KR102231049B1 - Manufacturing method for high-purity crystallization of lithium difluorophosphate with excellent solubility and Non-aqueous electrolyte for secondary battery - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for preparing a lithium difluorophosphate crystal. More specifically, the present invention relates to an invention which can provide a method for preparing a lithium difluorophosphate crystal with high yield and high purity, and the high-purity lithium difluorophosphate crystal prepared thereby can be applied to various uses.

Description

용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법 및 이를 이용한 2차 전지용 비수계 전해액{Manufacturing method for high-purity crystallization of lithium difluorophosphate with excellent solubility and Non-aqueous electrolyte for secondary battery}Manufacturing method for high-purity crystallization of lithium difluorophosphate with excellent solubility and Non-aqueous electrolyte for secondary battery

본 발명은 비수계 전해액에 대해 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법, 이 방법으로 제조한 디플루오로인산리튬염 결정체 및 이를 포함하는 2차 전지용 비수계 전해액에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a lithium difluorophosphate salt crystal having excellent solubility in a non-aqueous electrolyte solution with high purity, a lithium difluorophosphate salt crystal prepared by this method, and a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery comprising the same .

디플루오로인산리튬염은 목재의 보존제(특허문헌 1 참조), 칫솔 살균제, 폴리머 안정화제 등 산업적으로 유용한 화합물이다.Lithium difluorophosphate salts are industrially useful compounds such as wood preservatives (refer to Patent Document 1), toothbrush disinfectants, and polymer stabilizers.

그런데, 최근의 전기 제품의 경량화, 소형화에 수반하여, 높은 에너지 밀도를 갖는 2 차 전지, 예를 들어 리튬 이온 2 차 전지의 개발이 진행되고 있다. 또, 이 리튬 이온 2 차 전지의 적용 분야가 확대됨에 따라, 전지 특성의 개선이 보다 더욱 요망되고 있다. 이러한 리튬 이온 2 차 전지의 부하 특성, 사이클 특성, 보존 특성, 저온 특성 등의 전지 특성을 개량하기 위해서, 비수계 용매나 전해질에 대해 여러 가지 검토가 이루어지고 있다. 예를 들어, 비닐탄산에틸렌 화합물을 함유하는 전해액을 사용함으로써, 전해액의 분해를 최소한으로 억제하고, 보존 특성, 사이클 특성이 우수한 전지를 제조하고 있으며, 기존 리튬 이온 2차 전지에는 프로판술톤을 함유한 전해액을 사용하여 보존 후의 회복 용량을 증가시키는 기술이 개시되어 있다.However, with the recent reduction in weight and size of electric products, the development of a secondary battery having a high energy density, such as a lithium ion secondary battery, is in progress. Further, as the field of application of this lithium ion secondary battery is expanded, improvement in battery characteristics is further desired. In order to improve battery characteristics such as load characteristics, cycle characteristics, storage characteristics, and low temperature characteristics of such lithium ion secondary batteries, various studies have been made on non-aqueous solvents and electrolytes. For example, by using an electrolytic solution containing a vinyl ethylene carbonate compound, we are manufacturing a battery that minimizes decomposition of the electrolytic solution and has excellent storage characteristics and cycle characteristics, and the existing lithium ion secondary battery contains propane sultone. A technique of increasing the recovery capacity after storage by using an electrolytic solution is disclosed.

그러나, 기존 리튬 이온 2차 전지 전해액은 보존 특성이나 사이클 특성을 향상시키는 효과는 어느 정도 발휘되지만, 부극(負極)측에서 저항이 높은 피막이 형성되기 때문에, 저온 방전 특성이나 대전류 방전 특성 등이 저하되는 문제가 있다.However, the conventional lithium ion secondary battery electrolyte has an effect of improving storage characteristics and cycle characteristics to some extent, but since a film with high resistance is formed on the negative electrode side, low-temperature discharge characteristics and high-current discharge characteristics, etc. are deteriorated. there is a problem.

이에 저온 방전 특성, 대전류 방전 특성, 고온 보존 특성, 사이클 특성을 향상시키면서 안전성이 우수한 첨가제로서 디플루오로인산리튬염을 2차 전지 전해액 성분으로 적용한 기술이 개발되었으나, 디플루오로인산리튬염 제조시 제조 효율 및 순도 등이 떨어지는 문제가 있다.Accordingly, a technology was developed in which lithium difluorophosphate salt was applied as a secondary battery electrolyte component as an additive with excellent safety while improving low temperature discharge characteristics, high current discharge characteristics, high temperature storage characteristics, and cycle characteristics. There is a problem that manufacturing efficiency and purity are deteriorated.

그리고, 디플루오로인산리튬염 결정체는 앞서 설명한 바와 같이, 최근 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 사용되고 있는데, 비수계 전해액에 대해 용해성이 부족한 문제가 있다.Further, as described above, the lithium difluorophosphate salt crystal has been recently used as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery, but there is a problem of insufficient solubility in the non-aqueous electrolyte solution.

일본 공개특허번호 제2002-501034호(공개일 2002.01.15.)Japanese Laid-Open Patent No. 2002-501034 (published on January 15, 2002) 일본 공개특허번호 제2001-006729호(공개일 2001.01.12.)Japanese Laid-Open Patent No. 2001-006729 (published on January 12, 2001)

Journal of Fluorine Chemistry (1988), 38(3), 297.Journal of Fluorine Chemistry (1988), 38(3), 297.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 새로운 방법 제시하고, 이렇게 제조된 디플루오로인산리튬염 결정체를 2차 전지 등의 비수계 전해액의 전해질로 제공하는 데 목적이 있다. The present invention has been conceived to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to propose a new method for preparing a lithium difluorophosphate salt crystal with high purity, and the thus prepared lithium difluorophosphate salt crystal 2 It is an object to provide an electrolyte for a non-aqueous electrolyte solution such as a rechargeable battery.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조하는 방법은 하기 화학식 1로 표시되는 디할로포스페이트로부터 디플루오로인산리튬염 결정체를 합성하는 1단계; 및 상기 디플루오로인산리튬염 결정체를 정제시켜서 재결정시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조한다.The method for preparing a lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention for solving the above problem includes the first step of synthesizing a lithium difluorophosphate salt crystal from dihalophosphate represented by the following formula (1); And a second step of purifying and recrystallizing the lithium difluorophosphate salt crystal to prepare a lithium difluorophosphate salt crystal.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020095735601-pat00001
Figure 112020095735601-pat00001

화학식 1에서, 상기 X1 및 X2 각각은 독립적인 것으로서, -Cl, -Br 또는 -I이고, 상기 R은 C1 ~ C10의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C10의 분쇄형 알킬기, C6 ~ C10의 사이클로알킬기 또는 C6 ~ C20의 아릴(aryl)기이다.In Formula 1, each of X 1 and X 2 is independent, and is -Cl, -Br or -I, and R is a C 1 to C 10 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 10 pulverized alkyl group, C It is a 6 to C 10 cycloalkyl group or a C 6 to C 20 aryl group.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 1단계는 불활성 가스 하에서, 상기 화학식 1로 표시되는 디할로포스페이트, 불소화제 및 비수성 용매를 혼합한 혼합액을 반응시켜서 하기 화학식 2로 표시되는 디플루오로 포스페이트를 합성하는 1-1단계; 리튬염, 물 및 비수성 용매의 혼합액에 상기 디플루오로 포스페이트를 적가 및 반응시킨 후, 비수성 용매를 증발시켜서 고체를 수득하는 1-2단계; 및 상기 고체를 비수성 용매에 용해시키고, 이를 재결정시킨 후, 필터링시켜서 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 1-3단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the first step is difluoro phosphate represented by the following formula (2) by reacting a mixture of dihalophosphate represented by Formula 1, a fluorinating agent, and a non-aqueous solvent under an inert gas. 1-1 step of synthesizing; 1-2 steps of adding and reacting the difluoro phosphate dropwise to a mixture of lithium salt, water and a non-aqueous solvent, and then evaporating the non-aqueous solvent to obtain a solid; And steps 1-3 of dissolving the solid in a non-aqueous solvent, recrystallizing it, and filtering to obtain a lithium difluorophosphate crystal.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020095735601-pat00002
Figure 112020095735601-pat00002

화학식 2에서, 상기 R은 C1 ~ C10의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C10의 분쇄형 알킬기, C6 ~ C10의 사이클로알킬기 또는 C6 ~ C20의 아릴(aryl)기이며, 다만, 화학식 2의 R은 상기 화학식 1의 R과 동일하다.In Formula 2, R is a C 1 to C 10 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 10 pulverized alkyl group, a C 6 to C 10 cycloalkyl group, or a C 6 to C 20 aryl group, provided that , R in Formula 2 is the same as R in Formula 1.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1-1단계의 상기 반응은 40℃ ~ 150℃의 반응온도 하에서, 6 ~ 10 시간 동안 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the reaction of step 1-1 may be carried out for 6 to 10 hours under a reaction temperature of 40°C to 150°C.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1-1단계의 상기 혼합액은 디할로포스페이트 및 불소화제를 1 : 1.5 ~ 3.0 몰비로 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the mixed solution of step 1-1 is Dihalophosphate and a fluorinating agent may be included in a molar ratio of 1: 1.5 to 3.0.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 불소화제로는 NH4F(ammonium floride), NaF, KF, CeF(cesium floride), 트리(C1 ~ C3 알킬)아민트리하이드로플루오라이드염 및 피리딘 수소 플루오라이드염 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the fluorinating agent is NH 4 F (ammonium floride), NaF, KF, CeF (cesium floride), tri (C 1 ~ C 3 alkyl) amine trihydrofluoride salt and pyridine hydrogen fluoride It may include a single species or two or more selected from the ride salt.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1-1단계 및 1-2단계의 비수성 용매 각각은 독립적인 것으로서, 고리형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 사이클릭 에스테르, 사슬형 에스테르, n-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, 이소-헵탄, 벤젠, 크실렌, 아세토 니트릴, 메틸에테르, 에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 테트라 하이드로 퓨란 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, each of the non-aqueous solvents in steps 1-1 and 1-2 are independent, and cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain esters, n-hexane, cyclohexane , n-heptane, iso-heptane, benzene, xylene, acetonitrile, methyl ether, ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and tetrahydrofuran 1 selected from It may contain more than one species.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 1-2단계의 리튬염은 염화리튬, 브롬화리튬, 불화리튬, 요오드화 리튬, 수산화 리튬, 탄산 리튬, 중탄산 리튬, 인산 리튬, 메타 인산 리튬, 아세트산 리튬 및 황산 리튬 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the lithium salt of the step 1-2 is lithium chloride, lithium bromide, lithium fluoride, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium phosphate, lithium metaphosphate, lithium acetate, and sulfuric acid. It may contain at least one selected from lithium.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1-2단계의 혼합액은 리튬염 및 물을 1 : 0.10 ~ 0.65 몰비로 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the mixture of steps 1-2 may contain lithium salt and water in a molar ratio of 1:0.10 to 0.65.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1-2단계에서 디플루오로 포스페이트의 적가량은 리튬염 100 중량부에 대하여, 230 ~ 350 중량부로 적가를 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the dropwise addition of difluoro phosphate in step 1-2 may be performed dropwise in 230 to 350 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium salt.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1-2단계 혼합액의 비수성 용매는 적가되는 디플루오로 포스페이트 1g 당 3.5 ~ 5 ml로 사용할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the non-aqueous solvent of the 1-2 step mixture may be used in an amount of 3.5 to 5 ml per 1 g of difluoro phosphate added dropwise.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1단계에서 합성된 디플루오로인산리튬염 결정체의 수율 82% ~ 92% 및 순도 95% ~ 98%일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the yield of the lithium difluorophosphate salt crystal synthesized in step 1 may be 82% to 92% and the purity of 95% to 98%.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법에 있어서, 상기 2단계는 반응기에 디플루오로인산리튬염 결정체, 정제용매 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 투입 및 교반하여 정제 공정을 수행하는 2-1단계; 정제된 반응물을 1차 진공 농축시키는 2-2단계; 1차 진공 농축물을 2차 진공 농축시키는 2-3단계; 및 2차 진공 농축물을 건조 공정을 수행한 후, 냉각시켜서 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 2-4단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, in the method for preparing a lithium difluorophosphate salt crystal having excellent solubility of the present invention with high purity, the second step is a lithium difluorophosphate salt crystal in a reactor, a purification solvent, and the following formula: Step 2-1 of performing a purification process by adding and stirring the compound represented by 1; 2-2 step of first concentrating the purified reaction product in vacuum; 2-3 steps of concentrating the first vacuum concentrate in a second vacuum; And 2-4 steps of obtaining recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals by cooling the second vacuum concentrate after performing a drying process.

[화학식 3][Formula 3]

Si(X)aRb Si(X) a R b

화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, R은 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬기, 탄소수 3 ~ 5의 분쇄형 알킬기 또는 탄소수 1 ~ 3의 알콕시기이며, a 및 b는 a+b=4를 만족하는 정수이고, 단, a 및 b는 0이 아니다.In Formula 3, X is a halogen element, R is a C1-C5 straight-chain alkyl group, a C3-C5 branched alkyl group, or a C1-C3 alkoxy group, and a and b satisfy a+b=4. Is an integer, provided that a and b are not 0.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2-1단계의 상기 반응기는 반응기 자켓(jacket), 진공펌프, 콘덴서(condenser) 및 리시버(receiver)가 설치되어 있을 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the reactor in step 2-1 may be equipped with a reactor jacket, a vacuum pump, a condenser, and a receiver.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2-1단계는 디플루오로인산리튬염 결정체 100 중량부에 대하여, 상기 정제용매 350 ~ 480 중량부 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 5 ~ 30 중량부로 사용할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, step 2-1 may be used in an amount of 350 to 480 parts by weight of the purification solvent and 5 to 30 parts by weight of the compound represented by Formula 1 based on 100 parts by weight of the lithium difluorophosphate salt crystal. have.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 정제용매는 알코올 수용액 및 알킬아세테이트를 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the purification solvent may include an aqueous alcohol solution and an alkyl acetate.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 정제용매는 알코올 수용액 및 알킬아세테이트를 1 : 1.5 ~ 2.5 중량비로 포함할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the purification solvent may include an aqueous alcohol solution and an alkyl acetate in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.5.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2-1단계의 정제 공정은 질소 분위기 및 23 ~ 30℃ 하에서 수행하고, 2-2단계의 상기 1차 진공 농축은 40 ~ 45℃ 및 25 ~ 50 torr 압력 하에서 수행하며, 2-3단계의 상기 2차 진공 농축은 30 ~ 40℃ 및 10 torr 이하의 압력 하에서 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the purification process of step 2-1 is carried out under a nitrogen atmosphere and 23 to 30° C., and the first vacuum concentration of step 2-2 is performed under a pressure of 40 to 45° C. and 25 to 50 torr. And, the second vacuum concentration in step 2-3 may be performed under a pressure of 30 to 40° C. and 10 torr or less.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2-4단계의 건조 공정은 로터리 증류건조기(rotary evaporator)를 이용하여 10 torr 이하의 진공 분위기 및 70 ~ 90℃ 하에서 수행할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the drying process of steps 2-4 may be performed under a vacuum atmosphere of 10 torr or less and 70 to 90°C using a rotary evaporator.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2-4단계의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 수율은 80.0% 이상, 바람직하게는 81.5% ~ 95.0%일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the yield of the recrystallized lithium difluorophosphate crystals in steps 2-4 may be 80.0% or more, preferably 81.5% to 95.0%.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2-4단계의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 하기 방정식 1의 순도 증가율을 만족할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the purity increase rate of Equation 1 below may be satisfied for the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals in steps 2-4.

[방정식 1][Equation 1]

3.0% ≤ (B-A)/A×100% ≤ 10.0%3.0% ≤ (B-A)/A×100% ≤ 10.0%

방정식 1에서 A는 1단계의 합성된 디플루오로인산리튬염 결정체의 순도(%)이고, B는2단계의 재결정된 디플루오로인삼리늄염 결정체의 순도(%)이다.In Equation 1, A is the purity (%) of the synthesized lithium difluorophosphate salt crystal in step 1, and B is the purity (%) of the recrystallized difluorophosphoric acid salt crystal in the second step.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체의 제조방법은 2단계의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 건조시키는 3단계;를 더 포함할 수도 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the method for preparing a lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention may further include a third step of drying the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal of the second stage.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조한 고순도의 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a high purity lithium difluorophosphate salt crystal prepared by the above manufacturing method and excellent in solubility.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고순도의 디플루오로인산리튬염 결정체를 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide the high-purity lithium difluorophosphate salt crystal as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte for a secondary battery.

또한, 본 발명의 목적은 디플루오로인산리튬염 결정체를 전해질로 포함하는 2차 전지용 비수계 전해액을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery comprising a lithium difluorophosphate salt crystal as an electrolyte.

본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조한 고순도의 디플루오로인산리튬염 결정체를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a high purity lithium difluorophosphate salt crystal prepared by the above manufacturing method.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체는 평균입자지름이 D10은 2.000 ~ 5.000㎛, D50은 15.000 ~ 20.000㎛ 및 D90은 55.000 ~ 75.000㎛을 만족할 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention has an average particle diameter of 2.000 to 5.000 μm for D 10 , 15.000 to 20.000 μm for D 50 , and 55.000 to 75.000 μm for D 90. have.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체는 결정체의 탭밀도는 0.8500 ~ 0.9200 g/cm3일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the crystals of the lithium difluorophosphate salt of the present invention may have a tap density of 0.8500 to 0.9200 g/cm 3 .

본 발명의 또 다른 목적은 상기 고순도의 디플루오로인산리튬염 결정체를 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide the high-purity lithium difluorophosphate salt crystal as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte for a secondary battery.

또한, 본 발명의 목적은 디플루오로인산리튬염 결정체를 전해질로 포함하는 2차 전지용 비수계 전해액을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery comprising a lithium difluorophosphate salt crystal as an electrolyte.

본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체 제조방법은 특정 반응물을 최적의 조성비로 도입하여 디플루오로인산리튬염 결정체를 높은 수율 및 고순도로 제조할 수 있으며, 제조된 디플루오로인산리튬염 결정체를 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 도입하여 안정성이 우수한 2차 전지용 비수계 전해액을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체 제조시, 정제 공정에서 특정 정제 용매를 사용하여 정제 및 재결정화시키면 특정 범위의 입자 크기 및 밀도 특성을 가지며, 이와 같이 재결정화된 디플루오로인산리툼염 결정체는 2차 전지 전해액에 대한 용해성이 우수하다.In the method for preparing a lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention, a lithium difluorophosphate salt crystal can be prepared in high yield and high purity by introducing a specific reactant at an optimum composition ratio, and the prepared lithium difluorophosphate salt crystal can be prepared. It is possible to provide a nonaqueous electrolyte for a secondary battery having excellent stability by introducing it as an electrolyte for a nonaqueous electrolyte for a secondary battery. In addition, when the lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention is prepared, purification and recrystallization using a specific purification solvent in the purification process has a specific range of particle size and density characteristics, and thus recrystallized lithium difluorophosphate salt The crystal is excellent in solubility in the secondary battery electrolyte.

이하 본 발명의 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법에 대하여 좀 더 구체적으로 설명을 한다.Hereinafter, a method for preparing a crystal of lithium difluorophosphate having excellent solubility according to the present invention with high purity will be described in more detail.

본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체는 디플루오로인산리튬염 결정체(LiPO2F2)를 합성하는 1단계; 및 상기 디플루오로인산리튬염 결정체를 정제시켜서 재결정시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.The lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention comprises a first step of synthesizing a lithium difluorophosphate salt crystal (LiPO 2 F 2 ); And a second step of purifying and recrystallizing the lithium difluorophosphate salt crystal.

상기 1단계는 불활성 가스 하에서, 하기 화학식 1로 표시되는 디할로포스페이트, 불소화제 및 비수성 용매를 혼합한 혼합액을 반응시켜서 하기 화학식 2로 표시되는 디플루오로 포스페이트를 합성하는 1-1단계; 리튬염, 물 및 비수성 용매의 혼합액에 상기 디플루오로 포스페이트를 적가 및 반응시킨 후, 비수성 용매를 증발시켜서 고체를 수득하는 1-2단계; 및 상기 고체를 비수성 용매에 용해시키고, 0 ~ 25℃ 하에서 재결정시킨 후, 필터링시켜서 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 1-3단계;를 포함하는 공정을 포함한다.The first step is a 1-1 step of synthesizing a difluoro phosphate represented by the following formula (2) by reacting a mixture of a dihalophosphate represented by the following formula (1), a fluorinating agent, and a non-aqueous solvent; 1-2 steps of adding and reacting the difluoro phosphate dropwise to a mixture of lithium salt, water and a non-aqueous solvent, and then evaporating the non-aqueous solvent to obtain a solid; And a step 1-3 of dissolving the solid in a non-aqueous solvent, recrystallization at 0 to 25°C, and filtering to obtain a lithium difluorophosphate crystal.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020095735601-pat00003
Figure 112020095735601-pat00003

화학식 1에서, 상기 X1 및 X2 각각은 독립적인 것으로서, -Cl, -Br 또는 -I이고, 바람직하게는 -Cl 또는 -Br, 더욱 바람직하게는 -Cl이다. 그리고, 화학식 1의 상기 R은 C1 ~ C10의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C10의 분쇄형 알킬기, C6 ~ C10의 사이클로알킬기 또는 C6 ~ C20의 아릴(aryl)기이며, 바람직하게는 C2 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기, 페닐기 또는 벤질기이다. In Formula 1, each of X 1 and X 2 is independent and is -Cl, -Br or -I, preferably -Cl or -Br, more preferably -Cl. In addition, the R in Formula 1 is a C 1 to C 10 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 10 pulverized alkyl group, a C 6 to C 10 cycloalkyl group, or a C 6 to C 20 aryl group, Preferably, they are a C 2 to C 5 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 5 pulverized alkyl group, a phenyl group or a benzyl group.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020095735601-pat00004
Figure 112020095735601-pat00004

화학식 2에서, 상기 R은 C1 ~ C10의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C10의 분쇄형 알킬기, C6 ~ C10의 사이클로알킬기 또는 C6 ~ C20의 아릴(aryl)기이며, 바람직하게는 C2 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기, 페닐기 또는 벤질기이다. 다만, 화학식 2의 R은 1-1단계에서 사용되는 화학식 1의 R과 동일하다.In Formula 2, R is a C 1 to C 10 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 10 pulverized alkyl group, a C 6 to C 10 cycloalkyl group, or a C 6 to C 20 aryl group, preferably Preferably, it is a C 2 to C 5 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 5 pulverized alkyl group, a phenyl group or a benzyl group. However, R in Formula 2 is the same as R in Formula 1 used in step 1-1.

1-1단계의 불활성 가스는 당업계에서 사용하는 일반적인 불활성 가스로서, 질소가스 등을 사용할 수 있다.The inert gas of step 1-1 is a general inert gas used in the art, and nitrogen gas or the like may be used.

1-1단계는 디할로포스페이트, 불소화제 및 비수성 용매를 혼합한 혼합액을 천천히 교반시키면서 반응온도인 40 ~ 150℃까지, 바람직하게는 45 ~ 120℃까지, 더욱 바람직하게는 50 ~ 80℃까지 약 10 ~ 20시간 정도에, 바람직하게는 15 ~ 20시간 정도에 걸쳐서 상승시킨 후, 상승시킨 반응온도에서 6 ~ 10시간 동안, 바람직하게는 6.5 ~ 9.0 시간 동안 반응시켜서 상기 디플로오로 포스페이트를 합성할 수 있다. 그리고, 반응을 수행한 용액(반응 생성물 포함)을 실온까지 낮추고 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 여과하여 디플로오로 포스페이트를 수득할 수 있다. 이때, 적정 반응온도까지 혼합액을 가열할 때, 온도 증가속도가 너무 빠르면 반응안정성이 떨어질 수 있는 바, 서서히 반응온도까지 혼합액의 온도를 상승시키는 것이 좋다. 그리고, 반응온도가 40℃ 미만이면 반응속도가 너무 낮아서 생산성이 떨어지고, 150℃를 초과하면 급격하게 반응이 일어나서 반응생성물이 다시 화학적으로 분해되는 문제가 발생할 수 있다.Step 1-1 is a reaction temperature of 40 to 150°C, preferably 45 to 120°C, and more preferably 50 to 80°C while slowly stirring the mixture of dihalophosphate, fluorinating agent and non-aqueous solvent. After raising about 10 to 20 hours, preferably over 15 to 20 hours, reacting at an elevated reaction temperature for 6 to 10 hours, preferably for 6.5 to 9.0 hours, to synthesize phosphate with the difluoro. can do. Then, the solution (including the reaction product) subjected to the reaction is lowered to room temperature and filtered by a general method used in the art to obtain phosphate with difluoro. At this time, when heating the mixed solution to an appropriate reaction temperature, if the temperature increase rate is too fast, the reaction stability may be deteriorated. Therefore, it is preferable to gradually increase the temperature of the mixed solution to the reaction temperature. In addition, when the reaction temperature is less than 40° C., the reaction rate is too low and thus productivity decreases, and when the reaction temperature exceeds 150° C., the reaction occurs rapidly and the reaction product is chemically decomposed again.

1-1단계의 반응에 대한 이해를 돕기 위한 구체적인 일례를 들면 하기 방정식 1과 같다.For a specific example to aid understanding of the reaction of step 1-1 is as shown in Equation 1 below.

[방정식 1][Equation 1]

RPO2Cl2 + 불소화제(불소화물) -> RPO2F2 + 염화물RPO 2 Cl 2 + fluorinating agent (fluoride) -> RPO 2 F 2 + chloride

1-1단계의 상기 혼합액은 디할로포스페이트 및 불소화제를 1 : 1.5 ~ 3.0 몰비로, 바람직하게는 1 : 2.0 ~ 3.0 몰비로, 더욱 바람직하게는 1 : 2.2 ~ 2.7 몰비로 포함할 수 있다. 이때, 불소화제의 몰비가 1.5 몰비 미만이면 상기 화학식 2로 표시되는 디플루오로 포스페이트 합성이 원할하지 않아서 최종적으로 디플루오로인산리튬염 결정체 수율이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 불소화제 함량이 3.0 몰비를 초과하는 것은 비경제적이고, 오히려 미반응 불소화제 성분으로 인해 불필요한 반응생성물이 생기고, 오히려 디플루오로 포스페이트 합성 양이 감소하는 문제가 있을 수 있다. The mixed solution of step 1-1 is The dihalophosphate and the fluorinating agent may be included in a molar ratio of 1: 1.5 to 3.0, preferably in a molar ratio of 1: 2.0 to 3.0, and more preferably in a molar ratio of 1: 2.2 to 2.7. At this time, if the molar ratio of the fluorinating agent is less than 1.5 molar ratio, the synthesis of the difluorophosphate represented by Chemical Formula 2 may be unsatisfactory, resulting in a problem that the yield of the crystals of the lithium difluorophosphate is lowered, and the content of the fluorinating agent is 3.0 molar ratio. Exceeding is uneconomical, rather, there may be a problem that unnecessary reaction products are generated due to the unreacted fluorinating agent component, and the amount of difluorophosphate synthesis is reduced.

그리고, 상기 불소화제로는 NH4F(ammonium floride), NaF, KF, CeF(cesium floride), 트리(C1 ~ C3 알킬)아민트리하이드로플루오라이드염 및 피리딘 수소 플루오라이드염 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 NH4F, NaF, 및 트리에틸아민트리하이드로플루오라이드염 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.And, the fluorinating agent is NH 4 F (ammonium floride), NaF, KF, CeF (cesium floride), tri (C 1 ~ C 3 alkyl) amine trihydrofluoride salt and pyridine hydrogen fluoride salt selected from a single species or 2 It may include more than one species, preferably NH 4 F, NaF, and may include a single species or two or more selected from the triethylamine trihydrofluoride salt.

1-1단계의 상기 비수성 용매는 고리형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 사이클릭 에스테르, 사슬형 에스테르, n-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, 이소-헵탄, 벤젠, 크실렌, 아세토 니트릴, 메틸에테르, 에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 테트라 하이드로 퓨란 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 1-1단계의 비수성 용매의 사용량은 혼합액 내 상기 디할로포스페이트의 농도가 7 ~ 9 g/ml가 되도록, 바람직하게는 7.5 ~ 8.5 g/mol의 농도가 되도록 사용하는 것이 좋다. 이때, 비수성 용매를 너무 적게 사용하거나, 많이 사용하여 디할로포스페이트의 농도가 7 ~ 9 g/ml를 벗어나면 디플루오로 포스페이트 합성 양이 감소하는 문제가 있을 수 있다. The non-aqueous solvent in step 1-1 is cyclic carbonate, chain carbonate, cyclic ester, chain ester, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, iso-heptane, benzene, xylene, acetonitrile, methyl ether , Ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and tetrahydrofuran. In addition, the amount of the non-aqueous solvent in step 1-1 is preferably used so that the concentration of the dihalophosphate in the mixture is 7 to 9 g/ml, preferably 7.5 to 8.5 g/mol. At this time, if the concentration of dihalophosphate exceeds 7 to 9 g/ml due to too little or too much use of the non-aqueous solvent, there may be a problem that the amount of difluorophosphate synthesis decreases.

다음으로, 1-2단계는 리튬염, 물 및 1-1단계의 반응생성물인 디플루오로 포스페이트를 반응시켜서 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조하는 단계로서, 이해를 돕기 위해 구체적인 일례를 들면, 하기 방정식 2와 같은 반응을 통해 반응생성물인 디플루오로인산리튬염 결정체를 형성시킬 수 있다.Next, step 1-2 is a step of reacting lithium salt, water, and difluoro phosphate, which is a reaction product of step 1-1, to prepare a lithium difluorophosphate salt crystal. The reaction product of lithium difluorophosphate salt crystals may be formed through a reaction as shown in Equation 2 below.

[방정식 2][Equation 2]

RPO2F2 + LiX + H2O → LiPO2F2 + HX + ROHRPO 2 F 2 + LiX + H 2 O → LiPO 2 F 2 + HX + ROH

1-2단계는 리튬염, 물 및 비수성 용매의 혼합액에 상기 디플루오로 포스페이트를 적가 및 반응시킨 후, 여과하여 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득한다. 그리고, 디플루오로 포스페이트를 적가시 별도의 희석용매를 사용하지 않으며, 반응열이 발생하므로, 천천히 적가를 수행하는 것이 바람직하다. In steps 1-2, the difluoro phosphate was added dropwise to a mixture of lithium salt, water, and a non-aqueous solvent and reacted, followed by filtration to obtain a lithium difluorophosphate salt crystal. In addition, when difluoro phosphate is added dropwise, a separate diluting solvent is not used and heat of reaction is generated, so it is preferable to slowly perform the dropwise addition.

1-2단계의 상기 혼합액은 리튬염 및 물을 1 : 0.10 ~ 0.65 몰비로, 바람직하게는 1 : 0.15 ~ 0.45 몰비로, 더욱 바람직하게는 1 : 0.20 ~ 0.35 몰비로 포함할 수 있다. 이때, 물의 몰비가 0.10 몰비 미만이면 LiPO2F2 합성 수율이 낮아지는 문제가 있을 수 있고, 0.65 몰비를 초과하더라도 LiPO2F2 합성 수율 증대가 없으며, 오히려 반응에 참여하여 불순물(impurity)이 발생하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 리튬염과 물을 사용하는 것이 좋다.The mixture of steps 1-2 may contain lithium salt and water in a molar ratio of 1: 0.10 to 0.65, preferably in a molar ratio of 1: 0.15 to 0.45, and more preferably in a molar ratio of 1: 0.20 to 0.35. At this time, if the molar ratio of water is less than 0.10 molar ratio , there may be a problem that the synthesis yield of LiPO 2 F 2 is lowered, and even if the molar ratio of water exceeds 0.65 molar ratio, there is no increase in the synthesis yield of LiPO 2 F 2 , but rather, impurities are generated by participating in the reaction. Since there may be a problem, it is recommended to use a lithium salt and water within the above range.

1-2단계에서 디플루오로 포스페이트의 적가량은 리튬염 100 중량부에 대하여, 230 ~ 350 중량부로, 바람직하게는 250 ~ 320 중량부, 더욱 바람직하게는 270 ~ 305 중량부인 것이 좋으며, 디플루오로 포스페이트 적가량이 상기 범위를 벗어나도록 적가하는 경우, LiPO2F2 합성 수율이 낮아질 수 있으므로 상기 범위 내로 디플루오로 포스페이트를 적가하는 것이 좋다.In step 1-2, the dropwise addition amount of difluoro phosphate is 230 to 350 parts by weight, preferably 250 to 320 parts by weight, more preferably 270 to 305 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lithium salt. When the dropwise addition amount of rho phosphate is outside the above range, since the yield of LiPO 2 F 2 synthesis may be lowered, it is preferable to add difluoro phosphate dropwise within the above range.

1-2단계에서 상기 혼합액의 비수성 용매는 1-1 단계의 비수성 용매와 동일한 것을 사용하거나 다른 것을 사용할 수 있으며, 1-2 단계의 비수성 용매로는 고리형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 사이클릭 에스테르, 사슬형 에스테르, n-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, 이소-헵탄, 벤젠, 크실렌, 아세토 니트릴, 메틸에테르, 에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 테트라 하이드로 퓨란 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.In step 1-2, the non-aqueous solvent of the mixed solution may be the same as or different from the non-aqueous solvent of step 1-1, and the non-aqueous solvent of step 1-2 is a cyclic carbonate, a chain carbonate, and Click ester, chain ester, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, iso-heptane, benzene, xylene, acetonitrile, methyl ether, ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether , Diethylene glycol dimethyl ether and tetrahydrofuran may be used alone or two or more selected from.

그리고, 1-2단계의 비수성 용매의 사용량은 적가되는 디플루오로 포스페이트 1g 당 3.5 ~ 5 ml로, 바람직하게는 디플루오로 포스페이트 1g 당 3.8 ~ 4.6 ml로, 더욱 바람직하게는 디플루오로 포스페이트 1g 당 3.8 ~ 4.4 ml 정도가 되도록 사용하는 것이 좋다.And, the amount of the non-aqueous solvent used in step 1-2 is 3.5 to 5 ml per 1 g of difluoro phosphate to be added dropwise, preferably 3.8 to 4.6 ml per 1 g of difluoro phosphate, and more preferably difluoro phosphate. It is recommended to use 3.8 ~ 4.4 ml per 1g.

1-2단계에서 혼합액을 교반시키면서 디플루오로 포스페이트를 적가시킨 후 50 ~ 70℃, 바람직하게는 50 ~ 60℃에서 3 ~ 8시간 동안, 바람직하게는 4 ~ 6.5 시간 동안 지속적으로 교반 및 반응을 수행하여 반응생성물인 디플루오로인산리튬염 결정체를 얻을 수 있다. 그리고, 반응이 완료되면, 반응생성물을 포함하는 반응용액을 감압하여 비수성 용매를 증발시켜서 고체를 수득할 수 있다.After adding difluorophosphate dropwise while stirring the mixture in step 1-2, stirring and reaction were continuously performed at 50 to 70°C, preferably 50 to 60°C for 3 to 8 hours, preferably for 4 to 6.5 hours. Thus, a reaction product of lithium difluorophosphate salt crystals can be obtained. And, when the reaction is complete, the reaction solution containing the reaction product is decompressed to evaporate the non-aqueous solvent to obtain a solid.

1-3단계는 상기 고체로부터 미반응 불순물, 불순물 등을 세척시키는 단계로서, 1-2단계의 고체를 비수성 용매에 용해시킨 다음, 25 ~ 0℃ 하에서 재결정시킨 후, 필터링시켜서 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 공정이다. 이때, 비수성 용매는 상기 1-1단계 및/또는 1-2단계의 비수성 용매와 동일하다.Step 1-3 is a step of washing unreacted impurities, impurities, etc. from the solid. After dissolving the solid of step 1-2 in a non-aqueous solvent, recrystallization at 25 to 0°C, filtering is performed to obtain difluorophosphoric acid. This is a step of obtaining a lithium salt crystal. In this case, the non-aqueous solvent is the same as the non-aqueous solvent of the step 1-1 and/or the step 1-2.

앞서 설명한 1-1 단계 ~ 1-3단계를 수행하여 수득한 디플루오로인산리튬염 결정체는 수율 82 ~ 92 % 및 순도 95 ~ 98%일 수 있으며, 바람직하게는 수율 85.0 ~ 92.0% 및 순도 95.20 ~ 98.00%일 수 있다.The lithium difluorophosphate salt crystal obtained by performing steps 1-1 to 1-3 described above may have a yield of 82 to 92% and a purity of 95 to 98%, preferably, a yield of 85.0 to 92.0% and a purity of 95.20 Can be ~ 98.00%.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 2단계는 상기 1단계에서 제조한 디플루오로인산리튬염 결정체를 정제시켜서 재결정시키는 2단계;를 수행하는 공정이다.In the manufacturing method of the present invention, the second step is a step of purifying and recrystallizing the lithium difluorophosphate salt crystal prepared in the first step.

상기 2단계는 반응기에 디플루오로인산리튬염 결정체, 정제용매 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 투입 및 교반하여 정제 공정을 수행하는 2-1단계; 정제된 반응물을 1차 진공 농축시키는 2-2단계; 1차 진공 농축물을 2차 진공 농축시키는 2-3단계; 및 2차 진공 농축물을 건조 공정을 수행한 후, 냉각시켜서 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 2-4단계;를 수행할 수 있다.The second step is a 2-1 step of performing a purification process by introducing and stirring a lithium difluorophosphate salt crystal, a purification solvent, and a compound represented by the following formula (3) into a reactor; 2-2 step of first concentrating the purified reaction product in vacuum; 2-3 steps of concentrating the first vacuum concentrate in a second vacuum; And 2-4 steps of obtaining recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals by cooling the second vacuum concentrate after performing a drying process.

[화학식 3][Formula 3]

Si(X)aRb Si(X) a R b

화학식 3의 상기 X는 할로겐 원소이고, 바람직하게는 -F 또는 -Cl이고, 더욱 바람직하게는 -Cl이다.X in Formula 3 is a halogen element, preferably -F or -Cl, more preferably -Cl.

그리고, 화학식 1의 상기 R은 C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기 또는 C1 ~ C3의 알콕시기이며, 바람직하게는 R은 C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기 또는 C1 ~ C3의 알콕시기이고, 더욱 바람직하게는 바람직하게는 R은 C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기이다. 그리고, 화학식 3의 상기 a 및 b는 a+b=4를 만족하는 정수이고, 단, a 및 b는 0이 아니다.In addition, the R in Formula 1 is a C 1 to C 5 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 5 pulverized alkyl group or a C 1 to C 3 alkoxy group, and preferably R is a C 1 to C 5 -chain alkyl group, C 3 ~ C 5 alkyl group or grinding of C 1 ~ C 3 alkoxy group, more preferably a preferably R is a straight-chain alkyl group of C 1 ~ C 3. In addition, a and b in Formula 3 are integers satisfying a+b=4, provided that a and b are not 0.

2단계의 상기 반응기는 반응기 자켓(jacket), 진공펌프(vaccum pump), 콘덴서(condenser), 스크러버(scrubber) 및/또는 리시버(receiver)가 설치되어 있을 수 있다.The reactor of the second stage may be equipped with a reactor jacket, a vacuum pump, a condenser, a scrubber, and/or a receiver.

상기 2-1 단계의 정제 용매는 알코올 수용액 및 알킬아세테이트를 혼합하여 사용하며, 알킬아세테이트를 혼합 사용함으로써, 알코올 수용액 단독으로 사용할 때 보다 정제 용매 사용량을 줄이면서 알킬아세테이트 사용량 조절을 통해 재결정화된 디플로오로인산리튬염 결정체의 입자 크기를 조절 및 특정 크기 범위의 디플로오로인산리튬염 결정체를 높은 수율로 수득할 수 있다.The purification solvent of step 2-1 is a mixture of an aqueous alcohol solution and an alkyl acetate, and by mixing an alkyl acetate, the amount of the purification solvent is reduced compared to when the aqueous alcohol solution is used alone, and the recrystallized diffle is adjusted through the adjustment of the amount of alkyl acetate. The particle size of the lithium urophosphate salt crystal can be controlled and a lithium difluorophosphate salt crystal having a specific size range can be obtained in a high yield.

그리고, 상기 정제 용매는 알코올 수용액 및 알킬아세테이트를 1 : 1.5 ~ 2.5 중량비로, 바람직하게는 1 : 1.8 ~ 2.5 중량비로, 더욱 바람직하게는 1 : 1.8 ~ 2.3 중량비로 포함할 수 있다. 이때, 정제 용매 내 알킬아세테이트 사용량이 1.5 중량비 미만이면 재결정화된 디플로오로인산리튬염의 결정체의 평균 크기(D50)가 너무 작아져서 제조하고자 하는 적정 크기 범위의 결정체를 높은 수율로 수득하지 못할 수 있고, 탭 밀도가 감소하며, 알킬아세테이트 사용량이 2.5 중량비를 초과하면 수득된 디플루오로인산리튬염의 순도가 오히려 낮아지는 문제 및 탭 밀도가 너무 높은 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.In addition, the purification solvent may include an aqueous alcohol solution and an alkyl acetate in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.5, preferably in a weight ratio of 1: 1.8 to 2.5, and more preferably in a weight ratio of 1: 1.8 to 2.3. At this time, if the amount of alkyl acetate used in the purification solvent is less than 1.5 weight ratio, the average size (D 50 ) of the crystals of the recrystallized lithium difluorophosphate salt becomes too small, so that crystals of the appropriate size range to be prepared may not be obtained in high yield. In addition, the tap density decreases, and if the amount of alkyl acetate exceeds 2.5 weight ratio, there may be a problem in that the purity of the obtained lithium difluorophosphate salt is rather low, and the tap density may be too high, so it is preferable to use it within the above range.

그리고, 정제 용매의 사용량은 1단계에서 수득한 디플루오로인산리튬염 결정체 100 중량부에 대하여, 상기 정제 용매를 350 ~ 480 중량부로, 바람직하게는 380 ~ 460 중량부를, 더욱 바람직하게는 385 ~ 450 중량부를 사용할 수 있다. 이때, 정제용매의 사용량이 350 중량부 미만이면 용해도가 떨어져 정제가 저하되는 문제 및 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 평균입자가 커지는 문제가 있을 수 있고, 480 중량부를 초과하여 사용하면 생산원가가 증가하여 경제성이 저하되는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.And, the amount of the purification solvent is 350 to 480 parts by weight, preferably 380 to 460 parts by weight, more preferably 385 to 460 parts by weight of the purification solvent, based on 100 parts by weight of the lithium difluorophosphate salt crystal obtained in step 1. 450 parts by weight may be used. At this time, if the amount of the purification solvent is less than 350 parts by weight, there may be a problem that the solubility decreases and the tablet decreases, and the average particle size of the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals increases. Since there may be a problem of lowering economic efficiency due to an increase in cost, it is recommended to use it within the above range.

그리고, 정제용매 성분 중 상기 알코올 수용액은 탄소수 2 ~ 4의 알코올 수용액을, 바람직하게는 탄소수 2 ~ 4의 알코올 수용액을, 더욱 바람직하게는 99.5% ~ 99.8% 농도의 에탄올 수용액을 사용할 수 있다. In addition, the aqueous alcohol solution of the purification solvent component may be an aqueous alcohol solution having 2 to 4 carbon atoms, preferably an aqueous alcohol solution having 2 to 4 carbon atoms, and more preferably an aqueous ethanol solution having a concentration of 99.5% to 99.8%.

또한, 상기 2-1 단계의 상기 알킬아세테이트는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트 및 프로필아세테이트 중에서 선택된 1종 이상으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 메틸아세테이트 및 에틸아세테이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 에틸아세테이트를 포함할 수 있다.In addition, the alkyl acetate of step 2-1 may include at least one selected from methyl acetate, ethyl acetate and propyl acetate, and preferably at least one selected from methyl acetate and ethyl acetate, More preferably, it may contain ethyl acetate.

상기 2-1 단계의 화학식 3으로 표시되는 화합물은 상기 정제용매와 함께 사용시, 정제용매 단독으로 사용하는 경우 보다 더 온화한 조건에서 2차 진공 농축 공정을 수행해도, 재결정화된 디플루오로인산리튬염을 동등 내지 높은 수율 및/또는 순도로 수득할 수 있으며, 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 평균입경이 작게 재결화되도록 하여 결정체의 2차전지의 비수계 전해액에 대한 용해성을 증대시키는 역할을 한다. When the compound represented by Formula 3 in step 2-1 is used with the purification solvent, recrystallized lithium difluorophosphate salt is performed even when the second vacuum concentration process is performed under milder conditions than when the purification solvent is used alone. Can be obtained in an equivalent to high yield and/or purity, and the recrystallized lithium difluorophosphate crystal has a small average particle diameter to recrystallize, thereby increasing the solubility of the crystal in the non-aqueous electrolyte solution of the secondary battery. Do it.

그리고, 화학식 3으로 표시되는 화합물의 사용량은 1단계에서 수득한 디플루오로인산리튬염 결정체 100 중량부에 대하여, 5 ~ 30 중량부로, 바람직하게는 5 ~ 20 중량부를, 더욱 바람직하게는 5 ~ 15 중량부를 사용할 수 있다. 이때, 화학식 3으로 표시되는 화합물 사용량이 5 중량부 미만이면, 그 사용량이 적어서 이의 혼합 사용으로 인한 정제용매 사용량 감소 효과가 없어서 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 수율 감소 효과가 미비한 문제가 있을 수 있고, 30 중량부를 초과 사용하면, 정제 공정 중 잔류하는 화학식 3으로 표시되는 화합물의 존재로 인해, 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 순도가 오히려 낮아지는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.And, the amount of the compound represented by Formula 3 is 5 to 30 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight, more preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lithium difluorophosphate salt crystal obtained in step 1. 15 parts by weight may be used. At this time, if the amount of the compound represented by Formula 3 is less than 5 parts by weight, the amount of the compound is small and there is no effect of reducing the amount of the purified solvent due to the mixed use thereof, so that the effect of reducing the yield of the recrystallized lithium difluorophosphate crystal is insufficient. If it is used in excess of 30 parts by weight, due to the presence of the compound represented by Formula 3 remaining during the purification process, the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal Since there may be a problem that the purity is rather lowered, it is recommended to use it within the above range.

또한, 상기 2-1 단계의 정제 공정은 질소 분위기 및 23 ~ 30℃ 하에서 수행하는 것이, 바람직하게는 질소 분위기 및 23 ~ 27℃ 하에서 수행하는 것이 좋다.In addition, the purification process of step 2-1 is preferably performed under a nitrogen atmosphere and 23 to 30°C, preferably under a nitrogen atmosphere and 23 to 27°C.

다음으로, 상기 2-2단계는 2-1단계에서 정제 공정을 수행한 반응물을 1차적으로 진공 농축시키는 공정으로서, 1차 진공 농축은 40 ~ 45℃로 반응기 내부 온도를 상승시킨 후, 25 ~ 50 torr, 바람직하게는 30 ~ 45 torr, 더욱 바람직하게는 35 ~ 42 torr 압력을 유지하면서 진공 농축을 실시할 수 있으며, 반응기로부터 증류된 알코올 증기가 콘덴서에서 응축되어 리시버에 액체가 수거 되지 않을 때까지 수행할 수 있다. 이때, 1차 진공 농축을 40℃ 미만에서 수행시 용매가 증류되지 않아 생산성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 45℃를 초과하는 온도에서 수행하면 결정이 석출되어 2차 건조기로 이동이 불가능한 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 1차 진공 농축 압력이 25 torr 미만이면 펌프로 용매가 넘어가는 문제가 있을 수 있고, 50 torr를 초과하면 시간이 증가하여 생산성이 저하 및 순도가 감소되는 문제가 있을 수 있다.Next, the step 2-2 is a process of first vacuum concentrating the reactant subjected to the purification process in step 2-1, and the first vacuum concentration increases the temperature inside the reactor to 40 ~ 45 ℃, and then 25 ~ When vacuum concentration can be performed while maintaining a pressure of 50 torr, preferably 30 to 45 torr, more preferably 35 to 42 torr, and the alcohol vapor distilled from the reactor is condensed in the condenser and the liquid is not collected in the receiver You can perform up to. At this time, when the first vacuum concentration is performed at less than 40°C, there may be a problem that the solvent is not distilled, resulting in a decrease in productivity. Can occur. In addition, when the primary vacuum concentration pressure is less than 25 torr, there may be a problem in that the solvent passes to the pump, and when it exceeds 50 torr, there may be a problem that the time increases, resulting in a decrease in productivity and a decrease in purity.

다음으로, 2-3단계는 1차 진공 농축물을 2차적으로 진공 농축시키는 공정으로서, 30 ~ 40℃ 및 10 torr 이하의 압력 하에서 수행하는 것이, 바람직하게는 30 ~ 40℃ 및 5 torr 이하의 압력 하에서 수행하는 것이 좋다. 2-3단계는 적정 양의 진공 농축물이 발생하면 질소로 진공을 파기시켜서 2차 진공 농축 공정을 종결시키면 된다. 이때, 2차 진공 농축 압력이 10 torr를 초과하면 농축 시간이 증가하여 생산성이 저하하는 문제 및 정제물의 순도가 낮은 문제가 있을 수 있다.Next, step 2-3 is a process of secondary vacuum concentrating the first vacuum concentrate, and is performed under a pressure of 30 to 40°C and 10 torr or less, preferably 30 to 40°C and 5 torr or less. It is better to do it under pressure. In steps 2-3, when an appropriate amount of vacuum concentrate is generated, the vacuum is removed with nitrogen to terminate the second vacuum concentration process. At this time, when the secondary vacuum concentration pressure exceeds 10 torr, there may be a problem of lowering productivity due to an increase in concentration time and a problem of low purity of the purified product.

다음으로, 2-4단계에서 2차 진공 농축물을 건조시키는데, 이때 건조는 당업계에서 사용하는 일반적인 건조방법을 이용하여 수행할 수 있으며, 바람직한 일구현예를 들면, 로터리 증류건조기(rotary evaporator)를 이용하여 2 torr 이하의 진공 분위기 및 70 ~ 90℃ 하에서, 바람직하게는 10 torr 이하의 진공 분위기 및 80 ~ 90℃ 하에서 10 ~ 14시간 정도 로터리 건조를 수행하는 것이 좋다.Next, the second vacuum concentrate is dried in step 2-4, where drying can be performed using a general drying method used in the art, and a preferred embodiment is, for example, a rotary evaporator. It is good to perform rotary drying in a vacuum atmosphere of 2 torr or less and 70 to 90° C., preferably in a vacuum atmosphere of 10 torr or less and 80 to 90° C. by using the rotary drying for about 10 to 14 hours.

건조 공정이 완료되면 건조물을 25℃ 이하로 냉각시켜서 최종적으로 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득할 수 있다.When the drying process is completed, the dried product is cooled to 25° C. or less, and finally recrystallized lithium difluorophosphate crystals can be obtained.

이렇게 방법 1의 1단계 및 2단계 공정을 수행하여 제조한 본 발명의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체는 수율이 80.0% 이상, 바람직하게는 81.5 ~ 95%, 더욱 바람직하게는 수율이 82.5 ~ 95.0%일 수 있다.Thus, the recrystallized lithium difluorophosphate crystal of the present invention prepared by performing the first and second steps of Method 1 has a yield of 80.0% or more, preferably 81.5 to 95%, and more preferably 82.5. It may be ~ 95.0%.

그리고, 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체는 순도가 하기 방정식 3을 만족할 수 있다.In addition, the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal may have a purity satisfying Equation 3 below.

[방정식 3][Equation 3]

3.0% ≤(B-A)/A×100% ≤ 10.0%, 바람직하게는 3.5% ≤ (B-A)/A×100% ≤ 8.0%, 더욱 바람직하게는 3.7% ≤ (B-A)/A×100% ≤ 7.0%3.0%≦(BA)/A×100%≦10.0%, preferably 3.5%≦(BA)/A×100%≦8.0%, more preferably 3.7%≦(BA)/A×100%≦7.0 %

상기 방정식 3에서 A는 1단계의 합성된 디플루오로인산리튬염 결정체의 순도(%)이고, B는 2단계의 재결정된 디플루오로인삼리늄염 결정체의 순도(%)이다.In Equation 3, A is the purity (%) of the synthesized lithium difluorophosphate salt crystal in step 1, and B is the purity (%) of the recrystallized difluorophosphoric acid salt crystal in the second step.

그리고, 본 발명의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체는 평균입자지름이 D10은 2.000 ~ 5.000㎛, D50은 15.000 ~ 20.000㎛ 및 D90은 55.000 ~ 75.000㎛을 만족하며, 바람직하게는 평균입자지름이 D10은 2.250 ~ 4.850㎛, D50은 16.000 ~ 19.500㎛ 및 D90은 56.500 ~ 74.500㎛을 만족하고, 더욱 바람직하게는 평균입자지름이 D10은 2.350 ~ 4.750㎛, D50은 17.000 ~ 19.000㎛ 및 D90은 57.500 ~ 72.500㎛을 만족할 수 있다.Further, the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention has an average particle diameter of D 10 of 2.000 to 5.000 µm, D 50 of 15.000 to 20.000 µm and D 90 of 55.000 to 75.000 µm, preferably The average particle diameter of D 10 is 2.250 to 4.850 μm, D 50 is 16.000 to 19.500 μm and D 90 is 56.500 to 74.500 μm, and more preferably, the average particle diameter of D 10 is 2.350 to 4.750 μm, and D 50 is 17.000 ~ 19.000㎛ and D 90 may satisfy 57.500 ~ 72.500㎛.

또한, 본 발명의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체는 탭 밀도는 0.8500 ~ 0.9200 g/cm3일 수 있고, 바람직하게는 탭 밀도는 0.8650 ~ 0.9000 g/cm3일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 탭 밀도는 0.8750 ~ 0.8950 g/cm3일 수 있다.In addition, the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention may have a tap density of 0.8500 to 0.9200 g/cm 3 , preferably a tap density of 0.8650 to 0.9000 g/cm 3 , and more preferably The tap density may be 0.8750 to 0.8950 g/cm 3 .

이러한 방법으로 제조한 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체는 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 예를 들면, 클로로에틸렌 폴리머의 안정화제, 반응 윤활유의 촉매, 칫솔의 살균제 및 목재의 보존제 등으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체는 2차 전지용 비수계 전해액에 대한 용해성이 우수한 바, 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 사용하기 적합하다.The lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention prepared in this way can be used for various purposes, for example, it can be used as a stabilizer for a chloroethylene polymer, a catalyst for a reaction lubricant, a disinfectant for a toothbrush, a preservative for wood, etc. And, preferably, it can be used as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery, and more preferably, the lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention has excellent solubility in a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery. It is suitable for use as an electrolyte for aqueous electrolytic solutions.

이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예에 의해 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석해서는 안되며, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it should not be interpreted to limit the scope of the present invention by the following examples, and the following examples are intended to aid understanding of the present invention.

[실시예] [Example]

실시예1 : 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 제조Example 1: Preparation of recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals

(1) 디플루오로인산리튬염 결정체(LiPO2F2)을 합성(1단계)(1) Synthesis of lithium difluorophosphate salt crystal (LiPO 2 F 2 ) (step 1)

건조된 반응기에서 질소 보호 하에 하기 화학식 1-1로 표시되는 디할로포스페이트 38.2g(0.2mol), NH4F 18.52g(0.5mol) 불화 암모늄, 테트라 에틸렌 글리콜 디메틸에테르(0.66g, 0.003mol)을 비수성 용매인 아세토 니트릴 300 ml에 첨가하고, 반응기의 온도를 20시간 동안 약 55℃까지 천천히 상승시킨 다음, 약 55℃에서 교반시켜서 8 시간 동안 반응을 수행하였다. In a dried reactor under nitrogen protection, dihalophosphate 38.2 g (0.2 mol) represented by the following formula 1-1, NH 4 F 18.52 g (0.5 mol) ammonium fluoride, tetraethylene glycol dimethyl ether (0.66 g, 0.003 mol) It was added to 300 ml of acetonitrile, which is a non-aqueous solvent, and the temperature of the reactor was slowly increased to about 55°C for 20 hours, and then stirred at about 55°C to perform the reaction for 8 hours.

반응 완료 후, 반응기의 온도를 실온으로 낮추고 여과하여 증류시켜서 하기 화학식 2-1로 표시되는 디플루오로 포스페이트 24.3g을 수득하였다.After completion of the reaction, the temperature of the reactor was lowered to room temperature, filtered and distilled to obtain 24.3 g of difluoro phosphate represented by the following formula (2-1).

다음으로, 건조한 다른 반응 용기에서, 질소 분위기 하에 염화리튬 8.48g(0.2mol), 물 0.9g(0.05mol) 및 아세토 니트릴 100 ml를 혼합하여 혼합액을 제조한 후, 상기 혼합액을 교반시키면서 상기 화학식 2-1로 표시되는 디플루오로 포스페이트를 적가하였다. 이때 적가된 디플루오로 포스페이트 양은 24.3g이다. 그리고, 55℃에서 5시간 동안 천천히 교반 및 반응시킨 후, 감압하여 용매를 증발시켜서 고체인 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하였다. Next, in another dry reaction vessel, lithium chloride 8.48 g (0.2 mol), water 0.9 g (0.05 mol), and 100 ml of acetonitrile were mixed to prepare a mixture, and then the above formula (2) while stirring the mixture was stirred. Difluoro phosphate represented by -1 was added dropwise. At this time, the amount of difluoro phosphate added dropwise was 24.3 g. Then, after slowly stirring and reacting at 55° C. for 5 hours, the solvent was evaporated under reduced pressure to obtain a solid lithium difluorophosphate salt crystal.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112020095735601-pat00005
Figure 112020095735601-pat00005

화학식 1-1에서, 상기 X1 및 X2은 -Cl이고, 상기 R은 C3의 직쇄형 알킬기이다. In Formula 1-1, X 1 and X 2 are -Cl, and R is a C 3 linear alkyl group.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112020095735601-pat00006
Figure 112020095735601-pat00006

화학식2-1에서, 상기 R은 C3의 직쇄형 알킬기이다.In Formula 2-1, R is a C 3 linear alkyl group.

(2) 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 제조(2단계)(2) Preparation of recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal (step 2)

반응기 자켓, 진공펌프, 콘덴서, 스크러버 및/또는 리시버 등이 설치되어 있는 반응기 내부에 상기 디플루오로인산리튬염 결정체 100 중량부 및 정제 용매 420 중량부 및 하기 화학식 3-1로 표시되는 화합물 8.5 중량부를 투입 및 교반하고, 반응기 온도를 24℃ ~ 25℃를 유지시켰으며, 부생된 플루오르화 리튬을 탈 여과 분리하였다.100 parts by weight of the lithium difluorophosphate salt crystal and 420 parts by weight of a purification solvent and 8.5 parts by weight of a compound represented by the following formula 3-1 in the reactor in which the reactor jacket, vacuum pump, condenser, scrubber and/or receiver, etc. are installed Part was added and stirred, and the reactor temperature was maintained at 24° C. to 25° C., and lithium fluoride produced by-product was separated by filtration.

이때, 상기 정제 용매는 99.5% ~ 99.8% 농도의 에탄올 수용액 및 에틸아세테이트를 1 : 2.1 중량비로 포함한다.In this case, the purification solvent includes an aqueous ethanol solution of 99.5% ~ 99.8% concentration and ethyl acetate in a 1:2.1 weight ratio.

[화학식 3-1][Chemical Formula 3-1]

Si(X)aRb Si(X) a R b

화학식 3-1에서, X는 -Cl이고, R은 메틸기이며, a 및 b는 2이다.In Formula 3-1, X is -Cl, R is a methyl group, and a and b are 2.

다음으로, 반응기 자켓에 온수를 투입하여, 반응기 내부 온도 43 ~ 44℃를 유지시키면서 진공펌프를 작동하여 반응기 내부의 초기 압력 약 28 torr를 유지시키면서 1차 진공농축을 수행하였다. 1차 진공농축은 반응기로부터 증류된 알코올 증기가 콘덴서에서 응축되어 리시버에 액체가 수거되지 않을 때까지 수행하였다.Next, hot water was added to the reactor jacket, and the vacuum pump was operated while maintaining the internal temperature of the reactor at 43 to 44°C, and the first vacuum concentration was performed while maintaining an initial pressure of about 28 torr inside the reactor. The first vacuum concentration was performed until the alcohol vapor distilled from the reactor was condensed in the condenser so that no liquid was collected in the receiver.

다음으로, 내부 온도 43℃ ~ 44℃를 유지시키면서 압력을 1 torr로 감압시켜서 1차 진공농축시킨 진공농축물을 잔존한 알코올 수용액이 콘덴서에서 응축되어 리시버에 액체가 발생하지 않을 때까지 2차 진공농축을 수행하였다.Next, while maintaining the internal temperature of 43℃ ~ 44℃, the pressure was reduced to 1 torr, and the remaining alcohol aqueous solution of the vacuum concentrate was concentrated in the condenser and the second vacuum was performed until no liquid was generated in the receiver. Concentration was carried out.

다음으로, 로터리 증류건조기(rotary evaporator)를 이용하여 1 torr 진공도를 가진 펌프로 증류하면서 및 85℃ 하에서 12시간 동안 완전 건조시킨 다음, 건조물을 25℃로 냉각시켜서 최종적으로 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하였다(수율 87.0%, 순도 99.93%).Next, difluorophosphoric acid was finally recrystallized by distilling with a pump having a vacuum degree of 1 torr using a rotary evaporator and completely dried for 12 hours at 85°C, and then cooled to 25°C. A lithium salt crystal was obtained (yield 87.0%, purity 99.93%).

실시예 2 ~ 실시예 9 및 비교예 1 ~ 비교예 9Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 9

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조하되, 하기 표 1과 같이 성분의 사용량을 달리하여 실시예 2 ~ 실시예 9 및 비교예 1 ~ 비교예 9를 각각 실시하였다. 그리고, 결정화된 LiPO2F2 합성(1단계) 및 재결정화된 LiPO2F2 결정체(2단계)를 하기 수학식 1에 의거하여 순도 증가율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.A recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal was prepared in the same manner as in Example 1, but Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 9 were each prepared by varying the amount of components used as shown in Table 1 below. Implemented. In addition, the crystallized LiPO 2 F 2 synthesis (step 1) and the recrystallized LiPO 2 F 2 crystals (step 2) were measured for the increase in purity based on Equation 1 below, and are shown in Table 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

상대 순도 증감율 = {(재결정화된 LiPO2F2 결정체의 순도(%)-재결정화 공정을 수행하지 않은 결정화된 LiPO2F2 결정체 순도(%)) / (재결정화 공정을 수행하지 않은 결정화된 LiPO2F2 결정체 순도(%))} × 100%Relative purity increase/decrease = ((purity of recrystallized LiPO 2 F 2 crystals (%)-crystallized LiPO 2 F 2 crystal purity without recrystallization (%)) / (crystallized crystallization without recrystallization LiPO 2 F 2 crystal purity (%))} × 100%

구분division 결정화된 LiPO2F2 합성(1단계)Synthesis of Crystallized LiPO 2 F 2 (Step 1) 재결정화된 LiPO2F2 결정체 제조(2단계-정제공정)Preparation of recrystallized LiPO 2 F 2 crystals (2nd step-purification process) 1-1단계Step 1-1 1-2단계Step 1-2 (1)(One) 불소화제Fluorinating agent (2)(2) (3)
(중량부)
(3)
(Part by weight)
1단계의
LiPO2F2
(중량부)
Stage 1
LiPO 2 F 2
(Part by weight)
정제용매
(중량부)
Purification solvent
(Part by weight)
화학식
3-1
(중량부)
Chemical formula
3-1
(Part by weight)
실시예1Example 1 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 420420 8.58.5 실시예2Example 2 1 : 2.01: 2.0 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 420420 8.58.5 실시예3Example 3 1 : 2.851: 2.85 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 420420 8.58.5 실시예4Example 4 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.151:0.15 287 287 100100 420420 8.58.5 실시예5Example 5 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.451:0.45 287 287 100100 420420 8.58.5 실시예6Example 6 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 250250 100100 420420 8.58.5 실시예7Example 7 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 320320 100100 420420 8.58.5 실시예8Example 8 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 380380 8.58.5 실시예9Example 9 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 450450 8.58.5 비교예1Comparative Example 1 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 -- -- -- 비교예2Comparative Example 2 1 : 1.31: 1.3 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 420420 8.58.5 비교예3Comparative Example 3 1 : 3.21: 3.2 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 420420 8.58.5 비교예4Comparative Example 4 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.091:0.09 287 287 100100 420420 8.58.5 비교예5Comparative Example 5 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.681:0.68 287 287 100100 420420 8.58.5 비교예6Comparative Example 6 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 225 225 100100 420420 8.58.5 비교예7Comparative Example 7 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 360 360 100100 420420 8.58.5 비교예8Comparative Example 8 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 337337 8.58.5 비교예9Comparative Example 9 1 : 2.5 1: 2.5 NH4FNH 4 F 1:0.251:0.25 287 287 100100 502502 8.58.5 (1) : 디할로포스페이트 및 불소화제 몰비
(2) : 리튬염 및 물의 몰비
(3) : 리튬염 100 중량부 당 디플루오로 포스페이트 적가량
(1): Molar ratio of dihalophosphate and fluorinating agent
(2): Molar ratio of lithium salt and water
(3): Dropwise amount of difluoro phosphate per 100 parts by weight of lithium salt

구분division 결정화된 LiPO2F2(1단계)Crystallized LiPO 2 F 2 (Step 1) 재결정화된 LiPO2F2 결정체(2단계)Recrystallized LiPO 2 F 2 Crystals (Step 2) 상대순도
증감율(%)
Relative purity
Increase/decrease rate (%)
수율(%)yield(%) 순도(%)water(%) 수율(%)yield(%) 순도(%)water(%) 비교예1Comparative Example 1 90.290.2 96.196.1 -- -- -- 실시예1Example 1 90.290.2 96.196.1 87.087.0 99.9399.93 3.993.99 실시예2Example 2 84.384.3 94.594.5 82.182.1 99.1499.14 4.914.91 실시예3Example 3 89.389.3 95.495.4 86.786.7 99.7199.71 4.524.52 실시예4Example 4 88.988.9 96.096.0 86.586.5 99.7099.70 3.853.85 실시예5Example 5 90.390.3 95.895.8 87.487.4 99.8299.82 4.204.20 실시예6Example 6 89.789.7 95.695.6 86.486.4 99.7899.78 4.374.37 실시예7Example 7 88.188.1 94.994.9 86.186.1 99.9299.92 5.295.29 실시예8Example 8 90.290.2 96.296.2 87.287.2 99.8599.85 3.793.79 실시예9Example 9 90.290.2 96.396.3 86.086.0 99.9499.94 3.783.78 비교예2Comparative Example 2 75.075.0 93.593.5 71.971.9 98.9998.99 -- 비교예3Comparative Example 3 89.489.4 92.992.9 85.885.8 98.0298.02 -- 비교예4Comparative Example 4 81.081.0 94.094.0 75.675.6 99.1199.11 -- 비교예5Comparative Example 5 88.488.4 91.191.1 84.784.7 96.9696.96 -- 비교예6Comparative Example 6 82.682.6 95.395.3 78.878.8 99.7999.79 -- 비교예7Comparative Example 7 84.284.2 95.295.2 79.779.7 99.8599.85 -- 비교예8Comparative Example 8 90.290.2 96.196.1 87.587.5 98.0298.02 -- 비교예9Comparative Example 9 90.290.2 96.396.3 86.186.1 99.9399.93 --

상기 표 2의 수율 및 순도를 보면, 실시예 1 ~ 9의 경우, 결정화된 LiPO2F2(1단계)의 수율은 84% 이상 및 순도 95% 이상을 가지며, 재결정화된 LiPO2F2 결정체(2단계)는 수율 82% 이상 및 순도 98.5% 이상을 가지는 것을 확인할 수 있다.Looking at the yield and purity of Table 2, in the case of Examples 1 to 9 , the yield of crystallized LiPO 2 F 2 (step 1) was 84% or more and purity 95% or more, and recrystallized LiPO 2 F 2 crystals It can be seen that (Step 2) has a yield of 82% or more and a purity of 98.5% or more.

1-1단계에서 디할로포스페이트 및 불소화제를 1 : 1.5 몰비 미만인 1 : 1.3 몰비로 사용한 비교예 2의 경우, 실시예 1 및 실시예 2와 비교할 때, 결정화된 LiPO2F2(1단계)의 수율이 매우 낮았고, 그 결과가 2단계의 반응생성물의 수율 또한 너무 낮은 문제가 있었다. 그리고, 1-1단계에서 디할로포스페이트 및 불소화제를 1 : 3.0 몰비를 초과하여 사용한 비교예 3의 경우, 실시예 1 및 실시예 3과 비교할 때, 수율 증대가 없으면서 오히려 순도가 낮아지는 문제가 발생하였는데, 이는 미반응 불소화제로 인해 불필요한 반응생성물이 합성되어 결정화된 LiPO2F2의 순도가 낮아진 것으로 판단된다.In the case of Comparative Example 2 in which the dihalophosphate and the fluorinating agent were used in a 1:1.3 molar ratio of less than 1:1.5 in step 1-1, as compared with Examples 1 and 2, crystallized LiPO 2 F 2 (step 1) The yield of was very low, and as a result, there was a problem that the yield of the reaction product of the second step was also too low. And, in the case of Comparative Example 3 in which the dihalophosphate and the fluorinating agent were used in excess of 1: 3.0 molar ratio in step 1-1, there was no increase in the yield and the purity was rather low as compared with Examples 1 and 3 This occurred, which is believed to have lowered the purity of the crystallized LiPO 2 F 2 due to the synthesis of unnecessary reaction products due to the unreacted fluorinating agent.

또한, 1-2단계에서 리튬염 및 물을 1 : 0.10 몰비 미만으로 사용한 비교예 4의 경우, 실시예 1 및 실시예 4와 비교할 때, 결정화된 LiPO2F2(1단계)의 수율이 급격하게 낮아지는 문제가 있었고, 리튬염 및 물을 1 : 0.65 몰비를 초과하여 사용한 비교예 5의 경우, 실시예 1 및 실시예 5와 비교할 때, 결정화된 LiPO2F2의 순도가 너무 낮은 문제가 있었으며, 이는 불필요한 추가 반응이 수행되어 많은 불순물이 발생하기 때문으로 판단된다.In addition, in the case of Comparative Example 4 in which lithium salt and water were used in a molar ratio of 1:0.10 or less in step 1-2, compared with Examples 1 and 4 , the yield of crystallized LiPO 2 F 2 (step 1) was rapid. In the case of Comparative Example 5 in which lithium salt and water were used in excess of 1:0.65 molar ratio, when compared with Examples 1 and 5, the purity of the crystallized LiPO 2 F 2 was too low. This is believed to be due to the occurrence of many impurities due to unnecessary additional reactions.

또한, 1-2단계에서 디플루오로 포스페이트 적가량이 230 중량부 미만이었던 비교예 6의 경우, 실시예 1 및 실시예 6과 비교할 때, 결정화된 LiPO2F2의 수율이 너무 좋지 않은 문제가 있었고, 1-2단계에서 디플루오로 포스페이트 적가량이 350 중량부를 초과한 비교예 7의 경우, 실시예 1 및 실시예 7과 비교할 때, 오히려 결정화된 LiPO2F2의 수율이 오히려 낮아지는 문제가 있었다.In addition, in the case of Comparative Example 6 in which the difluorophosphate dropwise addition amount in step 1-2 was less than 230 parts by weight, compared with Examples 1 and 6, the yield of crystallized LiPO 2 F 2 was not too good. In the case of Comparative Example 7, in which the difluorophosphate dropwise addition amount exceeded 350 parts by weight in step 1-2, compared with Examples 1 and 7, the yield of crystallized LiPO 2 F 2 was rather lowered. There was.

그리고, 정제용매 사용량이 350 중량부 미만인 비교예 8의 경우, 실시예 8과 비교할 때, 순도가 낮은 문제가 있었다. 또한, 2단계 반응에서 알코올 수용액 사용량이 480 중량부 초과한 비교예 9의 경우, 실시예 1 또는 실시예 9와 비교할 때, 2단계 공정에서 알코올 수용액 과다 사용으로 수율 및/또는 순도 증대가 없었다.And, in the case of Comparative Example 8 in which the amount of the purification solvent used was less than 350 parts by weight, compared to Example 8, there was a problem of low purity. In addition, in the case of Comparative Example 9, in which the amount of the aqueous alcohol solution used in the second-stage reaction exceeded 480 parts by weight, compared to Example 1 or Example 9, there was no increase in yield and/or purity due to excessive use of the alcohol aqueous solution in the second-stage process.

실시예 10 ~ 13 및 비교예 10 ~ 14Examples 10 to 13 and Comparative Examples 10 to 14

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조하되, 2단계의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 제조시, 하기 표 3과 같이 정제 용매 내 에탄올 수용액 및 에틸아세테이트의 중량비를 달리하여, 실시예 10 ~ 11 및 비교예 10 ~ 12를 각각 실시하였다.To prepare a recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal in the same manner as in Example 1, but in the preparation of the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal in the second step, an aqueous ethanol solution and an aqueous solution of ethanol in a purification solvent as shown in Table 3 below. By varying the weight ratio of ethyl acetate, Examples 10 to 11 and Comparative Examples 10 to 12 were carried out, respectively.

또한, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조하되, 2단계의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 제조시, 화학식 3-1로 표시되는 화합물의 사용량을 달리하여 실시예 12 ~ 13 및 비교예 12 ~ 14를 각각 실시하였다.In addition, a recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal was prepared in the same manner as in Example 1, but in the preparation of the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal in the second step, the compound represented by Formula 3-1 Examples 12 to 13 and Comparative Examples 12 to 14 were each carried out by varying the amount of use.

구분division 재결정화된 LiPO2F2 결정체 제조
(2단계-정제공정)
Preparation of recrystallized LiPO 2 F 2 crystals
(Step 2-Purification process)
1단계의LiPO2F2
(중량부)
Phase 1 LiPO 2 F 2
(Part by weight)
정제
용매
(중량부)
refine
menstruum
(Part by weight)
알코올 수용액 :
알킬아세테이트
(중량비)
Alcohol aqueous solution:
Alkyl acetate
(Weight ratio)
화학식 3-1 화합물 사용량
(중량부)
Formula 3-1 compound used
(Part by weight)
실시예 1Example 1 100100 420420 1 : 2.11: 2.1 8.58.5 실시예 10Example 10 100100 420420 1 : 1.81: 1.8 8.58.5 실시예 11Example 11 100100 420420 1 : 2.31: 2.3 8.58.5 실시예 12Example 12 100100 420420 1 : 2.11: 2.1 6.06.0 실시예 13Example 13 100100 420420 1 : 2.11: 2.1 15.015.0 비교예 10Comparative Example 10 100100 420420 1 : 1.0 1: 1.0 8.58.5 비교예 11Comparative Example 11 100100 485485 1 : 1.0 1: 1.0 8.58.5 비교예 12 Comparative Example 12 100100 420420 1 : 2.81: 2.8 8.58.5 비교예 13Comparative Example 13 100100 420420 1 : 2.11: 2.1 33 비교예 14Comparative Example 14 100100 420420 1 : 2.11: 2.1 3232

구분division 1단계
수율(%)/순도(%)
Stage 1
Yield (%) / Purity (%)
2단계
수율(%)/순도(%)
Step 2
Yield (%) / Purity (%)
순도 증가율(%)Purity increase rate (%)
실시예 1Example 1 90.2 / 96.190.2 / 96.1 87.0 / 99.9387.0 / 99.93 3.993.99 실시예 10Example 10 90.2 / 96.190.2 / 96.1 88.4 / 99.9388.4 / 99.93 3.993.99 실시예 11Example 11 90.2 / 96.190.2 / 96.1 86.5 / 99.8786.5 / 99.87 3.923.92 실시예 12Example 12 90.2 / 96.190.2 / 96.1 86.8 / 99.9186.8 / 99.91 3.963.96 실시예 13Example 13 90.2 / 96.190.2 / 96.1 87.8 / 99.9787.8 / 99.97 3.993.99 비교예 10Comparative Example 10 90.2 / 96.190.2 / 96.1 87.1 / 98.8887.1 / 98.88 2.892.89 비교예 11Comparative Example 11 90.2 / 96.190.2 / 96.1 88.3 / 99.9288.3 / 99.92 3.983.98 비교예 12Comparative Example 12 90.2 / 96.190.2 / 96.1 86.7 / 99.6586.7 / 99.65 3.693.69 비교예 13Comparative Example 13 90.2 / 96.190.2 / 96.1 85.1 / 99.0485.1 / 99.04 3.063.06 비교예 14Comparative Example 14 90.2 / 96.190.2 / 96.1 87.8 / 95.6687.8 / 95.66 --

상기 표 3 및 표 4를 살펴보면, 정제 공정시, 정제 용매를 알코올 수용액에 대해 알킬아세테이트를 1.5 중량비 미만인 1.0 중량비로 사용한 비교예 10의 경우, 실시예 10(1.8 중량비)와 비교할 때, 수율 및 순도가 감소하는 문제가 있었으며, 알킬아세테이트를 1.5 중량비 미만으로 사용시에는 정제용매를 더 사용해야 실시예 10과 유사한 수율 및 순도를 가질 수 있음을 확인할 수 있었다(비교예 11).Looking at Tables 3 and 4, when compared with Example 10 (1.8 weight ratio), yield and purity of Comparative Example 10 in which the purification solvent was used in a 1.0 weight ratio of less than 1.5 weight ratio of alkyl acetate to the alcohol aqueous solution during the purification process. There was a problem of decreasing, and when the alkyl acetate was used in a weight ratio of less than 1.5, it was confirmed that a purification solvent was used to have a similar yield and purity as in Example 10 (Comparative Example 11).

그리고, 정제 공정시, 정제 용매를 알코올 수용액에 대해 알킬아세테이트를 2.5 중량비를 초과한 2.8 중량비로 사용한 비교예 12의 경우, 실시예 11(2.3 중량비)와 비교할 때, 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 순도가 오히려 낮아지는 문제가 있었다.And, in the case of Comparative Example 12 in which the purification solvent was used in a 2.8 weight ratio exceeding 2.5 weight ratio of the alcohol aqueous solution, compared to Example 11 (2.3 weight ratio), recrystallized lithium difluorophosphate There was a problem that the purity of the salt crystal was rather lowered.

그리고, 화학식 3-1 화합물을 5 중량부 미만으로 사용한 비교예 13의 경우, 실시예 1(8.5 중량부) 및 실시예 12(6 중량부)와 비교할 때, 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 수율 감소 방지 효과가 떨어짐을 확인할 수 있었다.And, in the case of Comparative Example 13 using less than 5 parts by weight of the compound of Formula 3-1, as compared with Example 1 (8.5 parts by weight) and Example 12 (6 parts by weight), recrystallized lithium difluorophosphate salt It was confirmed that the effect of preventing the decrease in the yield of crystals was inferior.

또한, 화학식 3-1 화합물을 30 중량부 초과 사용한 비교예 14의 경우, 실시예 1(8.5 중량부) 및 실시예 13(15 중량부)와 비교할 때, 수율 감소 방지 효과가 미비하면서 오히려 순도가 크게 감소하는 문제가 있었으며, 이는 화학식 3-1로 표시되는 화합물이 잔류하여 오히려 불순물로 작용되었기 때문으로 판단된다.In addition, in the case of Comparative Example 14 in which the compound of Formula 3-1 was used in excess of 30 parts by weight, compared to Example 1 (8.5 parts by weight) and Example 13 (15 parts by weight), the yield reduction prevention effect was insufficient and the purity was rather There was a problem of greatly decreasing, which is believed to be because the compound represented by Formula 3-1 remained and acted as an impurity.

실시예 14 및 비교예 15 ~ 18Example 14 and Comparative Examples 15 to 18

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 제조하되, 하기 표 5와 같이 제조 조건에 변화를 주어 실시예 14 및 비교예 15 ~ 비교예 18을 각각 실시하였다. 이때, 2단계의 진공압축 조건을 달리하였다. 그리고, 결정화된 LiPO2F2 합성(1단계) 및 재결정화된 LiPO2F2 결정체(2단계)를 상기 수학식 1에 의거하여 순도 증가율을 측정하여 하기 표 6에 나타내었다.Recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals were prepared in the same manner as in Example 1, but Example 14 and Comparative Examples 15 to 18 were each carried out by varying the production conditions as shown in Table 5 below. At this time, the vacuum compression conditions of the second step were different. In addition, the crystallized LiPO 2 F 2 synthesis (step 1) and the recrystallized LiPO 2 F 2 crystal (step 2) were measured for the increase in purity based on Equation 1, and are shown in Table 6 below.

구분
(중량부)
division
(Part by weight)
재결정화된 LiPO2F2 결정체 제조(2단계)Preparation of recrystallized LiPO 2 F 2 crystals (step 2)
1차 진공농축시
압력
At the first vacuum concentration
pressure
1차 진공농축시 온도Temperature at the first vacuum concentration 2차 진공농축시
압력
At the second vacuum concentration
pressure
수율(%)/
순도(%)
yield(%)/
water(%)
실시예 1Example 1 28 torr28 torr 43 ~ 44℃43 ~ 44℃ 1 torr1 torr 87.0%/99.93%87.0%/99.93% 실시예 14Example 14 28 torr28 torr 40 ~ 41℃40 ~ 41℃ 1 torr1 torr 86.3%/99.95%86.3%/99.95% 비교예 15Comparative Example 15 28 torr28 torr 35 ~ 36℃35 ~ 36℃ 1 torr1 torr 81.8%/99.91%81.8%/99.91% 비교예 16Comparative Example 16 28 torr28 torr 48 ~ 49℃48 ~ 49℃ 1 torr1 torr 87.1%/96.22%87.1%/96.22% 비교예 17Comparative Example 17 35 torr35 torr 43 ~ 44℃43 ~ 44℃ 1 torr1 torr 79.4%/98.17%79.4%/98.17% 비교예 18Comparative Example 18 21 torr21 torr 43 ~ 44℃43 ~ 44℃ 1 torr1 torr 86.8%/99.19%86.8%/99.19%

구분division 1단계
수율(%)/순도(%)
Stage 1
Yield (%) / Purity (%)
2단계
수율(%)/순도(%)
Step 2
Yield (%) / Purity (%)
순도 증가율(%)Purity increase rate (%)
실시예 1Example 1 90.2 / 96.190.2 / 96.1 87.0 / 99.9387.0 / 99.93 3.993.99 실시예 14Example 14 90.2 / 96.190.2 / 96.1 86.3 / 99.9586.3 / 99.95 4.004.00 비교예 15Comparative Example 15 90.2 / 96.190.2 / 96.1 81.8 / 99.9181.8 / 99.91 3.963.96 비교예 16Comparative Example 16 90.2 / 96.190.2 / 96.1 87.1 / 96.2287.1 / 96.22 1.251.25 비교예 17Comparative Example 17 90.2 / 96.190.2 / 96.1 79.4 / 98.1779.4 / 98.17 2.152.15 비교예 18Comparative Example 18 90.2 / 96.190.2 / 96.1 86.8 / 99.1786.8 / 99.17 3.213.21

상기 표 6의 1단계 및 2단계의 수율/순도를 살펴보면, 실시예 1, 실시예 14의 경우, 재결정화된 LiPO2F2 결정체 85% 이상의 높은 수율 및 3.90% 이상의 높은 순도 증가율을 보였다.Looking at the yield/purity of steps 1 and 2 in Table 6, in the case of Examples 1 and 14, the recrystallized LiPO 2 F 2 crystals showed a high yield of 85% or more and a high purity increase rate of 3.90% or more.

또한, 1차 진공농축 온도가 40℃ 미만인 비교예 15의 경우, 실시예 14와 비교할 때, 1차 수율 보다 2차 수율이 크게 낮아지는 문제를 보였고, 1차 진공농축 온도가 45℃를 초과한 비교예 16의 경우 수율 변화는 없으나, 순도가 오히려 감소하는 문제가 있었다.In addition, in the case of Comparative Example 15 in which the first vacuum concentration temperature is less than 40°C, compared with Example 14, the second yield is significantly lower than the first yield. In the case of Comparative Example 16, there was no change in yield, but there was a problem in that the purity was rather decreased.

또한, 2단계 반응의 1차 진공농축시, 30 torr 초과한 압력 하에서 1차 진공농축을 수행한 비교예 17의 경우, 1단계에서 합성된 결정화된 LiPO2F2와 비교하여 재결정화된 LiPO2F2 결정체의 수율이 낮아지고, 순도 증가율도 낮은 문제가 있었으며, 25 torr 미만 압력 하에서 1차 진공농축을 수행한 비교예 18의 경우, 실시예 1와 비교할 때, 순도 증가율 향상이 낮은 문제가 있었다.Further, under the first hour concentrated in vacuo, 30 torr in excess of the pressure of the second-step reaction first for comparing performing a vacuum concentrated to Example 17, the recrystallized LiPO as compared to the crystallized LiPO 2 F 2 synthesized in Step 1, 2 There was a problem in that the yield of the F 2 crystal was lowered and the purity increase rate was also low, and in the case of Comparative Example 18 in which the first vacuum concentration was performed under a pressure of less than 25 torr, compared to Example 1, there was a problem in that the improvement rate of purity increase was low. .

실험예 1 : 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 입자 특성 분석Experimental Example 1: Analysis of particle characteristics of recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals

상기 실시예 1, 실시예 12 ~ 13 및 비교예 13에서 제조한 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 입자 분포도, 탭 밀도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다. The particle distribution and tap density of the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals prepared in Example 1, Examples 12 to 13, and Comparative Example 13 were measured, and the results are shown in Table 7 below.

구분division 결정체 입자 분포도Crystal particle distribution diagram 탭 밀도
(g/cm3)
Tap density
(g/cm 3 )
D10(㎛)D 10 (㎛) D50(㎛)D 50 (㎛) D90(㎛)D 90 (㎛) 실시예 1Example 1 2.6922.692 17.93317.933 69.57269.572 0.88520.8852 실시예 12Example 12 4.5754.575 18.78218.782 72.41972.419 0.89330.8933 실시예 13Example 13 2.5132.513 17.24517.245 66.87566.875 0.86940.8694 비교예 13Comparative Example 13 7.4187.418 23.08423.084 84.11984.119 0.94710.9471

상기 표 7의 결정체 입자 분포도를 살펴보면, 화학식 3-1로 표시되는 화합물의 사용량에 따라 재결정된 결정체의 입자크기 및 분포도가 다른 경향이 있음을 확인할 수 있었다.Looking at the crystal particle distribution of Table 7, it was confirmed that the particle size and distribution of the recrystallized crystal tend to be different depending on the amount of the compound represented by Chemical Formula 3-1.

상기 결정체 중 화학식 3-1로 표시되는 화합물 사용량이 5 중량부 미만으로 사용한 비교예 13의 경우, 실시예 1(8.5 중량부) 및 실시예 12(6 중량부)와 비교할 때, 결정체의 입자크기가 상대적으로 크게 높아지는 경향이 있음을 확인할 수 있는데, 이는 결정체를 비수계 전해액 내 전해질로 사용시 용해성이 떨어지게 된다. In the case of Comparative Example 13 in which the amount of the compound represented by Formula 3-1 was less than 5 parts by weight of the crystals, as compared with Example 1 (8.5 parts by weight) and Example 12 (6 parts by weight), the particle size of the crystal It can be seen that there is a tendency of a relatively large increase, which decreases solubility when the crystal is used as an electrolyte in a nonaqueous electrolyte.

또한, 비교예 14의 경우, 탭 밀도가 실시예 1 및 실시예 12 ~ 13 보다 매우 높았으며, 이를 통해, 비교예 14의 결정체는 입자 표면은 실시예 1 및 실시예 12 ~ 13 보다 상대적으로 고르지 못하기 때문인 것이다.In addition, in the case of Comparative Example 14, the tap density was much higher than that of Examples 1 and 12 to 13, and through this, the crystals of Comparative Example 14 had a relatively uneven particle surface than that of Examples 1 and 12 to 13. It is because I can't.

상기 실시예를 통하여, 본 발명이 제시하는 방법을 이용하여 고순도의 디플루오로인산리튬염 결정체를 높은 수율로 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 방법으로 제조한 본 발명의 디플루오로인산리튬염 결정체는 클로로에틸렌 폴리머의 안정화제, 반응 윤활유의 촉매, 칫솔의 살균제 및 목재의 보존제 등의 조성으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 2차 전지용 비수계 전해액의 전해질로 도입하여 안정성이 우수한 2차 전지용 비수계 전해액을 제공할 수 있다.Through the above examples, it was confirmed that a high-purity lithium difluorophosphate salt crystal could be prepared in a high yield by using the method suggested by the present invention. The lithium difluorophosphate salt crystal of the present invention prepared by this method can be used as a composition of a stabilizer for a chloroethylene polymer, a catalyst for a reaction lubricant, a disinfectant for a toothbrush, a preservative for wood, and the like. It is possible to provide a non-aqueous electrolyte for a secondary battery having excellent stability by introducing it as an electrolyte of an aqueous electrolytic solution.

Claims (12)

하기 화학식 1로 표시되는 디할로포스페이트로부터 디플루오로인산리튬염 결정체를 합성하는 1단계; 및
상기 디플루오로인산리튬염 결정체를 정제시켜서 재결정시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하며,
상기 1단계는,
불활성 가스 하에서, 상기 화학식 1로 표시되는 디할로포스페이트, 불소화제 및 비수성 용매를 혼합한 혼합액을 반응시켜서 하기 화학식 2로 표시되는 디플루오로 포스페이트를 합성하는 1-1단계;
리튬염, 물 및 비수성 용매의 혼합액에 상기 디플루오로 포스페이트를 적가 및 반응시킨 후, 비수성 용매를 증발시켜서 고체를 수득하는 1-2단계; 및
상기 고체를 비수성 용매에 용해시킨 다음, 재결정시킨 후, 필터링시켜서 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 1-3단계;를 포함하는 공정을 수행하며,
상기 2단계는, 반응기에 디플루오로인산리튬염 결정체 100 중량부에 대하여, 정제용매 350 ~ 450 중량부 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 5 ~ 30 중량부를 투입 및 교반하여 정제 공정을 수행하는 2-1단계;
정제된 반응물을 40 ~ 45℃ 및 25 ~ 50 torr 조건 하에서 1차 진공 농축시키는 2-2단계;
1차 진공 농축물을 30 ~ 40℃ 및 10 torr 이하의 조건 하에서 2차 진공 농축시키는 2-3단계; 및
2차 진공 농축물을 건조 공정을 수행한 후, 냉각시켜서 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체를 수득하는 2-4단계;를 포함하는 공정을 수행하며,
상기 정제용매는 탄소수 2 ~ 4의 알코올 수용액 및 알킬아세테이트를 1 : 1.5 ~ 2.5 중량비로 포함하고,
상기 2단계 공정을 수행하여 제조된 디플루오로인산리튬염 결정체는 평균입자지름이 D10은 2.000 ~ 5.000㎛, D50은 15.000 ~ 20.000㎛ 및 D90은 55.000 ~ 75.000㎛을 만족하며,
재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체는 수율이 81.5 ~ 95.0%이고, 순도 증가율이 하기 방정식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법:
[화학식 1]
Figure 112021001570347-pat00007

화학식 1에서, 상기 X1 및 X2 각각은 독립적인 것으로서, -Cl, -Br 또는 -I이고, 상기 R은 C1 ~ C10의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C10의 분쇄형 알킬기, C6 ~ C10의 사이클로알킬기 또는 C6 ~ C20의 아릴(aryl)기이며,
[화학식 2]
Figure 112021001570347-pat00008

화학식 2에서, 상기 R은 C1 ~ C10의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C10의 분쇄형 알킬기, C6 ~ C10의 사이클로알킬기 또는 C6 ~ C20의 아릴(aryl)기이다.
[화학식 3]
Si(X)aRb
화학식 3에서, X는 할로겐 원소이고, R은 C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C5의 분쇄형 알킬기 또는 C1 ~ C3의 알콕시기이며, a 및 b는 a+b=4를 만족하는 정수이고, 단, a 및 b는 0이 아니고,
[방정식 3]
3.5% ≤ (B-A)/A×100% ≤ 7.0%
방정식 3에서 A는 1단계의 합성된 디플루오로인산리튬염 결정체의 순도(%)이고, B는 2단계의 재결정된 디플루오로인삼리늄염 결정체의 순도(%)이다.
1 step of synthesizing a lithium difluorophosphate salt crystal from dihalophosphate represented by the following formula (1); And
A second step of purifying and recrystallizing the lithium difluorophosphate salt crystal; and
The first step,
1-1 step of synthesizing difluoro phosphate represented by the following formula (2) by reacting a mixture of dihalophosphate represented by Chemical Formula 1, a fluorinating agent, and a non-aqueous solvent under an inert gas;
1-2 steps of adding and reacting the difluoro phosphate dropwise to a mixture of lithium salt, water and a non-aqueous solvent, and then evaporating the non-aqueous solvent to obtain a solid; And
Step 1-3 of dissolving the solid in a non-aqueous solvent, recrystallization, and filtering to obtain a lithium difluorophosphate salt crystal, and performing a process including,
In the second step, 350 to 450 parts by weight of a purification solvent and 5 to 30 parts by weight of a compound represented by the following formula (3) are added and stirred to perform a purification process based on 100 parts by weight of the lithium difluorophosphate crystal. -Stage 1;
2-2 step of first vacuum concentrating the purified reaction product under 40 ~ 45 ℃ and 25 ~ 50 torr conditions;
2-3 steps of second vacuum concentrating the first vacuum concentrate under conditions of 30 to 40° C. and 10 torr or less; And
After performing the drying process of the second vacuum concentrate, 2-4 steps of obtaining recrystallized lithium difluorophosphate salt crystals by cooling, and performing a process including,
The purification solvent contains an aqueous alcohol solution having 2 to 4 carbon atoms and an alkyl acetate in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.5,
The lithium difluorophosphate salt crystals prepared by performing the two-step process have an average particle diameter of 2.000 to 5.000 µm for D 10 , 15.000 to 20.000 µm for D 50 and 55.000 to 75.000 µm for D 90 .
The recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal has a yield of 81.5 to 95.0%, and the purity increase rate satisfies Equation 3 below.
[Formula 1]
Figure 112021001570347-pat00007

In Formula 1, each of X 1 and X 2 is independent, and is -Cl, -Br or -I, and R is a C 1 to C 10 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 10 pulverized alkyl group, C It is a 6 to C 10 cycloalkyl group or a C 6 to C 20 aryl group,
[Formula 2]
Figure 112021001570347-pat00008

In Formula 2, R is a C 1 to C 10 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 10 pulverized alkyl group, a C 6 to C 10 cycloalkyl group, or a C 6 to C 20 aryl group.
[Formula 3]
Si(X) a R b
In Formula 3, X is a halogen element, R is a C 1 to C 5 straight-chain alkyl group, a C 3 to C 5 branched alkyl group or a C 1 to C 3 alkoxy group, and a and b are a+b= It is an integer satisfying 4, provided that a and b are not 0,
[Equation 3]
3.5% ≤ (BA)/A×100% ≤ 7.0%
In Equation 3, A is the purity (%) of the synthesized lithium difluorophosphate salt crystal in step 1, and B is the purity (%) of the recrystallized difluorophosphoric acid salt crystal in the second step.
삭제delete 제1항에 있어서,
1-1단계의 상기 혼합액은 디할로포스페이트 및 불소화제를 1 : 2.0 ~ 3.0 몰비로 포함하며,
상기 불소화제는 NH4F, NaF, KF, CeF, 트리(C1 ~ C3 알킬)아민트리하이드로플루오라이드염 및 피리딘 수소 플루오라이드염 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법.
The method of claim 1,
The mixed solution of step 1-1 is It contains dihalophosphate and a fluorinating agent in a molar ratio of 1: 2.0 to 3.0,
The fluorinating agent is excellent in solubility, characterized in that it contains at least one selected from NH 4 F, NaF, KF, CeF, tri(C 1 ~ C 3 alkyl) amine trihydrofluoride salt and pyridine hydrogen fluoride salt. A method of producing a lithium difluorophosphate salt crystal with high purity.
제1항에 있어서, 1-1단계 및 1-2단계의 비수성 용매 각각은 독립적인 것으로서, 고리형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 사이클릭 에스테르, 사슬형 에스테르, n-헥산, 사이클로헥산, n-헵탄, 이소-헵탄, 벤젠, 크실렌, 아세토 니트릴, 메틸에테르, 에틸에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및 테트라 하이드로 퓨란 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein each of the non-aqueous solvents in steps 1-1 and 1-2 is independent, and includes cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain esters, n-hexane, cyclohexane, n- At least one selected from heptane, iso-heptane, benzene, xylene, acetonitrile, methyl ether, ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and tetrahydrofuran. A method of producing a lithium difluorophosphate salt crystal having excellent solubility, comprising a high purity.
제1항에 있어서, 1-2단계의 리튬염은 염화리튬, 브롬화리튬, 불화리튬, 요오드화 리튬, 수산화 리튬, 탄산 리튬, 중탄산 리튬, 인산 리튬, 메타 인산 리튬, 아세트산 리튬 및 황산 리튬 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
1-2단계의 혼합액은 리튬염 및 물을 1 : 0.10 ~ 0.65 몰비로 포함하는 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the lithium salt of step 1-2 is selected from lithium chloride, lithium bromide, lithium fluoride, lithium iodide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium bicarbonate, lithium phosphate, lithium metaphosphate, lithium acetate, and lithium sulfate. Includes more than a species,
A method of producing a lithium difluorophosphate salt crystal having excellent solubility with high purity, characterized in that the mixture of steps 1-2 contains lithium salt and water in a molar ratio of 1:0.10 to 0.65.
제1항에 있어서, 디플루오로 포스페이트의 적가량은 리튬염 100 중량부에 대하여, 230 ~ 350 중량부이고,
1-2단계 혼합액의 비수성 용매는 적가되는 디플루오로 포스페이트 1g 당 3.5 ~ 5 ml로 사용하는 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the difluoro phosphate is added in an amount of 230 to 350 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium salt,
A method of producing a lithium difluorophosphate salt crystal having excellent solubility with high purity, characterized in that the non-aqueous solvent of the 1-2 step mixture is used in an amount of 3.5 to 5 ml per 1 g of difluorophosphate added dropwise.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 2단계의 재결정화된 디플루오로인산리튬염 결정체의 탭 밀도는 0.8500 ~ 0.9200 g/cm3인 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체를 고순도로 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the tap density of the recrystallized lithium difluorophosphate salt crystal in the second step is 0.8500 to 0.9200 g/cm 3 . Way.
제1항, 제3항 내지 제6항 및 제10항 중에서 선택된 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 디플루오로인산리튬염 결정체를 포함하며,
상기 디플루오로인산리튬염 결정체는 평균입자지름이 D10은 2.000 ~ 5.000㎛, D50은 15.000 ~ 20.000㎛ 및 D90은 55.000 ~ 75.000㎛을 만족하는 것을 특징으로 하는 용해성이 우수한 디플루오로인산리튬염 결정체.
Comprising a lithium difluorophosphate salt crystal prepared by the method of any one of claims 1, 3 to 6, and 10,
The lithium difluorophosphate salt crystal has an average particle diameter of 2.000 to 5.000 μm for D 10 , 15.000 to 20.000 μm for D 50 , and 55.000 to 75.000 μm for D 90 . Lithium salt crystals.
제11항의 디플루오로인산리튬염 결정체를 전해질로 포함하는 2차 전지용 비수계 전해액.
A non-aqueous electrolyte for a secondary battery comprising the lithium difluorophosphate salt crystal of claim 11 as an electrolyte.
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