KR102521086B1 - 디플루오로인산 리튬의 제조 방법 - Google Patents

디플루오로인산 리튬의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102521086B1
KR102521086B1 KR1020220072991A KR20220072991A KR102521086B1 KR 102521086 B1 KR102521086 B1 KR 102521086B1 KR 1020220072991 A KR1020220072991 A KR 1020220072991A KR 20220072991 A KR20220072991 A KR 20220072991A KR 102521086 B1 KR102521086 B1 KR 102521086B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
source
lithium
organic solvent
ppm
fluorine
Prior art date
Application number
KR1020220072991A
Other languages
English (en)
Inventor
전종원
민다영
김강산
Original Assignee
주식회사 에코프로에이치엔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에코프로에이치엔 filed Critical 주식회사 에코프로에이치엔
Priority to KR1020220072991A priority Critical patent/KR102521086B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102521086B1 publication Critical patent/KR102521086B1/ko
Priority to PCT/KR2023/007832 priority patent/WO2023243930A1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/455Phosphates containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/10Halides or oxyhalides of phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00Lithium compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 디플루오로인산 리튬의 제조 방법은, (S1) 불소 소스 및 하기 화학식 1로 표시되는 포스포릴 할라이드를 제1 유기 용매 상에서 반응시키는 단계; 및 (S2) S1 단계의 반응 생성물, 리튬 소스 및 산소 소스를 제2 유기 용매 상에서 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 불소 소스, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스 각각은, 중량을 기준으로 1,000 ppm 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.

Description

디플루오로인산 리튬의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF LITHIUM DIFLUOROPHOSPHATE}
본 발명은 디플루오로인산 리튬의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 리튬 이차 전지는 휴대 전화나 노트북 컴퓨터 등의 전자 기기, 혹은 전기 자동차나 전력 저장용의 전원으로서 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬 이차 전지가 전기 자동차에 적용됨에 따라, 고용량 및 고출력 특성을 갖는 리튬 이차 전지의 개발이 요구되고 있다.
예를 들면, 리튬 이차 전지는 리튬을 삽입 및 탈리 가능한 물질을 포함하는 양극 활물질을 포함하는 양극; 리튬을 삽입 및 탈리 가능한 물질을 포함하는 음극; 및 리튬염과 비수용매를 포함하는 비수 전해액을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 양극 활물질로서, LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, LiFePO4, LiNiaCobAlcO2(a+b+c=1), LiNiaCobMncCO2(a+b+c=1) 같은 리튬 금속 산화물이 사용될 수 있다.
또한, 상기 음극 활물질로서, 금속 리튬, 금속 화합물(금속 단체, 산화물, 리튬과의 합금 등)이나 탄소 재료가 사용될 수 있다. 특히, 인조 흑연 및 천연 흑연과 같은 흑연계 재료가 주로 사용되고 있다.
예를 들면, 상기 비수 전해액으로서, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트 등의 카보네이트류의 혼합 용매(비수용매)에, LiPF6, LiBF4 등의 리튬염을 용해시킨 것이 사용될 수 있다.
한편, 리튬 이차 전지의 성능(예를 들면, 수명 특성, 고온 저장 특성 등)을 개선하기 위해, 상기 비수 전해액에 소정의 첨가제를 함유시키는 기술이 제안되고 있다.
예를 들면, 리튬 이차 전지의 고온 저장 특성을 향상시키기 위해서 디플루오로인산 리튬을 첨가제로서 사용하는 기술이 알려져 있다.
또한, 상기 디플루오로인산 리튬을 제조하는 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1739936호 및 제10-1898803호는 LiPF6 및 물 등을 사용하는 디플루오로인산 리튬의 제조 방법을 개시하고 있다.
한국 등록특허공보 10-1739936 한국 등록특허공보 10-1898803
본 발명의 일 과제는 디플로오로인산 리튬을 높은 수율 및 고순도로 제조할 수 있는 디플루오로인산 리튬의 제조 방법을 제공하는 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 디플루오로인산 리튬의 제조 방법은, (S1) 불소 소스 및 하기 화학식 1로 표시되는 포스포릴 할라이드를 제1 유기 용매 상에서 반응시키는 단계; 및 (S2) S1 단계의 반응 생성물, 리튬 소스 및 산소 소스를 제2 유기 용매 상에서 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 불소 소스, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스 각각은, 중량을 기준으로 1,000 ppm 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112022062578983-pat00001
화학식 1에서, X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불소 소스는 중량을 기준으로 100 ppm 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스 각각은, 중량을 기준으로 700 ppm 미만의 수분 함량을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불소 소스는 불화 수소(HF), 불화 트륨(NaF), 불화 칼륨(KF) 및 불화 암모늄(NH4F) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 화학식 1에서, X는 Cl일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스로서 수산화 리튬(LiOH) 또는 탄산 리튬(Li2CO3)을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 유기 용매는 및 상기 제2 유기 용매 각각은, 비양성자성 극성 유기 용매를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매는 서로 동일할 수 있고, 에틸 아세테이트(EA), 에틸렌 디클로라이드(EDC) 및 디메틸에터(DME) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, S1 단계는 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 불소 소스를, 상기 포스포릴 할라이드에 대한 불소의 몰비가 1.75 내지 3.5가 되도록 혼합하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, S1 단계는, 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 불소 소스를, 상기 포스포릴 할라이드에 대한 불소의 몰비가 1.75 내지 2.5가 되도록 혼합하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, S2 단계는, S1 단계의 반응 생성물, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스를, S1 단계의 반응 생성물에 대한 리튬 및 산소 각각의 몰비가 0.75 내지 1.25가 되도록 혼합하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, S2 단계에서, AX(단, A는 H, Na, K 또는 NH4이고, X는 Cl, Br 또는 I)가 생성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, S1 단계는 15℃ 내지 35℃에서 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, S2 단계는 40℃ 내지 70℃에서 수행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 디플로오로인산 리튬을 높은 수율 및 고순도로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 디플루오로인산 리튬의 제조 방법을 간략히 나타낸 흐름도이다.
도 2는 실시예 및 비교예 1 내지 3의 디플루오로인산 리튬을 분석한 FT-IR 분석 스펙트럼이다.
도 3 및 도 4는 각각 실시예 및 비교예 3의 디플루오로인산 리튬을 분석한 31P-NMR 분석 스펙트럼이다.
도 5 및 도 6은 각각 실시예 및 비교예 3의 디플루오로인산 리튬을 분석한 19F-NMR 분석 스펙트럼이다.
도 7은 실시예 1의 반응 부산물 가스를 NH4OH로 포집하여 석출시킨 후, 석출물을 FT-IR로 분석한 분석 스펙트럼이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 반응계(reaction system)의 수분 함량을 낮게 조절함으로써, 높은 수율 및 고순도로 디플루오로인산 리튬(LiPO2F2)을 제조할 수 있는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 디플루오로인산 리튬의 제조 방법을 간략히 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 불소 소스 및 포스포릴 할라이드를 제1 유기 용매 상에서 반응시킬 수 있다(예를 들어, S1). 상기 포스포릴 할라이드는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112022062578983-pat00002
화학식 1에서, X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다. 일부 실시예들에서, X는 Cl일 수 있다.
예를 들면, S1 단계에서, 상기 불소 소스, 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 제1 유기 용매를 혼합하여, 제1 혼합물을 준비할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 혼합물 중, 상기 불소 소스 및 상기 포스포릴 할라이드를 반응시켜 상기 포스포릴 할라이드 중 할로겐이 불소로 치환된 중간 생성물(이하, S1 단계의 반응 생성물)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, S1 단계에서, 15℃ 내지 35℃에서 상기 반응을 진행할 수 있다. 또한, 6시간 내지 12시간 상기 반응을 진행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불소 소스 총 중량 중 수분 함량은 1,000 ppm 미만일 수 있다. 예를 들면, 상기 수분 함량은 칼 피셔 전량법에 의해 측정한 것일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 불소 소스 총 중량 중 수분 함량은 500 ppm 이하, 바람직하게 250 ppm 이하, 보다 바람직하게 100 ppm 이하(실질적으로, 무수)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 혼합물 중 수분 함량은 1,000 ppm 미만, 바람직하게 500 ppm 이하, 보다 바람직하게 250 ppm 이하, 특히 바람직하게 100 ppm 이하일 수 있다. 이 경우, S1 단계의 반응계는 실질적으로 무수일 수 있다. 이에 따라, 수분이 S1 단계의 반응에 실질적으로 참여하기 어려워, 수분에 따른 불순물 생성이 방지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 불소 소스는 불화 수소(HF), 불화 나트륨(NaF), 불화 칼륨(KF), 불화 암모늄(NH4F) 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 불소 소스는 LiPF6를 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 디플루오로인산 리튬의 제조 단가를 낮출 수 있다.
도 1을 참조하면, S1 단계의 반응 생성물, 리튬 소스 및 산소 소스를 제2 유기 용매 상에서 반응시킬 수 있다(예를 들어, S2).
예를 들면, S2 단계에서, S1 단계의 반응 생성물, 리튬 소스 및 산소 소스를 혼합하여 제2 혼합물을 준비할 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 혼합물 중, 상기 S1 단계의 반응 생성물, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스를 반응시켜 디플루오로리튬 인산을 제조할 수 있다.
일 실시예에 있어서, S2 단계에서, 40℃ 내지 70℃에서 상기 반응을 진행할 수 있다.
일부 실시예들에서, S2 단계에서, 40℃ 내지 55℃에서 상기 반응을 진행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 S2 단계에서, 1시간 내지 12시간, 3시간 내지 12시간 또는 6시간 내지 12시간 상기 반응을 진행할 수 있다.
일부 실시예들에서, S2 단계에서, 15℃ 내지 35℃에서 3시간 내지 6시간 반응시키고, 40℃ 내지 70℃(또는 40℃ 내지 55℃)에서 6시간 내지 12시간 반응시킬 수 있다. 이 경우, 디플루오로리튬 인산의 수율 및 순도가 향상될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리튬 소스 총 중량 중 수분 함량은 1,000 ppm 미만, 바람직하게는 700 ppm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산소 소스 총 중량 중 수분 함량은 1,000 ppm 미만, 바람직하게는 700 ppm 이하일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제2 혼합물 중 수분 함량은 1,000 ppm 미만, 바람직하게 700 ppm 이하, 보다 바람직하게 350 ppm 이하, 특히 바람직하게 100 ppm 이하일 수 있다. 이 경우, S2 단계의 반응계는 실질적으로 무수일 수 있다. 이에 따라, 수분이 S2 단계의 반응에 실질적으로 참여하기 어려워, 수분에 따른 불순물 생성이 방지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리튬 소스는 염화 리튬(LiCl) 등을 포함할 수 있고, 상기 산소 소스는 O2 가스 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스로서 수산화 리튬(LiOH) 또는 탄산 리튬(Li2CO3)을 사용할 수 있다. 수산화 리튬 및 탄산 리튬은 리튬 소스 및 산소 소스로서 기능할 수 있어, 공정을 간소화할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스로서, 수산화 리튬을 사용할 수 있다. 이 경우, 탄산 리튬 사용시 부산물로서 생성되는 LiF가 생성되지 않을 수 있다. 이에 따라, 디플루오로인산 리튬의 수율 및 순도를 보다 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매는 서로 동일할 수 있고, 서로 상이할 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매 각각은, 디메틸에터, 디에틸에터, 디이소프로필에터 등의 에터류; 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트 등의 에스테르류; 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴류; 펜탄, 헥산, 헵탄의 탄화수소류; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 에틸렌 디클로라이드 등의 디클로라이드류; 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등의 카보네이트류 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매 각각은, 비양성자성 극성 유기 용매일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매의 비유전율(dielectric constant)은 5 이상일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매 각각은, 에틸 아세테이트(EA), 에틸렌 디클로라이드(EDC), 디메틸에터(DME) 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매는 서로 동일할 수 있고, S1 및 S2 단계는 in-situ(즉, one pot synthesis)로 진행될 수 있다.
일 실시예에 있어서, S1 단계에서, 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 불소 소스를 상기 포스포릴 할라이드에 대한 불소의 몰비가 1.75 내지 3.5가 되도록 혼합할 수 있다. 예를 들면, 상기 불소 소스 중 불소 원자 수(몰수)가 n이고, 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 불소 소스의 혼합 몰비를 a:b라고 하면, a:n×b는 1:1.75 내지 1:3.5일 수 있다.
일 실시예에 있어서, S2 단계에서, 상기 S1 단계의 반응 생성물, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스를, 상기 S1 단계의 반응 생성물에 대한 리튬 및 산소 각각의 몰비가 0.75 내지 2가 되도록 혼합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 몰비는 0.75 내지 1.75, 0.75 내지 1.5, 또는 0.9 내지 1.2일 수 있다.
예를 들면, 상기 포스포릴 할라이드에 대한 불소의 몰비가 3 이상이 되도록 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 불소 소스를 혼합하는 경우, 상기 포스포릴 할라이드 중 할로겐들이 전부 불소로 치환될 수 있다. 예를 들면, 하기 반응식 1과 같이 반응이 진행될 수 있다. 편의를 위해, 하기 반응식 1은 상기 불소 소스로서 AF(단, A는 H, Na, K, NH4 등)를 사용하고, 상기 리튬 및 상기 산소 소스로서 수산화 리튬(LiOH)를 사용한 것을 예로 하여 표시하였다.
[반응식 1]
(STEP 1) POX3 + 3AF → POF3 + 3AX
(STEP 2) POF3 + LiOH → LiPO2F2 + HF
반응식 1에서, A는 H, Na, K 또는 NH4이며, X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 S1 단계에서, 상기 포스포릴 할라이드 및 상기 불소 소스를 상기 포스포릴 할라이드에 대한 불소의 몰비가 1.75 이상 및 3 미만, 바람직하게는 1.75 내지 2.5, 보다 바람직하게는 1.9 내지 2.5, 특히 바람직하게는 2 내지 2.25가 되도록 혼합할 수 있다.
예를 들면, 상기 포스포릴 할라이드에 대한 불소의 몰비가 상기 범위 내인 경우, 하기 반응식 2와 같이 반응이 진행될 수 있다. 편의를 위해, 하기 반응식 2는 상기 불소 소스로서 AF(단, A는 H, Na, K, NH4 등)를 사용하고, 상기 리튬 및 상기 산소 소스로서 수산화 리튬(LiOH)를 사용한 것을 예로 하여 표시하였다. 이 경우, STEP 2에서, 상기 반응식 1에 비해 반응이 온화한 조건에서 진행될 수 있어, 부반응으로 인한 불순물 생성이 억제될 수 있다. 또한, STEP 2에서, 특히 유독한 불소계 부산물(예를 들어, HF 등)이 생성되지 않을 수 있다.
[반응식 2]
(STEP 1) POX3 + 2AF → POF2X + 2AX
(STEP 2) POF2X + LiOH → LiPO2F2 + HX
반응식 2에서, A는 H, Na, K 또는 NH4이며, X는 Cl, Br 또는 I일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
교반 장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 반응기를 준비하였다.
80.02g(4 mol)의 anhydrous HF(시그마 알드리치社, ACS reagent 48%)를 에틸렌 아세테이트(EA) 1,000 ml에 녹여, HF 용액을 준비하였다.
상기 반응기의 온도를 5℃로 조절한 후, 상기 반응기에 상기 HF 용액 및 306.66 g(2 mol)의 POCl3을 넣고 혼합하였다. 상기 반응기의 온도를 상온으로 맞춘 후, 8시간 반응시켰다.
상기 반응기에 84.79g(2 mol)의 LiOH(시그마 알드리치社)을 추가로 넣고 4시간 반응시켰다. 이후, 상기 반응기의 온도를 50℃에 맞추고, 8시간 반응시켰다.
반응 부산물 가스를 NH4OH로 포집하여 석출시킨 후, 석출물을 FT-IR로 분석하였다. 도 7을 참조하면, 석출물이 NH4Cl로 확인되며, 이로부터 부산물 가스가 HCl임을 알 수 있다.
반응 종료 후, 반응 생성물을 여과하여 고형물을 수득하였다.
상기 고형물을 디메틸에테르 및 아세톤 혼합 용매(5:5 v/v)에 녹이고 여과하였다. 여과액을 감압 농축하고 진공 오븐에서 12시간 건조하여 백색 분말을 수득하였다.
상기 백색 분말을 NMR 분석하여, 디플루오로인산 리튬이 제조된 것을 확인하였다(도 5 참조, 약 83 ppm 및 약 85 ppm에서 피크 관찰).
비교예들
하기 표 1과 같이 50% HF 및/또는 LiOH.H2O를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 디플루오로인산 리튬을 제조하였다.
POCl3, 불소 및 LiOH의 반응 몰비는 실시예 1과 동일하게 유지하였다.
실험예 1: 수분 함량 측정
칼피셔 수분 측정 장치(Metrohm 917 Coulometer)를 이용하여, 실시예 및 비교예들에서 사용한 HF 및 LiOH의 수분 함량을 확인하였다.
HF 및 LiOH 각각 1 g을 사용하여, 칼피셔 적정법(전량 적정법)에 따라 수분 함량을 측정하였다.
HF LiOH
실시예 약 100 ppm 약 700 ppm
비교예 1 약 100 ppm 약 22,000 ppm
비교예 2 약 5×105 ppm 약 700 ppm
비교예 3 약 5×105 ppm 약 22,000 ppm
실험예 2: 불순물 평가
실시예 및 비교예들의 디플루오로인산 리튬을 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)으로 분석하였다. FT-IR 분석 스펙트럼을 도 2에 기재하였다.
또한, 실시예 및 비교예 3에서 제조한 디플루오로인산 리튬을 핵자기 공명 분광법(NMR)으로 분석하였다. 실시예 및 비교예 3의 31P-NMR 분석 스펙트럼을 각각 도 3 및 도 4에 기재하였고, 19F-NMR 분석 스펙트럼을 각각 도 5 및 도 6에 기재하였다.
도 2를 참조하면, 실시예의 스펙트럼에서는 불순물 피크가 관찰되지 않는 반면, 비교예들의 스펙트럼에서는 불순물 피크(도 2의 검정색 원 마크 부분 참조)가 관찰되었다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예의 스펙트럼에서는 불순물 피크가 관찰되지 않는 반면, 비교예 3의 스펙트럼에서는 불순물 피크가 관찰되었다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예의 스펙트럼에서는 불순물 피크가 관찰되지 않는 반면, 비교예 3의 스펙트럼에서는 불순물 피크가 관찰되었다.

Claims (14)

  1. (S1) 불소 소스 및 하기 화학식 1의 POX3로 표시되는 포스포릴 할라이드를 제1 유기 용매 상에서 반응시키는 단계; 및
    (S2) S1 단계의 반응 생성물, 리튬 소스 및 산소 소스를 제2 유기 용매 상에서 반응시키는 단계를 포함하며,
    상기 S1 단계에서 사용되는 상기 포스포릴 할라이드에 대한 상기 불소 소스의 몰비는 1.75 내지 2.5이며, 상기 S2 단계에서 HX가 생성되고,
    상기 불소 소스, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스 각각은, 중량을 기준으로 1,000 ppm 미만의 수분 함량을 갖는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure 112023034941370-pat00003

    (화학식 1에서, X는 Cl, Br 또는 I임).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 불소 소스는 중량을 기준으로 100 ppm 미만의 수분 함량을 갖는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스 각각은, 중량을 기준으로 700 ppm 미만의 수분 함량을 갖는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 불소 소스는 불화 수소(HF), 불화 나트륨(NaF), 불화 칼륨(KF) 및 불화 암모늄(NH4F) 중 적어도 하나를 포함하는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    화학식 1에서, X는 Cl인, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스로서 수산화 리튬(LiOH) 또는 탄산 리튬(Li2CO3)을 사용하는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유기 용매는 및 상기 제2 유기 용매 각각은, 비양성자성 극성 유기 용매를 포함하는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유기 용매 및 상기 제2 유기 용매는 서로 동일하며, 에틸 아세테이트(EA), 에틸렌 디클로라이드(EDC) 및 디메틸에터(DME) 중 적어도 하나를 포함하는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    S2 단계는, S1 단계의 반응 생성물, 상기 리튬 소스 및 상기 산소 소스를, S1 단계의 반응 생성물에 대한 리튬 및 산소 각각의 몰비가 0.75 내지 1.25가 되도록 혼합하는 것을 포함하는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    S2 단계에서, AX(단, A는 H, Na, K 또는 NH4이고, X는 Cl, Br 또는 I)가 생성되는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    S1 단계는, 15 내지 35℃에서 수행되는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    S2 단계는, 40 내지 70℃에서 수행되는, 디플루오로인산 리튬의 제조 방법.
KR1020220072991A 2022-06-15 2022-06-15 디플루오로인산 리튬의 제조 방법 KR102521086B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220072991A KR102521086B1 (ko) 2022-06-15 2022-06-15 디플루오로인산 리튬의 제조 방법
PCT/KR2023/007832 WO2023243930A1 (ko) 2022-06-15 2023-06-08 디플루오로인산 리튬의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220072991A KR102521086B1 (ko) 2022-06-15 2022-06-15 디플루오로인산 리튬의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102521086B1 true KR102521086B1 (ko) 2023-04-12

Family

ID=85984370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220072991A KR102521086B1 (ko) 2022-06-15 2022-06-15 디플루오로인산 리튬의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102521086B1 (ko)
WO (1) WO2023243930A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023243930A1 (ko) * 2022-06-15 2023-12-21 주식회사 에코프로에이치엔 디플루오로인산 리튬의 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101739936B1 (ko) 2016-10-06 2017-06-08 임광민 디플루오로인산리튬의 신규 제조방법
CN108033435A (zh) * 2017-09-27 2018-05-15 惠州市大道新材料科技有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
KR101898803B1 (ko) 2017-02-16 2018-09-13 임광민 디플루오로인산리튬의 제조방법
KR20220044275A (ko) * 2019-08-06 2022-04-07 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 디플루오로인산리튬의 제조방법, 디플루오로인산에스테르의 제조방법, 디플루오로인산리튬, 비수전해액의 제조방법 및 비수이차전지의 제조방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100288825B1 (ko) * 1998-12-31 2001-05-02 박대치 육불화인산리튬의 제조방법
KR102521086B1 (ko) * 2022-06-15 2023-04-12 주식회사 에코프로에이치엔 디플루오로인산 리튬의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101739936B1 (ko) 2016-10-06 2017-06-08 임광민 디플루오로인산리튬의 신규 제조방법
KR101898803B1 (ko) 2017-02-16 2018-09-13 임광민 디플루오로인산리튬의 제조방법
CN108033435A (zh) * 2017-09-27 2018-05-15 惠州市大道新材料科技有限公司 一种二氟磷酸锂的制备方法
KR20220044275A (ko) * 2019-08-06 2022-04-07 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 디플루오로인산리튬의 제조방법, 디플루오로인산에스테르의 제조방법, 디플루오로인산리튬, 비수전해액의 제조방법 및 비수이차전지의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023243930A1 (ko) * 2022-06-15 2023-12-21 주식회사 에코프로에이치엔 디플루오로인산 리튬의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023243930A1 (ko) 2023-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11230564B2 (en) Method for producing phosphoryl imide salt, method for producing nonaqueous electrolyte solution containing said salt, and method for producing nonaqueous secondary battery
US7638243B2 (en) Stabilized nonaqueous electrolytes for rechargeable batteries
US8273484B2 (en) Nitrogen silylated compounds as additives in non-aqueous solutions for electrochemical cells
US11005127B2 (en) Stable fluorinated alkylated lithium malonatoborate salts for lithium-ion battery applications
US8097360B2 (en) Method for producing electrolyte solution for lithium ion battery and battery using same
CA2479589C (en) Polyfluorinated boron cluster anions for lithium electrolytes
JPWO2012117852A1 (ja) 二次電池用非水電解液および非水電解液二次電池
US20040137324A1 (en) Electrolyte for nanaqueous battery, method for producing the same, and electrolytic solution for nonaqueous battery
EP2752933B1 (en) Battery electrolyte and method for producing same, and battery comprising electrolyte
US20180375159A1 (en) Nonaqueous electrolyte compositions
KR102521086B1 (ko) 디플루오로인산 리튬의 제조 방법
US20190375650A1 (en) Method for producing lithium difluorophosphate
EP3965128A1 (en) Nonaqueous electrolyte solution, and nonaqueous electrolyte battery
CN111606952B (zh) 四氟草酸磷酸锂的制备方法、非水电解液和电池
US10461364B2 (en) Electrolyte additives for lithium-ion batteries under high-voltage operation
US10615456B2 (en) Additive for nonaqueous electrolyte solutions, nonaqueous electrolyte solution and electricity storage device
US11949069B2 (en) Lithium ion battery electrolyte additive
US20140220426A1 (en) Phosphorus containing compound, method of preparing same, and electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including the same
JP2018123054A (ja) ジフルオロリン酸リチウムの製造方法
JP2011258371A (ja) リチウムイオン電池用電解液の製造方法およびそれを用いたリチウムイオン電池
KR20190005389A (ko) 새로운 인산 리튬 유도체과 새로운 붕산 리튬 유도체와, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 전해액 및 리튬 이차전지
CN113045593A (zh) 一种含硼有机物及其制备方法和应用
US20240039046A1 (en) Modified dopo based battery electrolyte additives
KR102068759B1 (ko) 리튬이차전지용 전해질 첨가제 조성물 및 리튬이차전지용 전해질 첨가제 조성물의 제조 방법
KR20230060368A (ko) 환형 포스핀 화합물의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant