KR102212995B1 - Preparation method and application of high-purity and proportional-mixed lithium salt - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법 및 그 응용을 제공하는데, 이하의 단계를 포함한다: 공업 리튬 옥살레이트의 정제하는 단계; 합성 반응: 리튬 옥살레이트 및 삼불화붕소를 합성반응하여, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트의 혼합 반응액을 획득하고, 보조 정제 여과막을 거쳐 정제하는 단계; 반응액의 농축 및 결정화 단계; 혼합 리튬염의 정제 및 건조 단계. 본 발명 제품은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 정비례 혼합 리튬염으로, 리튬 이온 전지용 비수성 전해액을 제조하는데 이용될 수 있고, 나아가 리튬 이온 전지를 제조할 수 있고, 종래기술의 재결정화의 번잡한 과정 및 결정 후의 고체-액체 분리(여과) 조작을 피할 수 있고, 제품 생산률 및 순도를 제고하고, 기술공정을 단순화하고, 생산 비용을 절감할 수 있다.The present invention provides a method for preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt and its application, including the following steps: purifying industrial lithium oxalate; Synthesis reaction: synthesis reaction of lithium oxalate and boron trifluoride to obtain a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, and purifying through a secondary purification filtration membrane; Concentration and crystallization of the reaction solution; Purifying and drying the mixed lithium salt. The product of the present invention is a positively mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1, and can be used to prepare a non-aqueous electrolyte solution for lithium ion batteries, and further to manufacture a lithium ion battery. It is possible to avoid the complicated process of recrystallization of the prior art and the solid-liquid separation (filtration) operation after crystallization, improve product production rate and purity, simplify technical processes, and reduce production costs. have.

Description

일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법 및 그 응용{Preparation method and application of high-purity and proportional-mixed lithium salt}Preparation method and application of high-purity and proportional-mixed lithium salt

본 발명은 리튬 이온 전지의 제조 기술에 관한 것으로, 구체적으로 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법 및 그 응용에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for manufacturing a lithium ion battery, and more particularly, to a method for producing a high-purity direct proportional mixed lithium salt and its application.

리튬 전지 전해액은 전지 중 이온의 수송 담체이다. 일반적으로 리튬염 및 유기용제로 구성된다. 전해액은 리튬 전지의 양극과 음극 간에 이온을 전도하는 작용을 하고, 리튬 이온 전지가 고전압, 고성능 등의 장점을 획득하도록 보장한다. 전해액은 일반적으로 고순도의 유기용제, 전해질 리튬염, 필요한 첨가제 등의 원료로 구성되고, 일정한 조건 하에서, 일정한 비율에 따라 제조된다. 현재, 가장 자주 사용되는 전해질 리튬염은 리튬 헥사플루오로포스페이트(Lithium hexafluorophosphate)(LiPF6)으로, 전해액 제조 과정 중, 리튬 헥사 플루오로포스페이트는 전해질 비용의 50% 내지 70%를 차지하고, 주로 리튬 이온 동력 전지, 리튬 이온 축전지에 이용되고, 순환 효율이 좋고, 열안정성이 비교적 좋고, 전도율이 높은 장점이 있다.The lithium battery electrolyte is a carrier for transporting ions in the battery. It is generally composed of a lithium salt and an organic solvent. The electrolyte acts to conduct ions between the positive electrode and the negative electrode of the lithium battery, and ensures that the lithium ion battery acquires advantages such as high voltage and high performance. The electrolyte is generally composed of raw materials such as high purity organic solvents, lithium electrolyte salts, and necessary additives, and is prepared under certain conditions and according to a certain ratio. Currently, the most frequently used electrolyte lithium salt is lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), and during the manufacturing process of the electrolyte solution, lithium hexafluorophosphate accounts for 50% to 70% of the electrolyte cost, mainly lithium ion. It is used for power batteries and lithium ion storage batteries, has advantages of good circulation efficiency, relatively good thermal stability, and high conductivity.

그러나, 전해질 리튬염으로서, 리튬 헥사플루오로포스페이트는 여전히 항고온성, 항가수분해성이 비교적 낮은 단점이 있어, 그것이 생산하는 불화수소(hydrogen fluoride)는 전극 재료, SEI막 등 전지 구성요소를 훼손시킬 수 있고, 리튬 전지 용량의 저하 및 사용 수명의 단축을 야기한다. 다른 리튬염의 모든 다른 물리화학 성질을 이용하여, 다른 종류의 리튬염 조합은 각각의 리튬염의 장점을 결합하여, 리튬 전지의 성능을 효과적으로 제고할 수 있다.However, as an electrolyte lithium salt, lithium hexafluorophosphate still has disadvantages of relatively low anti-high temperature and hydrolysis properties, and the hydrogen fluoride it produces can damage battery components such as electrode materials and SEI membranes. And a decrease in the capacity of the lithium battery and a shortening of the service life. Using all the different physicochemical properties of different lithium salts, different types of lithium salt combinations can effectively improve the performance of lithium batteries by combining the advantages of each lithium salt.

리튬 헥사플루오로포스페이트에 비해, 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate)(LiBF4)는 상대적으로 더 넓은 작업 온도 범위를 가지고, 더 강한 내가수분해 능력을 가진다; 동시에 이온 천이율이 비교적 낮아, 단독으로 막(membrane)을 형성하는 능력이 비교적 떨어지는 단점이 있다. 반면, 리튬 다이플루오로옥살레이트 보레이트(Lithium difluorooxalate borate)(LiODFB)는 일종의 신형 리튬염으로, 뛰어난 막 형성 능력을 구비하고, 열안정성, 고저온성능, 전기화학 안정성 등이 모두 우수하다.Compared to lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) has a relatively wider operating temperature range and stronger hydrolysis resistance; At the same time, the ion transition rate is relatively low, and the ability to form a membrane alone is relatively inferior. On the other hand, lithium difluorooxalate borate (LiODFB) is a new type of lithium salt, has excellent film-forming ability, has excellent thermal stability, high-low temperature performance, and electrochemical stability.

CN107698611A는 일종의 전해질 리튬염 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트의 합성 방법을 공개하는데, 상기 방법은, 1) 실란(silane) 화합물을 옥살산(oxalic acid)과 반응시켜, 실란 옥살산의 축합물을 획득하고; 2) 리튬 테트라플루오로보레이트를 실란 옥살산의 축합물과 용제 중 반응시켜, 크루드(crude product)를 획득하고; 3) 크루드가 재결정을 거쳐, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트를 획득하는 단계를 포함한다.CN107698611A discloses a method for synthesizing an electrolyte lithium salt lithium difluoro oxalate borate, the method comprising: 1) reacting a silane compound with oxalic acid to obtain a condensate of silane oxalic acid; 2) reacting lithium tetrafluoroborate with a condensate of silane oxalic acid in a solvent to obtain a crude product; 3) Crude is recrystallized to obtain lithium difluoro oxalate borate.

CN101648963A은 일종의 성능이 우수한 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트를 동시에 획득하는 합성 공정을 공개하는데, 상기 방법은 1) 불소(fluorine)를 함유한 화합물, 붕소(boron)를 함유한 화합물, 리튬을 함유한 화합물 및 옥살산근을 함유한 화합물을 0~100℃에서, 반응 압력을 0.1~1MPa으로 하여, 반응 매질 중 반응시키고, 그 중 리튬 원소, 불소 원소, 붕소 원소 및 옥살산근 이온의 몰비가 2~3:5~6:2:1이 되도록 하고; 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트를 함유한 반응액을 생성하는 단계; 2) 반응액 중의 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트에 대해 예비 분리(preliminary separation)를 진행한 후, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트를 추출할 수 있는 유기용제를 이용하여 추가적인 추출 분리를 수행하는 단계; 3) 재결정화 및 진공 건조를 각각 진행하여 전지 등급(battery grade)의 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트를 획득하는 단계를 포함한다.CN101648963A discloses a synthetic process for simultaneously obtaining lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate with excellent performance. The method includes: 1) a compound containing fluorine, a compound containing boron. A compound, a lithium-containing compound, and an oxalic acid group-containing compound are reacted in a reaction medium at 0 to 100°C and a reaction pressure of 0.1 to 1 MPa, among which lithium element, fluorine element, boron element and oxalic acid radical ion Make the molar ratio of 2~3:5~6:2:1; Producing a reaction solution containing lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate; 2) After preliminary separation for lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate in the reaction solution, lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate can be extracted. Performing additional extraction and separation using a solvent; 3) performing recrystallization and vacuum drying, respectively, to obtain battery grade lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate.

기존 공정에 있어, 리튬 테트라플루오로보레이트는 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 유사한 구조를 가지며, 두 용액은 비교적 높은 점도를 가지고 있어, 양자를 분리함에 있어 난이도가 비교적 높아지게 하고, 설비 및 기술에 대한 요구치가 비교적 높고, 생산하여 획득되는 양자의 혼합염(mixed salt) 순도가 비교적 낮고, 이러한 인수(parameter)는 혼합염 전해액의 비용을 크게 증가시킨다. 따라서, 종래기술을 개선할 필요가 있다.In the existing process, lithium tetrafluoroborate has a structure similar to lithium difluoro oxalate borate, and the two solutions have a relatively high viscosity, making it relatively difficult to separate them, and for equipment and technology. The required value is relatively high, the purity of both mixed salts obtained by production is relatively low, and this parameter greatly increases the cost of the mixed salt electrolyte. Therefore, there is a need to improve the prior art.

본 발명의 목적은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조방법 및 그 응용을 제공하는 것으로, 공업 등급(industrial grade) 리튬 옥살레이트를 원료로 채용하고, 정제(purification), 합성, 농축 등의 과정을 포함하며, 제품은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 정비례 혼합 리튬염이고, 리튬 이온 전지의 제조에 이용될 수 있고, 종래기술이 재결정화하는 번잡한 과정 및 결정화 후의 고체-액체 분리(여과) 작업을 피할 수 있고, 제품 생산률 및 순도를 제고하며, 공정 프로세스를 단순화하고, 생산비용을 낮출 수 있다.An object of the present invention is to provide a method for preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt and its application, employing industrial grade lithium oxalate as a raw material, and including processes such as purification, synthesis, and concentration. , The product is a positively mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1, and can be used in the manufacture of lithium ion batteries, a complicated process of recrystallization by the prior art, and The solid-liquid separation (filtration) operation after crystallization can be avoided, the product production rate and purity can be improved, the process process can be simplified, and the production cost can be lowered.

위의 목적을 달성하기 위해, 본 발명이 채용한 기술방안은 아래와 같다.In order to achieve the above object, the technical solution adopted by the present invention is as follows.

일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은,In a method for producing a high-purity direct proportional mixed lithium salt, the method comprises:

(1) 리튬 옥살레이트(Lithium oxalate)의 정제:(1) Purification of lithium oxalate:

공업 리튬 옥살레이트에 순수(pure water)를 투입하고, 스터링하여 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 금속 킬레이트제(chelating agent) 수용액을 리튬 옥살레이트 현탁액에 투입하고, 30분간 스터링하고, 여과하여 리튬 옥살레이트 고체를 획득하고; 초순수(ultra-pure water)를 이용하여 세척하고, 리튬 옥살레이트 고체를 3-5회 여과하고, 에탄올(ethanol)을 이용하여 세척, 여과, 및 건조하여 정제 후의 리튬 옥살레이트 고체 백색 분말을 획득하는 단계;Pure water was added to industrial lithium oxalate and stirred to prepare a lithium oxalate suspension; An aqueous solution of a metal chelating agent was added to the lithium oxalate suspension, stirred for 30 minutes, and filtered to obtain a lithium oxalate solid; Washing with ultra-pure water, filtering the lithium oxalate solid 3-5 times, washing, filtering, and drying with ethanol to obtain a purified lithium oxalate solid white powder. step;

(2) 합성 반응:(2) synthesis reaction:

스터링 중, 리튬 옥살레이트를 유기용제(제조된 리튬 옥살레이트 현탁액)에 투입하여, 삼불화붕소(Boron trifluoride)를 제조된 리튬 옥살레이트 현탁액에 한 방울씩 추가하여, 제조된 리튬 옥살레이트 현탁액이 투명하게 변하도록 하고, 반응이 완성될 때까지 계속 스터링하여, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트(Lithium difluoro oxalate borate) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium Tetrafluoroborate)의 혼합 반응액을 획득한 후, 보조 정제 여과막을 거쳐 정제를 진행하는 단계;During stirring, lithium oxalate was added to an organic solvent (manufactured lithium oxalate suspension), and boron trifluoride was added dropwise to the prepared lithium oxalate suspension, so that the prepared lithium oxalate suspension was transparent. To obtain a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate by continuously stirring until the reaction is completed, and a secondary purification filtration membrane Performing purification through the process;

(3) 반응액의 농축 및 결정화:(3) Concentration and crystallization of the reaction solution:

정제된 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트(Lithium difluoro oxalate borate) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium Tetrafluoroborate)의 혼합 반응액을 진공 농축한 후, 결정화를 진행하여, 혼합 리튬염의 결정 조생성물(crude product)을 획득하는 단계;After concentrating a mixed reaction solution of purified lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate in vacuo, crystallization was performed, and a crystal crude product of the mixed lithium salt (crude product) Obtaining a;

(4) 혼합 리튬염의 정제 및 건조: (4) Purification and drying of mixed lithium salt:

리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트(Lithium difluoro oxalate borate) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium Tetrafluoroborate)의 불량용제를 채용하여, 결정화된 조생성물에 대해 세척을 진행한 후, 상층(upper layer) 또는 하층(lower layer)의 갈색 용액을 제거하고, 계속해서 불량용제를 투입하고, 이렇게 3-4회 반복하고, 상층 또는 하층 용액이 투명하게 변화할 때까지, 고체를 진공 건조시키고, 고순도 정비례 혼합 리튬염(리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1)을 획득하는 단계; 를 포함한다.After washing the crystallized crude product using a poor solvent such as lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, the upper layer or the lower layer ( Remove the brown solution of the lower layer), continuously add the poor solvent, repeat this 3-4 times, vacuum-dry the solid until the upper or lower layer solution becomes transparent, and dry the solid in direct proportion to the high purity lithium salt ( Obtaining a molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate of 1:1); Includes.

세척 과정 중, 결정화 고체는 점차 점성(viscous) 상태에서 보풀진(fluffy) 상태로 변화하고, 색깔은 옅은 갈색에서 점차 백색으로 변화한다.During the washing process, the crystallized solid gradually changes from a viscous state to a fluffy state, and the color gradually changes from light brown to white.

이상의 방안에 기초하여, 상기 리튬 옥살레이트의 정제할 때, 금속 킬레이트제는 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA)이고, 건조 온도는 120℃이다.Based on the above solution, when purifying the lithium oxalate, the metal chelating agent is ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), and the drying temperature is 120°C.

이상의 방안에 기초하여, 상기 합성 반응할 때, 용제는 다이메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 다이에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 에틸 메틸 카보네이트 (ethyl Methyl Carbonate), 아세토니트릴 (acetonitrile), 테트로히드로푸란 (tetrahydrofuran), 톨루엔(toluene), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르(ethylene glycol dimethyl ether), 에테르(ether), 다이메틸포름아미드(dimethylformamide) 또는 아세톤(acetone)이고, 반응 온도는 70-90℃이고, 반응 시간은 10-24 시간이다.Based on the above solution, in the synthesis reaction, the solvent is dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, acetonitrile, tetrahydrofuran ( tetrahydrofuran), toluene, ethyl acetate, ethylene glycol dimethyl ether, ether, dimethylformamide or acetone, and the reaction temperature is 70 -90°C and reaction time is 10-24 hours.

이상의 방안에 기초하여, 상기 보조 정제 여과막을 제조하는 과정은: 에탄올(ethanol), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐 (III)(Scandium(III) trifluoromethanesulfonate), 2-(3-니트로-2-피리딘) 다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로보레이트(Potassium benzofuran-2-trifluoroborate)를, 질량비 100:100-150:4-10:0.1-0.3:0.1-0.4:0.2-0.5에 비례하도록 반응기에 투입하고, 항온(constant temperature) 60-80℃ 하에서 질소가 통하도록 60-150분 스터링 하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 100-300μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 30-120초 거치고, 아세톤 세척을 6-24시간 하고, 정적(static) 건조 후 보조 정제 여과막을 획득한다.Based on the above solution, the process of manufacturing the secondary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1'-(methylene-di-4,1-phenylene)bis[2 -Hydroxy-2-methyl-1-propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III) (Scandium (III) trifluoromethanesulfonate), 2- (3-nitro-2-pyridine) dimethyl malonate (Dimethyl malonate) , Potassium benzofuran-2-trifluoroborate was added to the reactor in proportion to the mass ratio 100:100-150:4-10:0.1-0.3:0.1-0.4:0.2-0.5, and , Stirring for 60-150 minutes to allow nitrogen to pass through at a constant temperature of 60-80°C, and after dropping the mixture on a glass plate, a quartz glass plate was covered above the mixture, and the thickness of the mixture was controlled to be 100-300 μm, After 30-120 seconds of UV irradiation, 6-24 hours of acetone washing, and static drying, an auxiliary purification filtration membrane was obtained.

이상의 방안에 기초하여, 상술한 반응액 농축할 때의 진공도는 -0.01MPa이고, 온도는 60-90℃이고; 결정화 시의 온도는 -20℃이다.Based on the above measures, the degree of vacuum when concentrating the above-described reaction solution is -0.01 MPa, and the temperature is 60-90°C; The temperature at the time of crystallization is -20°C.

이상의 방안에 기초하여, 상기 혼합 리튬염을 정제할 때, 불량용제는 비등점이 낮은 할로겐화 알칸(Halogenated alkane), 비극성 내지 약극성(weak polar)의 유기용제, 또는 양자의 혼합 유기 용제이고; 진공 건조 시의 진공도는 -0.01MPa이고, 온도는 80-100℃이다.Based on the above solution, when purifying the mixed lithium salt, the defective solvent is a halogenated alkane having a low boiling point, a non-polar to weak polar organic solvent, or a mixed organic solvent of both; During vacuum drying, the degree of vacuum is -0.01 MPa and the temperature is 80-100°C.

이상의 방안에 기초하여, 상기 비등점이 낮은 할로겐화 알칸(Halogenated alkane)은, 사염화탄소(Carbon tetrachloride), 트리클로로메탄(Trichloromethane), 다이클로로메탄(Dichloromethane), 다이클로로에탄(Dichloroethane) 또는 클로로프로판(Chloropropane)이고, 상기 비극성 내지 약극성의 유기용제는, 사이클로헥산(Cyclohexane), 핵산(N-hexane), 벤젠(benzene), 펜탄(pentane) 또는 석유 에테르(Petroleum ether)이다.Based on the above solution, the halogenated alkane having a low boiling point is carbon tetrachloride, trichloromethane, dichloromethane, dichloroethane, or chloropropane. And, the non-polar to weakly polar organic solvent is cyclohexane, nucleic acid (N-hexane), benzene (benzene), pentane (pentane) or petroleum ether (Petroleum ether).

일종의 리튬 이온 전지용 비가수분해 전해액은, 질량 함량이 0.5%-20%인 고순도 정비례 혼합 리튬염을 함유한다.A kind of non-hydrolyzed electrolyte for a lithium ion battery contains a high-purity positively proportional mixed lithium salt having a mass content of 0.5%-20%.

일종의 리튬 이온 전지는, 질량 함량이 0.5%-20%인 고순도 정비례 혼합 리튬염을 함유하는 리튬 이온 전지용 비가수분해 전해액을, 건조를 거친 4.2v 니켈(nickel) : 코발트(cobalt) : 망간(manganese)의 몰비(molar ratio)가 6:2:2인 NCM/흑연(graphite) 소프트팩(soft pack) 전지 중에 주입하고, 기존의 리튬 이온 제조 기술(45℃ 적치(shelve), 고온 고정화(fixture) 형성 및 2차 봉인(secondary sealing) 등의 공정)을 거쳐 제조된다.A kind of lithium ion battery is a non-hydrolyzed electrolyte for lithium ion batteries containing a high-purity positively proportional mixed lithium salt with a mass content of 0.5%-20%, and dried 4.2v nickel: cobalt: manganese. ) In an NCM/graphite soft pack battery with a molar ratio of 6:2:2, and the existing lithium ion manufacturing technology (45℃ shelf, high temperature fixture) It is manufactured through formation and secondary sealing process).

본 발명은 공업 등급 리튬 옥살레이트를 원료로 채용하여, 공업 생산 비용을 낮추기 위한 것으로, 이를 이유로 리튬 옥살레이트에 대한 정제(purification)를 필요로 한다. 공업 등급 리튬 옥살레이트 중의 금속 이온이 기준을 초과하면, 가용성 금속 이온(예를 들면 Na+, K+ 등)은 에탄올을 통해 세척할 수 있고, 기타 가용성 금속 이온은 후속 세척 과정 중 제거될 수 있다; 그러나, 불용성 금속 이온(예를 들면 Ca2+ 등)은 킬레이트제(예를 들면 EDTA 등)을 통해 세척하여 제거할 필요가 있다.The present invention employs industrial grade lithium oxalate as a raw material to reduce industrial production cost, and for this reason, purification of lithium oxalate is required. If the metal ions in industrial grade lithium oxalate exceed the standard, soluble metal ions (e.g. Na + , K +, etc.) can be washed with ethanol, and other soluble metal ions can be removed during the subsequent cleaning process. ; However, insoluble metal ions (eg, Ca 2+ ) need to be removed by washing with a chelating agent (eg, EDTA, etc.).

본 발명의 유익한 효과는 아래와 같다.Advantageous effects of the present invention are as follows.

1) 본 발명은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트의 분리 및 정제 과정을 감소시켜, 생산 공정을 대폭 감소시키고 비용을 절감한다;1) The present invention reduces the separation and purification process of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, greatly reducing the production process and reducing cost;

2) 본 발명은 일종의 혼합 리튬염을 정제하는 방법을 제공하여, 혼합 리튬염의 순도 및 생산율을 제고하고, 제조된 혼합 리튬염이 직접적으로 리튬 이온 전지 중에 응용될 수 있도로 하고, 비용을 저감시킨다;2) The present invention provides a method of purifying a kind of mixed lithium salt, thereby improving the purity and production rate of the mixed lithium salt, allowing the prepared mixed lithium salt to be directly applied in lithium ion batteries, and reducing the cost. ;

3) 본 발명의 1:1 정비례 혼합 리튬염은 리튬 이온 전지의 상온 및 고온 순환 성능을 크게 개선시키고, 리튬헥사플루오로포스페이트를 대체하는 분야에 있어, 매우 뛰어난 응용 가능성을 가지며; 나아가, 단독으로 LiODFB 또는 LiBF4를 추가하여, 다른 비율의 혼합 리튬염을 제조할 수 있고, 각종 전해액 배합을 적용하여 비용을 저감할 수 있다;3) 1:1 positively proportional mixed lithium salt of the present invention greatly improves the room temperature and high temperature circulation performance of lithium ion batteries, and has very excellent application potential in the field of replacing lithium hexafluorophosphate; Furthermore, by adding LiODFB or LiBF 4 alone, mixed lithium salts of different ratios can be prepared, and costs can be reduced by applying various electrolyte combinations;

4) 본 발명은 공업 등급 리튬 옥살레이트의 채용하고, 정제를 통해, 혼합 리튬염을 제조하고, 전기적 속성을 만족하면서, 진일보하게 비용을 절감하였다.4) The present invention adopts industrial grade lithium oxalate and, through purification, prepares a mixed lithium salt, satisfies the electrical properties, and further reduces the cost.

도 1은 본 발명 실시예 1 제조 방법의 혼합 리튬염의 11B NMR 스펙트로그램이다.
도 2는 본 발명 실시예 1 제조 방법의 혼합 리튬염의 19F NMR 스펙트로그램이다.
도 3은 본 발명 실시예 1 제조 방법의 혼합 리튬염의 13C NMR 스펙트로그램이다.
도 4는 본 발명 실시예 1 제조 방법의 혼합 리튬염을 함유한 전해액 상온(25℃) 순환(100 사이클) 성능도이다.
도 5는 본 발명 실시예 1 제조 방법의 혼합 리튬염을 함유한 전해액 고온(45℃) 순환(100 사이클) 성능도이다.
도 6은 본 발명 실시예 1의 제조 방법의 보조 정제 여과막의 IR 스펙트로그램이다.
1 is an 11 B NMR spectrogram of a mixed lithium salt according to a method for preparing Example 1 of the present invention.
Figure 2 is a 19 F NMR spectrogram of the mixed lithium salt of the manufacturing method of Example 1 of the present invention.
3 is a 13 C NMR spectrogram of a mixed lithium salt in the preparation method of Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a performance diagram of a normal temperature (25° C.) circulation (100 cycles) of an electrolyte solution containing a mixed lithium salt according to the manufacturing method of Example 1 of the present invention.
5 is a high temperature (45° C.) circulation (100 cycles) performance diagram of an electrolyte solution containing a mixed lithium salt according to the manufacturing method of Example 1 of the present invention.
6 is an IR spectrogram of an auxiliary purification filtration membrane of the manufacturing method of Example 1 of the present invention.

아래에서는 도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 기술방안에 대해 설명한다.Hereinafter, a technical solution of the present invention will be described with reference to the drawings and embodiments.

실시예 1, 도 1 내지 도 6 참조:See Example 1, FIGS. 1-6:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법을 제공하고, 상기 제조 방법은,The present invention provides a method for preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt, the manufacturing method,

(1) 리튬 옥살레이트의 정제:(1) Purification of lithium oxalate:

공업 리튬 옥살레이트 150g에 초순수(ultra-pure water)를 투입하고, 스터링하여 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 0.4g을 계량하여, 소량의 초순수에 용해시키고; EDTA 수용액을 리튬 옥살레이트 현탁액에 투입하고, 30분간 스터링한 후, 여과하여 리튬 옥살레이트 고체를 획득하고; 초순수를 이용하여 세척하고, 리튬 옥살레이트 고체를 3회 여과하고, 마지막으로 에탄올을 이용하여 세척, 여과하고, 120℃에서 건조시켜, 정제 후의 리튬 옥살레이트 고체 백색 분말(96wt%)을 획득하는 단계;Into 150 g of industrial lithium oxalate, ultra-pure water was added and stirred to prepare a lithium oxalate suspension; 0.4 g of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) was weighed and dissolved in a small amount of ultrapure water; The EDTA aqueous solution was added to the lithium oxalate suspension, stirred for 30 minutes, and then filtered to obtain a lithium oxalate solid; Washing with ultrapure water, filtering the lithium oxalate solid three times, and finally washing with ethanol, filtering, and drying at 120°C to obtain a purified lithium oxalate solid white powder (96wt%) ;

(2)합성반응:(2) Synthesis reaction:

3구(three neck) 반응 플라스크에 500mL의 다이메틸 카보네이트(dimethyl carbonate)(DMC)를 투입하고, 강하게 스터링하면서 102g의 리튬 옥살레이트를 투입하고; 온도를 85℃까지 높여, 1시간 스터링하여, 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 삼불화붕소(Boron trifluoride) 284g을 계량하여, 스터링 중 점차 한 방울씩 리튬 옥살레이트 현탁액 중에 떨어뜨려, 떨어뜨리는 시간이 2시간이 되도록 하고; 떨어뜨리는 작업이 끝난 후, 현탁액은 투명하게 변화하고, 계속 스터링하여 22시간 동안 반응시키고, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트의 혼합 반응액을 획득한 후, 보조 정제 여과막을 거쳐 정제를 진행하는 단계;500 mL of dimethyl carbonate (DMC) was added to a three neck reaction flask, and 102 g of lithium oxalate was added while stirring strongly; The temperature was raised to 85° C. and stirred for 1 hour to prepare a lithium oxalate suspension; 284 g of boron trifluoride was weighed and gradually dropped into the lithium oxalate suspension by one drop during stirring, so that the dropping time was 2 hours; After the dropping operation was completed, the suspension was changed to be transparent, and stirred for 22 hours to react, obtaining a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, and then passed through an auxiliary purification filtration membrane. Performing purification;

(3) 반응액의 농축 및 결정화:(3) Concentration and crystallization of the reaction solution:

정제된 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트 혼합 반응액을 진공도 -0.01MPa, 온도 80℃ 조건 하에서 진공 농축을 진행한 후, 반응병(reaction bottle)을 -20℃ 조건 하에 두고 결정화를 진행하여, 혼합 리튬염의 결정화 조생성물(crude product)를 획득하는 단계;Purified lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate mixture reaction solution was concentrated in vacuum under conditions of -0.01 MPa at a vacuum level and a temperature of 80°C, and then crystallized by placing a reaction bottle at -20°C. Proceeding to, obtaining a crystallization crude product (crude product) of the mixed lithium salt;

(4) 혼합 리튬염의 정제 및 건조:(4) Purification and drying of mixed lithium salt:

결정화 후의 반응병을 취득하여, 점성의 고체-액체 체계를 위해, 반응병에 200mL의 사염화탄소(Carbon tetrachloride)를 투입하고, 충분히 스터링한 후, 하층(lower layer) 갈색 사염화탄소 용액을 제거하고, 반복하여 4회 세척하고, 하층 사염화탄소 용액이 투명 용액이 될 때까지 반복하고, 이 때, 상층 결정화 고체는 갈색에서 순백색 고체로 변화하고, 사염화탄소(carbon tetrachloride)를 여과하여 제거하고, -0.01MPa의 진공도, 100℃ 조건 하에서 24시간 건조시켜, 고순도 정비례 혼합 리튬염(리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1)을 획득하는 단계를 포함한다.The reaction bottle after crystallization was obtained, for a viscous solid-liquid system, 200 mL of carbon tetrachloride was added to the reaction bottle, thoroughly stirred, and then the lower layer brown carbon tetrachloride solution was removed, and repeated. Washing 4 times and repeating until the lower carbon tetrachloride solution becomes a transparent solution.At this time, the upper crystallization solid changes from brown to a pure white solid, and carbon tetrachloride is removed by filtration, and a vacuum degree of -0.01 MPa, And drying for 24 hours under conditions of 100° C. to obtain a high-purity positively proportional mixed lithium salt (a molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1).

획득한 고체제품에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석(각각 도 1 내지 도 3을 참조)을 진행하고, 확정생산물은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이다. 생산률은 85.6%이고, 순도는 99.1%(NMR 특징)이고, 수분은 120ppm이고, 산도는 200ppm이고, 불용물은 102ppm이고, 탁도는 1.5이다.The obtained solid product was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis (refer to FIGS. 1 to 3, respectively), and the final product had a molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate. It is a 1: 1 mixed lithium salt (NMR integral area calculation). The production rate is 85.6%, the purity is 99.1% (NMR characteristic), the moisture is 120ppm, the acidity is 200ppm, the insoluble matter is 102ppm, and the turbidity is 1.5.

진일보하게, 상기 보조 정제 여과막의 제조 과정은: 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐 (III), 2-(3-니트로-2-피리딘)다이메틸 말로네이트, 포타슘 벤조푸란-2-트리플루오로보레이트를 질량비 100:100:7:0.1:0.1:0.2의 비율로 반응기에 투입하고, 항온 70℃ 하에서 질소가 통하도록 100분 스터링하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 100 μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 75초 거치고, 아세톤 세척을 15시간 하고, 정적 건조 후 상기 보조 정제 여과막을 획득한다.Further, the manufacturing process of the secondary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-(methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2-methyl-1- Propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III), 2-(3-nitro-2-pyridine)dimethyl malonate, potassium benzofuran-2-trifluoroborate in a mass ratio of 100:100:7:0.1: Into the reactor at a ratio of 0.1:0.2, stir for 100 minutes to allow nitrogen to pass under a constant temperature of 70°C, drop the mixture on a glass plate, cover the upper part of the mixture with a quartz glass plate, and control the mixture to a thickness of 100 μm. , UV irradiation for 75 seconds, acetone washing for 15 hours, and static drying to obtain the secondary purification filtration membrane.

본 실시예 제품에 대한 관련된 특징은, 도 1 내지 도 6을 함께 참조한다: 도 1은 본 실시예가 제조하는 혼합 리튬염의 11B NMR 스펙트로그램이다; 도 2는 본 실시예가 제조하는 혼합 리튬염의 19F NMR 스펙트로그램이다; 도 3은 본 실시예가 제조하는 혼합 리튬염의 13C NMR 스펙트로그램이다; 도 4는 본 실시예가 제조한 혼합 리튬염을 함유하는 전해액의 상온(25℃) 순환(100 사이클) 성능도이다; 도 5는 본 실시예가 제조한 혼합 리튬염을 함유하는 전해액의 고온(45℃) 순환(100 사이클) 성능도이다; 도 6은 실시예 1이 제조한 보조 정제 여과막의 IR 스펙트로그램이다. 결과에 기초하여, 아래의 결론을 얻을 수 있다.For related features of the product of this example, refer to Figs. 1 to 6 together: Fig. 1 is an 11 B NMR spectrogram of the mixed lithium salt prepared by this example; 2 is a 19 F NMR spectrogram of the mixed lithium salt prepared by this example; 3 is a 13 C NMR spectrogram of a mixed lithium salt prepared by this example; Figure 4 is a room temperature (25 ℃) circulation (100 cycles) performance of the electrolyte solution containing the mixed lithium salt prepared by the present embodiment; 5 is a high temperature (45° C.) circulation (100 cycles) performance diagram of an electrolyte solution containing a mixed lithium salt prepared by the present example; 6 is an IR spectrogram of the auxiliary purification filtration membrane prepared in Example 1. Based on the results, the following conclusions can be drawn.

(1) LiODFB 및 LiBF4에는 하나의 붕소 원자만이 존재하고, 따라서 11B NMR 스펙트로그램 상에는 하나의 봉우리만이 나타나지만, 11B NMR 스펙트로그램 상에 두 개의 봉우리의 면적 비는 1:1이고, LiODFB 및 LiBF4의 몰비가 1:1임을 판단할 수 있고; 동일한 원리로, LiODFB 중, 붕소 원자의 화학 환경이 동일하고, 따라서, 19F NMR 스펙트로그램이 나타내는 화학 시프트(shift)가 서로 동일하지만, LiBF4 중 붕소 원자의 화학 환경도 서로 동일하므로, 이로 인해 동일한 화학 시프트 상에 봉우리가 나타나고, 19F NMR 스펙트로그램을 통하여, 두 개의 위치의 화학 시프트 비율이 있어, LiODFB 및 LiBF4의 몰비가 1:1임을 증명할 수 있다. 이는 그 반응이 생성한 LiODFB 및 LiBF4의 몰비가 1:1이지만, 정제 과정 중 사용된 불량용제는 LiODFB 및 LiBF4에 대해 녹지 않으므로, 이로 인해 정제 후 혼합염 중의 LiODFB 및 LiBF4 비율은 변하지 않는다.And 1,: (1) 4 LiODFB and LiBF there is only one boron atom is present, and thus 11 B NMR spectrogram appear, but only a single peak is formed on an area ratio of the two peaks in the 11 B NMR spectrogram 1 It can be determined that the molar ratio of LiODFB and LiBF 4 is 1:1; According to the same principle, the chemical environment of the boron atoms in LiODFB is the same, and therefore, the chemical shifts indicated by the 19 F NMR spectrogram are the same, but the chemical environments of the boron atoms in LiBF 4 are also the same. Peaks appear on the same chemical shift, and through the 19 F NMR spectrogram, there is a chemical shift ratio of the two positions, which can prove that the molar ratio of LiODFB and LiBF 4 is 1:1. This is the molar ratio of the reaction is generated LiODFB and LiBF 4 1: LiODFB and LiBF 4 ratio of but one, the poor solvent used in the purification process does greenery for LiODFB and LiBF 4, This mixed salt after purification is not changed .

(2) 13C NMR 스펙트로그램 중 단 하나의 봉우리만 있고, LiODFB 중의 탄소 원자의 봉우리를 위해, LiBF4 중 탄소 원자를 포함하지 않고, 이로 인해 13C NMR 스펙트로그램에 봉우리가 나타나지 않는다.(2) There is only one peak in the 13 C NMR spectrogram, and for the peak of the carbon atom in LiODFB, the carbon atom in LiBF 4 is not included, and thus the peak does not appear in the 13 C NMR spectrogram.

(3) 도 4에 도시된 것과 같이, 혼합염은 리튬 이온 전지의 상온(25℃) 순환성능을 크게 높일 수 있고, 첨가량이 1.5% 및 3%일 때, 효과가 가장 좋다.(3) As shown in FIG. 4, the mixed salt can greatly increase the circulation performance of the lithium ion battery at room temperature (25° C.), and when the added amount is 1.5% and 3%, the effect is best.

(4) 도 5에 도시된 것과 같이, 혼합염은 리튬 이온 전지의 고온(45℃) 순환성능을 크게 높일 수 있고, 그 첨가량이 1.5% 및 0.5%일 때, 효과가 가장 좋다; 60℃에서 9일간 보존한 결과는 혼합염의 첨가는 가스 생성을 효과적으로 억제하고, 1.5%의 첨가량은 용량 보존율을 79.8%에서 86.67%까지 향상시킬 수 있고, 상응하는 용량 회복율을 82.04%에서 88.88%까지 향상시킬 수 있음을 나타낸다.(4) As shown in Fig. 5, the mixed salt can greatly increase the high-temperature (45° C.) circulation performance of the lithium ion battery, and when the addition amount is 1.5% and 0.5%, the effect is best; The results of storage at 60°C for 9 days show that the addition of mixed salt effectively suppresses gas formation, and the addition of 1.5% can improve the capacity retention rate from 79.8% to 86.67%, and the corresponding capacity recovery rate from 82.04% to 88.88% Indicates that it can be improved.

이러한 종류의 혼합 리튬염은 비용 및 효과 면에서, 매우 큰 장점을 가지고, 리튬 헥사플루오로포스페이트를 대체하는 전해핵의 주요염 분야에서, 매우 큰 응용 잠재력을 가진다.This kind of mixed lithium salt has a very great advantage in terms of cost and effect, and has a very great application potential in the field of a major salt of an electrolytic nucleus replacing lithium hexafluorophosphate.

(5) 도 6은 보조 정제 여과막의 화학 조성을 도시하는데, 907 및 1030은 황산기의 특징봉이고, 1260은 C-S 키(key)의 특징봉이고, 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III)이 반응에 참여하여 흡수막으로 진입했음을 설명하고, 1500-1650은 니트로기의 특징봉이고, 1576, 1468, 1434는 피리딘 링(ring) 특징 흡수봉이고, 994는 피리딘 링 만곡 진동 흡수봉이고, 1700은 O=C-0 강(strong) 흡수봉이고, 2-(3-니트로-2-피리딘)다이메틸 말로네이트가 반응에 참여하여 흡수막에 진입하였음을 설명하고, 1600은 벤젠 링 스켈레톤 특징봉이고, 900은 벤젠 링 C-H 만곡 진동봉이고, 1000은 C-F 키 특징봉이고, 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로 보레이트가 반응에 참여하여 흡수막으로 진입했음을 설명한다.(5) Figure 6 shows the chemical composition of the secondary purification filtration membrane, 907 and 1030 are the characteristic rods of the sulfuric acid group, 1260 is the characteristic rod of the CS key, and trifluoromethanesulfonic acid scandium (III) participates in the reaction Explain that it entered the absorption film, and 1500-1650 are the characteristic rods of the nitro group, 1576, 1468, and 1434 are the characteristic absorption rods of pyridine rings, 994 are the pyridine ring curved vibration absorption rods, and 1700 is O= C-0 strong absorption rod, explaining that 2-(3-nitro-2-pyridine)dimethyl malonate participated in the reaction and entered the absorption film, 1600 is a benzene ring skeleton characteristic rod, 900 Is a benzene ring CH curved vibration rod, 1000 is a CF key characteristic rod, explain that potassium benzofuran-2-trifluoroborate participated in the reaction and entered the absorption film.

본 실시예가 제조한 혼합 리튬염을 이용하여, 리튬 이온 전지 비수성 전해액을 제조하고: 글러브 박스(globe box) 중, 비닐 카보네이트(vinyl carbonate)(EC), 에틸 메틸 카보네이트(methyl ethyl carbonate)(EMC) 및 다이에틸 카보네이트(diethyl carbonate)(DEC)를 질량비 30:45:25의 비율에 따라 혼합한 후, 리튬 헥사플루오로포스페이트를 투입하여 용해하고, 리튬 헥사플루오로포스페이트 농도가 1M인 전해액을 제조한다. 그 후, 전해액에 질량수치가 각각 0.5%, 1.0%, 1.5% 및 3%인 실시예가 제조한 혼합 리튬염 샘플을 투입한다.Using the mixed lithium salt prepared in this example, a lithium ion battery non-aqueous electrolyte was prepared: in a glove box, vinyl carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) ) And diethyl carbonate (DEC) in a mass ratio of 30:45:25, lithium hexafluorophosphate was added to dissolve it, and an electrolyte solution having a lithium hexafluorophosphate concentration of 1M was prepared. do. Thereafter, the mixed lithium salt samples prepared in Examples having mass values of 0.5%, 1.0%, 1.5% and 3%, respectively, are added to the electrolyte.

배합된 리튬 이온 전지용 비수성 전해핵을, 충분히 건조시킨 4.2V NCM(니켈:코발트:망간=6:2:2)/흑연 소프트팩 전지에 주입하고, 45℃의 적치, 고온 고정화 형성 및 2차 봉인 등의 공정을 거쳐, 전지 성능을 측정한다.The mixed non-aqueous electrolytic nucleus for lithium ion batteries was injected into a sufficiently dried 4.2V NCM (nickel: cobalt: manganese = 6:2:2)/graphite soft pack battery, placed at 45°C, high temperature immobilized formation and secondary Through processes such as sealing, the battery performance is measured.

1) 상온 순환 성능:1) Room temperature circulation performance:

상온(25℃) 조건 하에서, 상기 리튬 이온 전지는 1C 일정한 전류(constant flow) 및 일정한 전압(constant pressure)에서 4.2V까지 충전하고, 그 후 1C 일정한 전류 조건 하에서 3.0V까지 방전시킨다. 충방전을 100회 순환한 후, 100회 순환 후의 용량보존율을 계산한다.Under room temperature (25°C) conditions, the lithium ion battery is charged to 4.2V at 1C constant flow and constant pressure, and then discharged to 3.0V under 1C constant current conditions. After 100 cycles of charge and discharge, the capacity retention rate after 100 cycles is calculated.

Figure 112019046765855-pat00001
Figure 112019046765855-pat00001

2) 고온 순환 성능2) High temperature circulation performance

고온(45℃) 조건 하에서, 상기 리튬 이온 전지는 1C 일정한 전류 및 일정한 전압에서 4.2V까지 충전하고, 1C 일정한 전류 조건 하에서 3.0V까지 방전시킨다. 충방전을 100회 순환한 후, 100회 순환 후의 용량보존율을 계산한다.Under high temperature (45°C) conditions, the lithium ion battery is charged to 4.2V at 1C constant current and constant voltage, and discharged to 3.0V at 1C constant current condition. After 100 cycles of charge and discharge, the capacity retention rate after 100 cycles is calculated.

Figure 112019046765855-pat00002
Figure 112019046765855-pat00002

실시예 2:Example 2:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법을 제공하고,The present invention provides a method for producing a high-purity direct proportional mixed lithium salt,

(1) 리튬 옥살레이트의 정제:(1) Purification of lithium oxalate:

본 단계는 실시예 1과 동일함;This step is the same as in Example 1;

(2) 합성반응:(2) Synthesis reaction:

3구 반응 플라스크에 500mL의 에틸 아세테이트(Ethyl acetate)(EA)를 투입하고, 강하게 스터링하면서 102g의 리튬 옥살레이트를 투입하고; 온도를 85℃까지 높여, 1시간 스터링하여, 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 삼불화붕소 284g을 계량하여, 스터링 중 점차 한 방울씩 리튬 옥살레이트 현탁액 중에 떨어뜨려, 떨어뜨리는 시간이 2시간이 되도록 하고; 떨어뜨리는 작업이 끝난 후, 현탁액은 투병하게 변화하고, 계속 스터링하여 22시간 동안 반응시키고, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트의 혼합 반응액을 획득한 후, 보조 정제 여과막을 거쳐 정제를 진행하는 단계;500 mL of ethyl acetate (EA) was added to a three-necked reaction flask, and 102 g of lithium oxalate was added while stirring strongly; The temperature was raised to 85° C. and stirred for 1 hour to prepare a lithium oxalate suspension; 284 g of boron trifluoride was weighed and gradually dropped into the lithium oxalate suspension by one drop during stirring, so that the dropping time was 2 hours; After the dropping operation was completed, the suspension was changed violently, and stirred for 22 hours to react, obtaining a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, and then passed through an auxiliary purification filtration membrane. Performing purification;

(3) 반응액의 농축 및 결정화;(3) concentration and crystallization of the reaction solution;

정제된 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트 혼합 반응액을 진공도 -0.01MPa, 온도 60℃ 조건 하에서 진공 농축을 진행한 후, 반응병을 -20℃ 조건 하에 두고 결정화를 진행하여, 혼합 리튬염의 결정화 조생성물을 획득하는 단계;The purified lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate mixture reaction solution was concentrated in vacuum under vacuum conditions of -0.01 MPa and a temperature of 60°C, and then crystallization proceeded by placing the reaction bottle under the conditions of -20°C, Obtaining a crystallization crude product of the mixed lithium salt;

(4) 혼합 리튬염의 정제 및 건조:(4) Purification and drying of mixed lithium salt:

결정화 후의 반응병을 취득하여, 점성의 고체-액체 체계를 위해, 반응병에 200mL의 다이클로로메탄(Dichloromethane)을 투입하고, 충분히 스터링한 후, 상층 갈색 다이클로로메탄 용액을 제거하고, 반복하여 4회 세척하고, 상층의 다이클로로메탄 용액이 투명 용액이 될 때까지, 이 때, 하층 결정화 고체는 갈색에서 순백색 고체로 변화하고, 다이클로로메탄을 여과하여 제거하고, -0.01MPa의 진공도, 100℃의 조건 하에서 24시간 건조시켜, 고순도 정비례 혼합 리튬염(리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1)을 획득하는 단계를 포함한다.Obtain the reaction bottle after crystallization, and add 200 mL of dichloromethane to the reaction bottle for a viscous solid-liquid system, and after sufficiently stirring, remove the upper brown dichloromethane solution, and repeat 4 Washed twice, and until the dichloromethane solution in the upper layer becomes a transparent solution, at this time, the crystallized solid in the lower layer changes from brown to a pure white solid, and dichloromethane is removed by filtration, and a vacuum degree of -0.01 MPa, 100° C. And drying for 24 hours under the conditions of to obtain a high purity mixed lithium salt (a molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1).

나아가, 상기 보조 정제 여과막의 제조 과정은: 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III), 2-(3-니트로-2-피리딘) 다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로 보레이트를, 질량비 100:125:7:0.2:0.25:0.35의 비율로 반응기에 투입하고, 항온 80℃ 하에서 질소가 통하도록 120분간 스터링하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 200μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 120초 거치고, 아세톤 세척을 20시간 하고, 정적 건조 후 상기 보조 정제 여과막을 획득할 수 있다.Further, the manufacturing process of the secondary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-(methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2- Methyl-1-propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III), 2-(3-nitro-2-pyridine) dimethyl malonate, potassium benzofuran-2-trifluoro borate, Into the reactor at a mass ratio of 100:125:7:0.2:0.25:0.35, stir for 120 minutes to allow nitrogen to pass through at a constant temperature of 80°C, drop the mixture onto a glass plate, and cover a quartz glass plate above the mixture, The thickness of the mixture is controlled to be 200 μm, UV irradiation is performed for 120 seconds, acetone washing is performed for 20 hours, and the auxiliary purification filtration membrane can be obtained after static drying.

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물이 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 87.6%이고, 순도는 99.9%이고(NMR 특징), 수분은 112ppm이고, 산도는 148ppm이고, 불용물은 95ppm이고, 탁도(turbidity)는 1.5이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 87.6%, the purity is 99.9% (NMR characteristic), the moisture is 112 ppm, the acidity is 148 ppm, the insolubles are 95 ppm, and the turbidity is 1.5.

실시예 3:Example 3:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조방법을 제공하고,The present invention provides a method for preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt,

(1) 리튬 옥살레이트의 정제:(1) Purification of lithium oxalate:

본 단계는 실시예 1과 동일함;This step is the same as in Example 1;

(2) 합성반응:(2) Synthesis reaction:

3구 반응 플라스크에 500mL 아세토니트릴(acetonitrile)을 투입하고, 강하게 스터링하면서 102g 리튬 옥살레이트를 투입하고; 온도를 85℃까지 높여, 1시간 스터링하여, 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 삼불화붕소 284g을 계량하여, 스터링 중 점차 한 방울씩 리튬 옥살레이트 현탁액 중에 떨어뜨려, 떨어뜨리는 시간이 2시간이 되도록 하고; 떨어뜨리는 작업이 끝난 후, 현탁액은 투명하게 변화하고, 계속 스터링하여 22시간 동안 반응시키고, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트의 혼합 반응액을 획득한 후, 보조 정제 여과막을 거쳐 정제를 진행하는 단계;500 mL of acetonitrile was added to a three-necked reaction flask, and 102 g of lithium oxalate was added while stirring strongly; The temperature was raised to 85° C. and stirred for 1 hour to prepare a lithium oxalate suspension; 284 g of boron trifluoride was weighed and gradually dropped into the lithium oxalate suspension by one drop during stirring, so that the dropping time was 2 hours; After the dropping operation was completed, the suspension was changed to be transparent, and stirred for 22 hours to react, obtaining a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, and then passed through an auxiliary purification filtration membrane. Performing purification;

(3) 반응액의 농축 및 정제화:(3) Concentration and purification of the reaction solution:

정제된 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트 혼합 반응액을 진공도 -0.01MPa, 온도 70℃ 조건 하에서 진공 농축을 진행한 후, 반응병을 -20℃ 조건 하에 두고 결정화를 진행하여, 혼합 리튬염의 결정화 조생성물을 획득하는 단계;The purified lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate mixture reaction solution was concentrated in vacuum under vacuum conditions of -0.01 MPa and a temperature of 70° C., and then crystallization proceeded with the reaction bottle under the conditions of -20° C., Obtaining a crystallization crude product of the mixed lithium salt;

(4) 혼합 리튬염의 정제 및 건조:(4) Purification and drying of mixed lithium salt:

결정화 후의 반응병을 취득하여, 점성의 고체-액체 체계를 위해, 반응병에 200mL의 사이클로헥산(cyclohexane)을 투입하고, 충분히 스터링한 후, 상층 갈색 사이클로헥산 용액을 제거하고, 반복하여 4회 세척하고, 상층 갈색 사이클로헥산 용액이 투명 용액이 될 때까지, 이 때, 하층 결정화 고체는 갈색에서 순백색 고체로 변화하고, 사이클로헥산을 여과하여 제거하고, -0.01MPa 진공도, 100℃ 조건 하에서 24시간 건조시켜, 고순도 정비례 혼합 리튬염(리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1)을 획득하는 단계를 포함한다.Obtain the reaction bottle after crystallization, add 200 mL of cyclohexane to the reaction bottle for a viscous solid-liquid system, thoroughly stir, remove the upper brown cyclohexane solution, and wash repeatedly 4 times. And, until the upper brown cyclohexane solution becomes a transparent solution, at this time, the lower crystallization solid changes from brown to a pure white solid, and the cyclohexane is removed by filtration, and dried for 24 hours under conditions of -0.01 MPa vacuum and 100°C. And obtaining a high-purity positively proportional mixed lithium salt (a molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1).

나아가, 상기 보조 정제 여과막의 제조 과정은: 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III), 2-(3-니트로-2-피리딘) 다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로 보레이트를, 질량비 100:150:10:0.3:0.4:0.5의 비율로 반응기에 투입하고, 항온 78℃ 하에서 질소가 통하도록 150분간 스터링하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 300μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 120초 거치고, 아세톤 세척을 24시간 하고, 정적 건조 후 상기 보조 정제 여과막을 획득할 수 있다.Further, the manufacturing process of the secondary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-(methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2- Methyl-1-propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III), 2-(3-nitro-2-pyridine) dimethyl malonate, potassium benzofuran-2-trifluoro borate, Into the reactor at a mass ratio of 100:150:10:0.3:0.4:0.5, stir for 150 minutes to allow nitrogen to pass through at a constant temperature of 78°C, drop the mixture on a glass plate, and cover a quartz glass plate above the mixture, The thickness of the mixture is controlled to be 300 μm, UV irradiation is performed for 120 seconds, acetone washing is performed for 24 hours, and the auxiliary purification filtration membrane is obtained after static drying.

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물이 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 85.4%이고, 순도는 99.9%이고(NMR 특징), 수분은 65ppm이고, 산도는 127ppm이고, 불용물은 78ppm이고, 탁도는 1.5이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 85.4%, the purity is 99.9% (NMR characteristic), the moisture is 65 ppm, the acidity is 127 ppm, the insoluble matter is 78 ppm, and the turbidity is 1.5.

실시예 4:Example 4:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조방법을 제공하고, 기본적으로 실시예 3과 같으나, 합성반응 시 모든 유기용제가 테트로히드로푸란(tetrahydrofuran)라는 점에서 차이가 있다.The present invention provides a method of preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt, and is basically the same as Example 3, but differs in that all organic solvents are tetrahydrofuran during the synthesis reaction.

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물이 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 86.2%이고, 순도는 98.4%이고(NMR 특징), 수분은 98ppm이고, 산도는 239ppm이고, 불용물은 184ppm이고, 탁도는 1.5이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 86.2%, the purity is 98.4% (NMR characteristic), the moisture is 98 ppm, the acidity is 239 ppm, the insoluble matter is 184 ppm, and the turbidity is 1.5.

실시예 5:Example 5:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법을 제공하고, 기본적으로 실시예 3과 같으나, 보조 정제 여과막의 제조방법이: 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III), 2-(3-니트로-2-피리딘) 다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로 보레이트를, 질량비 100:150:10:0.4:0.5의 비율로 반응기에 투입하고, 항온 75℃ 하에서 질소가 통하도록 130분간 스터링하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 300μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 100초 거치고, 아세톤 세척을 20시간 하고, 정적 건조 후 상기 보조 정제 여과막을 획득할 수 있다는 점에서 차이가 있다.The present invention provides a method of preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt, and is basically the same as in Example 3, but the method of manufacturing an auxiliary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-( Methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2-methyl-1-propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III), 2-(3-nitro-2-pyridine) di Methyl malonate and potassium benzofuran-2-trifluoroborate were added to the reactor in a mass ratio of 100:150:10:0.4:0.5, and stirred for 130 minutes to allow nitrogen to pass under a constant temperature of 75°C. , After dropping the mixture on a glass plate, a quartz glass plate was covered above the mixture, the thickness of the mixture was controlled to be 300 μm, UV irradiation was performed for 100 seconds, acetone washing was performed for 20 hours, and the auxiliary purification filtration membrane was obtained after static drying. The difference is that you can do it.

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 86.1%이고, 순도는 98.7%이고(NMR 특징), 수분은 81ppm이고, 산도는 174ppm이고, 불용물은 91ppm이고, 탁도는 1.5이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 86.1%, the purity is 98.7% (NMR characteristic), the moisture is 81 ppm, the acidity is 174 ppm, the insolubles are 91 ppm, and the turbidity is 1.5.

실시예 6:Example 6:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법을 제공하고, 기본적으로 실시예 3과 같으나, 보조 정제 여과막의 제조방법이: 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III), 2-(3-니트로-2-피리딘) 다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로 보레이트를, 질량비 100:150:10:0.3:0.5의 비율로 반응기에 투입하고, 항온 78℃ 하에서 질소가 통하도록 150분간 스터링하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 300μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 120초 거치고, 아세톤 세척을 20시간 하고, 정적 건조 후 상기 보조 정제 여과막을 획득할 수 있다는 점에서 차이가 있다.The present invention provides a method of preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt, and is basically the same as in Example 3, but the method of manufacturing an auxiliary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-( Methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2-methyl-1-propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III), 2-(3-nitro-2-pyridine) di Methyl malonate and potassium benzofuran-2-trifluoroborate were added to the reactor in a mass ratio of 100:150:10:0.3:0.5, and stirred for 150 minutes to allow nitrogen to pass at a constant temperature of 78°C. , After dropping the mixture on a glass plate, a quartz glass plate was covered above the mixture, the thickness of the mixture was controlled to be 300 μm, UV irradiation was performed for 120 seconds, acetone washing was performed for 20 hours, and the auxiliary purification filtration membrane was obtained after static drying. The difference is that you can do it.

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 85.6%이고, 순도는 98.9%이고(NMR 특징), 수분은 77ppm이고, 산도는 145ppm이고, 불용물은 91ppm이고, 탁도는 1.5이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 85.6%, the purity is 98.9% (NMR characteristic), the moisture is 77 ppm, the acidity is 145 ppm, the insoluble matter is 91 ppm, and the turbidity is 1.5.

실시예 7:Example 7:

본 발명은 일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법을 제공하고, 기본적으로 실시예 3과 같으나, 보조 정제 여과막의 제조방법이: 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III), 2-(3-니트로-2-피리딘) 다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로 보레이트를, 질량비 100:150:10:0.3:0.4의 비율로 반응기에 투입하고, 항온 75℃ 하에서 질소가 통하도록 150분간 스터링하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 300μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 120초 거치고, 아세톤 세척을 24시간 하고, 정적 건조 후 상기 보조 정제 여과막을 획득할 수 있다는 점에서 차이가 있다.The present invention provides a method of preparing a high-purity direct proportional mixed lithium salt, and is basically the same as in Example 3, but the method of manufacturing an auxiliary purification filtration membrane is: ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-( Methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2-methyl-1-propanone], trifluoromethanesulfonic acid scandium (III), 2-(3-nitro-2-pyridine) di Methyl malonate and potassium benzofuran-2-trifluoroborate were added to the reactor in a mass ratio of 100:150:10:0.3:0.4, and stirred for 150 minutes to allow nitrogen to pass under a constant temperature of 75°C. , After dropping the mixture on a glass plate, a quartz glass plate was covered above the mixture, the thickness of the mixture was controlled to be 300 μm, UV irradiation was performed for 120 seconds, acetone washing was performed for 24 hours, and the auxiliary purification filtration membrane was obtained after static drying. The difference is that you can do it.

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물은 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 85.6%이고, 순도는 98.8%이고(NMR 특징), 수분은 81ppm이고, 산도는 194ppm이고, 불용물은 93ppm이고, 탁도는 1.5이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 85.6%, the purity is 98.8% (NMR characteristic), the moisture is 81 ppm, the acidity is 194 ppm, the insoluble matter is 93 ppm, and the turbidity is 1.5.

대비실시예 1:Comparative Example 1:

일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법에 있어서,In a method for producing a high-purity direct proportional mixed lithium salt,

(1) 합성반응:(1) Synthesis reaction:

3구 반응 플라스크에 500mL 아세토니트릴(acetonitrile)을 투입하고, 강하게 스터링하면서 102g 리튬 옥살레이트를 투입하고; 온도를 85℃까지 높여, 1시간 스터링하여, 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 삼불화붕소 284g을 계량하여, 스터링 중 점차 한 방울씩 리튬 옥살레이트 현탁액 중에 떨어뜨려, 떨어뜨리는 시간이 2시간이 되도록 하고; 떨어뜨리는 작업이 끝난 후, 현탁액은 투명하게 변화하고, 계속 스터링하여 22시간 동안 반응시키고, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트의 혼합 반응액을 획득하는 단계;500 mL of acetonitrile was added to a three-necked reaction flask, and 102 g of lithium oxalate was added while stirring strongly; The temperature was raised to 85° C. and stirred for 1 hour to prepare a lithium oxalate suspension; 284 g of boron trifluoride was weighed and gradually dropped into the lithium oxalate suspension by one drop during stirring, so that the dropping time was 2 hours; After the dropping operation is completed, the suspension is changed to be transparent, followed by stirring to react for 22 hours, and obtaining a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate;

(2) 반응액의 농축 및 결정화:(2) Concentration and crystallization of the reaction solution:

리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트 및 리튬 테트라플루오로보레이트 혼합 반응액을 진공도 -0.01MPa, 온도 70℃ 조건 하에서 진공 농축을 진행한 후, 반응병을 -20℃ 조건 하에 두고 결정화를 진행하여, 혼합 리튬염의 결정화 조생성물을 획득하는 단계;Lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate mixed reaction solution was concentrated in vacuum under vacuum conditions of -0.01 MPa and temperature of 70° C., and then crystallization was performed under conditions of -20° C. and mixed lithium Obtaining a salt crystallization crude product;

(3) 혼합 리튬염의 정제 및 건조:(3) Purification and drying of mixed lithium salt:

결정화 후의 반응병을 취득하여, 점성의 고체-액체 체계를 위해, 반응병에 200mL의 사이클로헥산(cyclohexane)을 투입하고, 충분히 스터링한 후, 상층 갈색 사이클로헥산 용액을 제거하고, 반복하여 4회 세척하고, 상층 갈색 사이클로헥산 용액이 투명 용액이 될 때까지, 이 때, 하층 결정화 고체는 갈색에서 순백색 고체로 변화하고, 사이클로헥산을 여과하여 제거하고, -0.01MPa 진공도, 100℃ 조건 하에서 24시간 건조시켜, 혼합 리튬염(리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1)을 획득하는 단계를 포함한다.Obtain the reaction bottle after crystallization, add 200 mL of cyclohexane to the reaction bottle for a viscous solid-liquid system, thoroughly stir, remove the upper brown cyclohexane solution, and wash repeatedly 4 times. And, until the upper brown cyclohexane solution becomes a transparent solution, at this time, the lower crystallization solid changes from brown to a pure white solid, and the cyclohexane is removed by filtration, and dried for 24 hours under conditions of -0.01 MPa vacuum and 100°C. And obtaining a mixed lithium salt (a molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1).

획득한 고체에 대해 19F NMR, 11B NMR, 13C NMR 분석을 진행하고, 확정생산물이 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1인 혼합 리튬염(NMR 적분 면적 계산)이 된다. 생산율은 77.4%이고, 순도는 85.1%이고(NMR 특징)이다.The obtained solid was subjected to 19 F NMR, 11 B NMR, and 13 C NMR analysis, and the final product was a mixed lithium salt in which the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate was 1:1 (NMR integral Area calculation). The production rate is 77.4%, and the purity is 85.1% (NMR characteristic).

이상의 실시예는 단지 설명을 위한 것으로, 본 발명의 기술방안을 제한하지 않으며, 상기 실시예가 본 발명에 대해 상세히 설명한 것이라 하더라도, 본 기술분야의 통상의 기술자는 응당: 본 발명의 수정 또는 균등 치환이 가능하다고 이해할 것이나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 임의의 수정 및 국부적인 치환은 본 발명의 권리보호범위 내에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The above embodiments are for illustrative purposes only, and do not limit the technical solutions of the present invention, and even though the above embodiments have been described in detail with respect to the present invention, those skilled in the art will respond: Modifications or equivalent substitutions of the present invention It will be understood that it is possible, but any modifications and local substitutions not departing from the spirit and scope of the present invention should be regarded as falling within the scope of the present invention.

Claims (9)

일종의 고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법에 있어서,
(1) 리튬 옥살레이트(Lithium oxalate)의 정제:
공업 리튬 옥살레이트에 순수(pure water)를 투입하고, 스터링(stirring)하여 리튬 옥살레이트 현탁액을 제조하고; 금속 킬레이트제(chelating agent) 수용액을 리튬 옥살레이트 현탁액에 투입하고, 30분간 스터링하고, 여과하여 리튬 옥살레이트 고체를 획득하고; 초순수(ultra-pure water)를 이용하여 세척하고, 리튬 옥살레이트 고체를 3-5회 여과하고, 에탄올(ethanol)을 이용하여 세척, 여과, 및 건조하여 정제 후의 리튬 옥살레이트 고체 백색 분말을 획득하는 단계;
(2) 합성 반응:
스터링 중, 리튬 옥살레이트를 유기용제(제조된 리튬 옥살레이트 현탁액)에 투입하여, 삼불화붕소(Boron trifluoride)를 제조된 리튬 옥살레이트 현탁액에 한 방울씩 추가하여, 제조된 리튬 옥살레이트 현탁액이 투명하게 변하도록 하고, 반응이 완성될 때까지 계속 스터링하여, 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트(Lithium difluoro oxalate borate) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium Tetrafluoroborate)의 혼합 반응액을 획득한 후, 보조 정제 여과막을 거쳐 정제를 진행하는 단계;
(3) 반응액의 농축 및 결정화:
정제된 리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트(Lithium difluoro oxalate borate) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium Tetrafluoroborate)의 혼합 반응액을 진공 농축한 후, 결정화를 진행하여, 혼합 리튬염의 결정 조생성물(crude product)을 획득하는 단계;
(4) 혼합 리튬염의 정제 및 건조:
리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트(Lithium difluoro oxalate borate) 및 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium Tetrafluoroborate)의 불량용제를 채용하여, 결정화된 조생성물(crude product)에 대해 세척을 진행한 후, 상층(upper layer) 또는 하층(lower layer)의 갈색 용액을 제거하고, 계속해서 불량용제를 투입하고, 이렇게 3-4회 세척하고, 상층 또는 하층 용액이 투명하게 변화할 때까지, 고체를 진공 건조시키고, 고순도 정비례 혼합 리튬염(리튬 다이플루오로 옥살레이트 보레이트와 리튬 테트라플루오로보레이트의 몰비가 1:1)을 획득하는 단계;
를 포함하고,
상기 보조 정제 여과막의 제조 과정은:
에탄올(ethanol), 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polyethylene glycol diacrylate), 1,1'-(메틸렌-다이-4,1-페닐렌)비스[2-하이드록시-2-메틸-1-프로파논], 트리플루오로메탄술폰산 스칸듐(III)(Scandium(III) trifluoromethanesulfonate), 2-(3-니트로-2-피리딘)다이메틸 말로네이트(Dimethyl malonate), 포타슘 벤조 푸란-2-트리플루오로보레이트(Potassium benzofuran-2-trifluoroborate)를, 질량비 100:100-150:4-10:0.1-0.3:0.1-0.4:0.2-0.5에 비례하도록 반응기에 투입하고, 항온(constant temperature) 60-80℃ 하에서 질소가 통하도록 60-150분 스터링 하고, 혼합물을 유리판 상에 떨어뜨린 후, 혼합물 상방에 석영 유리판을 덮고, 혼합물 두께가 100-300μm이 되도록 제어하고, 자외선 조사를 30-120초 거치고, 아세톤 세척을 6-24시간 하고, 정적(static) 건조 후 보조 정제 여과막을 획득하는 것을 특징으로 하는,
고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법.
In a method for producing a high-purity direct proportional mixed lithium salt,
(1) Purification of lithium oxalate:
Pure water was added to industrial lithium oxalate and stirred to prepare a lithium oxalate suspension; An aqueous solution of a metal chelating agent was added to the lithium oxalate suspension, stirred for 30 minutes, and filtered to obtain a lithium oxalate solid; Washing with ultra-pure water, filtering the lithium oxalate solid 3-5 times, washing, filtering, and drying with ethanol to obtain a purified lithium oxalate solid white powder. step;
(2) synthesis reaction:
During stirring, lithium oxalate was added to an organic solvent (manufactured lithium oxalate suspension), and boron trifluoride was added dropwise to the prepared lithium oxalate suspension, so that the prepared lithium oxalate suspension was transparent. To obtain a mixed reaction solution of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate by continuously stirring until the reaction is completed, and a secondary purification filtration membrane Performing purification through the process;
(3) Concentration and crystallization of the reaction solution:
After concentrating a mixed reaction solution of purified lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate in vacuo, crystallization was performed, and a crystal crude product of the mixed lithium salt (crude product) Obtaining a;
(4) Purification and drying of mixed lithium salt:
After washing the crystallized crude product by using a poor solvent such as lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate, the upper layer ) Remove the brown solution of the lower layer or the lower layer, continuously add a poor solvent, wash 3-4 times, and vacuum dry the solid until the upper or lower layer solution becomes transparent, and the high purity is directly proportional. Obtaining a mixed lithium salt (the molar ratio of lithium difluoro oxalate borate and lithium tetrafluoroborate is 1:1);
Including,
The manufacturing process of the secondary purification filtration membrane is:
Ethanol, polyethylene glycol diacrylate, 1,1'-(methylene-di-4,1-phenylene)bis[2-hydroxy-2-methyl-1-propanone], Scandium (III) trifluoromethanesulfonate, 2- (3-nitro-2-pyridine) dimethyl malonate, potassium benzofuran-2- trifluoroborate (Potassium benzofuran) -2-trifluoroborate) was added to the reactor in proportion to the mass ratio of 100:100-150:4-10:0.1-0.3:0.1-0.4:0.2-0.5, and nitrogen was passed under a constant temperature of 60-80℃. After stirring for 60-150 minutes, the mixture was dropped on a glass plate, and the quartz glass plate was covered above the mixture, the thickness of the mixture was controlled to be 100-300 μm, UV irradiation was performed for 30-120 seconds, and acetone washing was performed 6- 24 hours, characterized in that to obtain a secondary purification filtration membrane after static drying,
Method for producing high purity positively proportional mixed lithium salt.
제1항에 있어서,
상기 리튬 옥살레이트의 정제 시, 금속 킬레이트제는 에틸렌다이아민테트라 아세트산(Ethylenediaminetetraacetic acid)이고, 건조 온도는 120℃인 것을 특징으로 하는,
고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법.
The method of claim 1,
When the lithium oxalate is purified, the metal chelating agent is ethylenediaminetetraacetic acid, and the drying temperature is 120°C,
Method for producing high purity positively proportional mixed lithium salt.
제1항에 있어서,
상기 합성 반응 시, 용제는 다이메틸 카보네이트(dimethyl carbonate), 다이에틸 카보네이트(diethyl carbonate), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl Carbonate), 아세토니트릴(acetonitrile), 테트로히드로푸란(tetrahydrofuran), 톨루엔(toluene), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 에틸렌 글리콜 다이메틸 에테르(ethylene glycol dimethyl ether), 에테르(ether), 다이메틸포름아미드(dimethylformamide) 또는 아세톤(acetone)이고, 반응 온도는 70-90℃이고, 반응 시간은 10-24 시간인 것을 특징으로 하는,
고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the synthesis reaction, the solvent is dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, acetonitrile, tetrahydrofuran, and toluene. , Ethyl acetate, ethylene glycol dimethyl ether, ether, dimethylformamide or acetone, the reaction temperature is 70-90°C, and the reaction time Characterized in that it is 10-24 hours,
Method for producing high purity positively proportional mixed lithium salt.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반응액 농축 시의 진공도는 -0.01MPa이고, 온도는 60-90℃이고; 결정화 시의 온도는 -20℃인 것을 특징으로 하는,
고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법.
The method of claim 1,
The degree of vacuum when the reaction solution is concentrated is -0.01 MPa, and the temperature is 60-90°C; The temperature at the time of crystallization is characterized in that -20 ℃,
Method for producing high purity positively proportional mixed lithium salt.
제1항에 있어서,
상기 혼합 리튬염의 정제 시, 불량용제는 비등점이 낮은 할로겐화 알칸(Halogenated alkane), 비극성 내지 약극성(weak polar)의 유기용제, 또는 양자의 혼합 유기 용제이고; 진공 건조 시의 진공도는 -0.01MPa이고, 온도는 80-100℃인 것을 특징으로 하는,
고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the purification of the mixed lithium salt, the defective solvent is a halogenated alkane having a low boiling point, a non-polar to weak polar organic solvent, or a mixed organic solvent of both; The vacuum degree during vacuum drying is -0.01 MPa, and the temperature is 80-100°C,
Method for producing high purity positively proportional mixed lithium salt.
제6항에 있어서,
상기 비등점이 낮은 할로겐화 알칸(Halogenated alkane)은, 사염화탄소(Carbon tetrachloride), 트리클로로메탄(Trichloromethane), 다이클로로메탄(Dichloromethane), 다이클로로에탄(Dichloroethane) 또는 클로로프로판(Chloropropane)이고,
상기 비극성 내지 약극성의 유기용제는, 사이클로헥산(Cyclohexane), 핵산(N-hexane), 벤젠(benzene), 펜탄(pentane) 또는 석유 에테르(Petroleum ether)인 것을 특징으로 하는,
고순도 정비례 혼합 리튬염의 제조 방법.
The method of claim 6,
The halogenated alkane having a low boiling point is carbon tetrachloride, trichloromethane, dichloromethane, dichloroethane, or chloropropane,
The non-polar to weakly polar organic solvent, characterized in that cyclohexane (Cyclohexane), nucleic acid (N-hexane), benzene (benzene), pentane (pentane) or petroleum ether (Petroleum ether),
Method for producing high purity positively proportional mixed lithium salt.
일종의 리튬 이온(lithium ion) 전지용 비가수분해 전해액에 있어서,
질량 함량이 0.5%-20%인 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 고순도 정비례 혼합 리튬염을 함유하는 것을 특징으로 하는,
리튬 이온 전지용 비가수분해 전해액.
In a kind of non-hydrolyzed electrolyte for lithium ion batteries,
It is characterized in that it contains a high-purity direct proportional mixed lithium salt prepared by the method of any one of claims 1 to 3 and 5 to 7 having a mass content of 0.5%-20%,
Non-hydrolyzed electrolyte for lithium ion batteries.
일종의 리튬 이온 전지에 있어서,
질량 함량이 0.5%-20%인 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 고순도 정비례 혼합 리튬염을 함유하는 리튬 이온 전지용 비가수분해 전해액을, 건조를 거친 4.2v 니켈(nickel):코발트(cobalt):망간(manganese)의 몰비(molar ratio)가 6:2:2인 NCM/흑연(graphite) 소프트팩(soft pack) 전지 중에 주입하고, 기존의 리튬 이온 제조 기술을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는,
리튬 이온 전지.
In a kind of lithium ion battery,
A non-hydrolyzed electrolyte for a lithium ion battery containing a high-purity direct proportional mixed lithium salt prepared by the method of any one of claims 1 to 3 and 5 to 7 having a mass content of 0.5%-20%, The dried 4.2v nickel: cobalt: manganese (molar ratio) of 6:2:2 was injected into an NCM/graphite soft pack battery, Characterized in that produced through the lithium ion manufacturing technology of,
Lithium ion battery.
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