for producing lithium
상기 리튬염은, 염화 리튬, 브롬화 리튬, 불화 리튬, 요오드화 리튬, 수산화 리튬, 탄산 리튬, 중탄산 리튬, 인산 리튬, 인산이수소 리튬, 인산수소 이리튬, 메타인산 리튬, 초산리튬 및 황산리튬으로부터 선택되는 1종 또는 복수종인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
The lithium salt is selected from lithium chloride, lithium bromide, lithium fluoride, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium phosphate, lithium dihydrogen phosphate, lithium lithium phosphate, lithium metaphosphate, lithium acetate and lithium sulfate A method for producing lithium difluorophosphate using difluorophosphate ester, characterized in that one or more species.
상기 디플루오로인산 에스테르와 리튬염 및 물의 몰비는 1:2:2~1:1:0.01인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
A molar ratio of the difluorophosphate ester, the lithium salt and the water is 1: 2: 2 to 1: 1: 0.01. A method for producing lithium difluorophosphate using a difluorophosphate ester, characterized in that.
상기 불소화제는, 불화 칼륨, 불화 나트륨, 불화 세슘, 트리에틸아민 트리하이드로플루오라이드, 피리딘 히드로 클로라이드, 불화 암모늄으로부터 선택되는 1종 또는 복수종인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
The fluorinating agent is one or a plurality of difluorophosphate esters selected from potassium fluoride, sodium fluoride, cesium fluoride, triethylamine trihydrofluoride, pyridine hydrochloride, and ammonium fluoride. Method for producing lithium phosphate.
상기 촉매는, 4급암모늄염계, 폴리에테르계, 4급 포스포늄염으로부터 선택되는 1종 또는 복수종인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
The catalyst is a method for producing lithium difluorophosphate using a difluorophosphate ester, characterized in that one or more selected from quaternary ammonium salts, polyethers and quaternary phosphonium salts.
상기 디플루오로인산 리튬의 제조방법은, 질소 가스의 보호하에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
A method for producing lithium difluorophosphate, wherein the method for producing lithium difluorophosphate is carried out under the protection of nitrogen gas.
상기 디할로인산 에스테르 화합물과 불소화제의 반응 몰비는 1:(1~3)인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
The reaction molar ratio of the said dihalophosphate ester compound and a fluorination agent is 1: (1-3) The manufacturing method of lithium difluorophosphate which employ | adopted the difluorophosphate ester.
상기 디할로인산 에스테르 화합물의 질량과 비수용매의 체적비는 (0.1~0.5)g:(1~5)ml인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법.The method of claim 1
The volume ratio of the mass of the said dihalophosphate ester compound and a non-aqueous solvent is (0.1-0.5) g: (1-5) ml, The manufacturing method of the lithium difluorophosphate which employ | adopted the difluorophosphate ester.
상기 디할로인산 에스테르 화합물과 촉매의 몰비는 1:(0.01~1)인 것을 특징으로 하는 디플루오로인산 에스테르를 채용한 디플루오로인산 리튬의 제조방법. The method of claim 1
A molar ratio of the dihalophosphate ester compound and the catalyst is 1: (0.01 to 1), the method for producing lithium difluorophosphate having a difluorophosphate ester.
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