KR20130076700A - 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물 - Google Patents

리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20130076700A
KR20130076700A KR1020120124790A KR20120124790A KR20130076700A KR 20130076700 A KR20130076700 A KR 20130076700A KR 1020120124790 A KR1020120124790 A KR 1020120124790A KR 20120124790 A KR20120124790 A KR 20120124790A KR 20130076700 A KR20130076700 A KR 20130076700A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
lithium secondary
battery electrolyte
carbonate
hydrofluoric acid
Prior art date
Application number
KR1020120124790A
Other languages
English (en)
Inventor
윤석환
Original Assignee
솔브레인 주식회사
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 솔브레인 주식회사 filed Critical 솔브레인 주식회사
Priority to US13/721,874 priority Critical patent/US20130168264A1/en
Publication of KR20130076700A publication Critical patent/KR20130076700A/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/16Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using titration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬이차전지 전해액 중 불산의 함량을 측정하는 방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물에 관한 것이다.

Description

리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물{METHOD FOR MEASURING HF CONTENT IN LITHIUM SECONDARY BATTERY ELECTROLYTE AND ANALYTICAL REAGENT COMPOSITION USED IN THE SAME}
본 발명은 리튬이차전지 전해액 중 불산의 함량을 측정하는 방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물에 관한 것이다.
최근 핸드폰, 하이브리드 전기자동차 등에 리튬이차전지의 사용이 증가하면서 리튬이차전지 전해액에 대한 연구 및 개발이 활성화되고 있다.
현재 리튬이차전지 전해액의 전해질로 널리 사용되는 물질로는 LiPF6, LiBOB(Lithium Bis(oxaleto)borate) 등의 리튬염을 에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트 및 에틸메틸카보네이트 등의 카보네이트계 용매에 용해하여 사용하고 있다. 이러한 특허로는 대한민국 공개특허 10-2008-0000595, 10-2011-0058507, 대한민국 등록특허 10-0585947호 등이 있다.
이러한 리튬이차전지 전해액의 품질을 일정하게 유지하는 것이 중요한데, 가장 중요한 분석 요소는 수분과 불산(HF) 그리고 음이온 함유량이다. 왜냐하면 전해액 중 수분, 음이온 성분(Cl-, SO4 등)이 미량으로 함유되어 있어도 2차 전지 전해액 성분 중 LiPF6, LiBF4등의 리튬염과 반응하여 증기나 유리상태의 HF와 HCl를 생성하고, 이들 생성물에 의해 배터리의 폭발의 원인이 되기 때문이다. 따라서, 전해액 내 수ppm 미만의 HF와 수분이 함유된 품질을 요구하고 있는 실정이다. 따라서, 리튬이차전지 전해액 중의 수분과 불산의 함량을 측정하여 품질검사를 시행한다.
하지만 리튬이차전지 전해액 중 Lithium Bis(oxaleto)borate 일명 LiBOB가 포함된 경우는 종래 알려진 적정분석법으로는 불산의 함량을 측정하기 어려운 문제점이 있었다.
종래 알려진 산-염기 적정 분석법은 리튬이차전지 전해액을 탈이온수로 희석하여 시료로 사용하고, 여기에 탈이온수에 NaOH등 염기성 물질을 혼합하여 적정 시약으로 사용하여 지시약의 색상이 변화되는 시점을 측정하여 종말점을 구하고, 이를 이용하여 산의 함량을 계산하였다. 이때 상기 적정시약에 포함된 물 및 전해액을 희석하기 위해 사용된 물이 LiBOB와 반응하여 붕산(Boric Acid)을 생성하며, 상기 붕산이 불산(HF) 농도와 같이 측정되기 때문에 불산의 함량만을 측정할 수 없었다.
또한, 붕산의 생성을 어제하기 위하여 시료의 온도를 얼음 욕조에 담가 4℃ 정도로 유지하여 측정하는 방법을 사용할 수 있으나, 온도를 낮추더라도 분석 시약에 사용된 물과 반응하여 붕산이 생성되므로 정확한 불산의 함량을 측정하기는 어려우며, 더구나 ppm 단위로 품질이 조절되어야 하는 리튬이차전지 전해액 내 불산의 함량을 측정하는 것은 어려웠다.
종래 불산의 함량을 측정하기 위한 방법으로 대한민국 등록특허 10-0923860호가 있으나, 상기 특허는 불산이 포함된 혼합산 용액 중에서 불산의 농도를 선택적으로 분석을 하기 위한 방법으로, 이미 불산의 함량이 정해진 용액 내에서 측정이 가능한 방법이다.
그러나 리튬이차전지 전해액을 이용한 방법에서는 적정 시약 내 수분과 반응함과 동시에, 시간이 지남에 따라 대기 중의 수분과 지속적으로 반응함으로써 붕산의 함량이 지속적으로 증가를 하게 되며, 이러한 경우 상기 10-0923860호와 같은 방법으로는 측정이 불가능하다.
따라서 LiBOB를 포함하는 리튬이차전지 전해액의 산성분 함량을 측정하기 위해서는 붕산이 생성되지 않도록 하는 분석방법의 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허 10-2008-0000595(2008.01.02) 대한민국 공개특허 10-2011-0058507(2011.06.01) 대한민국 등록특허 10-0585947(2006.05.25) 대한민국 등록특허 10-0923860(2009.10.20)
본 발명은 리튬이차전지 전해액 중 불산의 함량을 측정하는 새로운 분석방법 및 이에 사용되는 분석 시약 조성물을 제공하고자 한다.
구체적으로 본 발명은 LiBOB를 포함하는 리튬이차전지 전해액 내 붕산의 생성을 방지함으로써, 실질적으로 전해액 중 불산의 함량만을 측정할 수 있으므로 정밀도 및 정확도가 우수한 새로운 분석방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 리튬이차전지 전해액 중 불산의 함량을 측정하기 위한 분석시약 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 산-염기 적정방법을 이용한 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용하는 분석시약 조성물에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은
a) 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매에 리튬이차전지 전해액을 용해하여 시료를 준비하는 단계;
b) 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매에 아민화합물을 용해하여 적정액을 제조하는 단계;
c) 상기 a)단계의 시료에 b)단계의 적정액을 적가하여 종말점을 구하는 단계;
를 포함하는 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법에 관한 것이다.
본 발명은 시료의 준비에서 적정방법까지 모든 단계를 대기 중 수분과 반응하지 않도록 수분이 10ppm이하로 제어된 밀폐된 공간에서 수행함으로써 재현성 및 정밀도가 더욱 우수한 측정방법을 제공할 수 있다.
즉, 일반 환경에서 측정을 하는 경우 적정을 하기 위해 시료의 무게측정 과정인 샘플링 과정에서 대기 중의 수분과 반응하여 불산 농도가 더욱 상승될 수 있으므로, 대기 환경에 의한 오염을 억제하고 측정환경을 일정하게 유지하는 것이 중요하다. 따라서 온도와 수분 함량이 일정하게 제어된 글로브박스(GLOVE BOX) 안에서 시료의 채취, 시료의 희석, 적정액의 제조 및 적정분석의 모든 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는 리튬이차전지 전해액을 생산하는 반응기에서 튜브를 통하여 글로브박스 내부로 연결하여 시료 채취부터 측정과정까지의 전과정을 진행하는 것이 좋다.
또한, 본 발명은 리튬이차전지 전해액을 희석하기 위한 비수계용매를 포함하는 제 1 용액과, 비수계용매에 아민화합물을 용해한 적정액인 제 2용액을 포함하며, 상기 비수계용매는 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량을 측정하기 위한 분석시약 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 분석시약 조성물은 수분과 반응하는 것을 최소화하기 위한 것으로, 수분 또는 알콜을 포함하지 않으며, 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매를 사용하는데 특징이 있다.
본 발명에 따른 측정방법은 수분에 민감한 리튬이차전지 전해액 중의 불산함량을 정확하게 측정할 수 있으며, 정밀도 및 재현성이 높다.
또한 본 발명의 분석시약 조성물은 수분에 민감한 리튬이차전지 전해액의 부산물이 생성되는 것을 억제할 수 있으므로 리튬이차전지 전해액 중의 불산함량을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하는 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 측정방법은 산-염기 적정방법을 이용한 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법으로서,
a) 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매에 리튬이차전지 전해액을 용해하여 시료를 준비하는 단계;
b) 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매에 아민화합물을 용해하여 적정액을 제조하는 단계;
c) 상기 a)단계의 시료에 b)단계의 적정액을 적가하여 종말점을 구하는 단계;
를 포함하며, 상기 a) ~ c)단계는 수분을 10ppm이하로 유지하여 수행하는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 상기 a) ~ c)단계는 대기 중 수분과 반응하지 않도록 수분이 10ppm이하로 제어된 밀폐된 공간에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 리튬이차전지 전해액은 LiPF6, LiBF4등의 리튬염을 포함하는 전해액이라면 제한되지 않으며, 전해액 중 불산의 함량을 측정하는데 유용하게 사용될 수 있다. 특히, LiPF6, LiBF4등의 리튬염과 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB)를 포함하는 리튬이차전지 전해액의 불산 함량을 측정하는데 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 상기 리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB)가 수분 또는 물과 반응하여 붕산을 생성함에 따라, 전해액 내에 포함된 불산의 정확한 함량을 측정하기 어려운데 이러한 경우 본 발명의 측정방법에 따라 정확한 불산의 함량을 측정할 수 있다.
상기 비수계용매는 수분을 포함하지 않으면서 리튬이차전지 전해액을 용해하기 위한 것으로, 리튬이차전지 전해액에 사용되는 비수계용매를 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 예를 들면, 환형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 카보네이트계 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 환형 카보네이트는 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 사슬형 카보네이트로는, 디메틸카보네이트, 메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트로에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 비수계용매는 수분함량이 1ppm이하로 제어된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 a) ~ c)단계를 대기 중 수분과 반응하지 않도록 수분이 10ppm이하로 제어된 밀폐된 공간에서 수행함으로써 재현성 및 정밀도가 더욱 우수한 측정방법을 제공할 수 있다. 더욱 구체적으로는 수분함량이 10ppm 이하로 제어되는 글로브박스(Glove Box)안에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 a)단계는 리튬이차전지 전해액을 비수계용매에 용해하여 시료를 준비하는 과정이다. 이때 혼합비율은 영향을 주지 않으므로 제한되지 않으나, 시료 10 g 당 비수계 용매 50 ~ 70g이 적합하다.
또한, 상기 a)단계에서 비수계용매로는 프로필렌카보네이트를 사용하는 것이 리튬이차전지 전해액 성분 내 함유되어 있는 첨가제 및 조성물을 대부분 용해시킬 수 있으므로 바람직하다. 그러나 이에 제한되지 않고 상기 환형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 카보네이트계 용매를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 b)단계는 적정액을 제조하는 단계로, 아민화합물을 비수계용매에 용해하여 제조하며, 이때 바람직하게는 비수계용매 1L당 0.005 ~ 0.02mol, 보다 바람직하게는 0.01 ~ 0.015mol의 아민화합물을 용해하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 극미량의 불산 농도를 측정하기에 적합하며, 분석 오차를 줄일 수 있다.
상기 아민화합물은 트리에틸아민, 트리프로필아민, N,N-디메틸부틸아민, N-메틸부틸아민, 트리부틸아민, N,N-디메틸헥실아민, N,N-디메틸옥틸아민, N,N-디메틸운데실아민 및 N,N-디메틸도데실아민으로 이루어진 군에서 선택되는 지방족 아민 화합물 또는 N,N-디메틸벤질아민, N-메틸디펜에틸아민, 트리벤질아민, 3-(디벤질아미노)-1-프로판올 및 N-에틸-3,3'-디페닐디프로필아민, N,N-디메틸아미노에틸벤조에이트로 이루어진 군에서 선택되는 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 b)단계에서 비수계용매로는 에틸메틸카보네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 이에 제한되지 않고 상기 환형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 카보네이트계 용매를 사용할 수 있다.
또한, 필요에 따라 상기 적정액은 지시약을 더 포함할 수 있으며, 상기 지시약은 산-염기 적정에 사용되는 지시약이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 메틸오렌지 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 c)단계는 적정을 수행하는 단계로, 전위차 적정법으로 적정을 할 수 있다. 이때 사용되는 장치로는 Methrohm사의 789Mdel 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전위차 적정법에서 정확하고 재현성 있는 분석 결과를 얻기 위해서는 적정액의 적정 속도는 1 내지 5ml/min, 전위변화는 40 내지 60 mV/min, 안정화시간은 10 내지 40초인 것이 바람직한데, 측정정밀도 및 재현성을 향상시키기 위해서 적정속도를 최소로 하는 것이 좋으나 측정시간을 고려해서 1 내지 5ml/min이 적당하다. 적정액이 분석용액에 분주되는 순간 급격하게 전위변화가 일어나는데 전위변화 범위를 높게 설정하면 당량점을 정확히 측정하기가 어려우며 반대로 너무 낮게 설정했을 경우 분석시간이 오래 걸려 전극이 불안정해질 수 있으므로 전위변화는 40 내지 60 mV/min로 유지하는 것이 바람직하다. 안정화 시간은 적정액 분주 후 급격한 전위변화로 안정화 된 후 머물러 있는 시간을 말하며 측정 정밀도 및 재현성을 향상시키기 위해 설정하는데 10sec 내지 40sec가 적당하다.
상기 불산의 함량을 아래 식 1과 같이 구할 수 있다.
(식 1)
불산의 함량(ppm) = ((아민화합물 소모량(ml) × 아민화합물의 N × 2.001)/ 시료의 중량( g )) × 104
상기 식 1에서, 아민화합물의 소모량은 적정 시 분주된 소모량으로 ml 단위로 분주한다. 아민화합물의 N은 적정액의 Normal Factor로서 단위는 mol/L이다. 상수 2.001은 적정액이 ml단위로 분주될 때, %농도로 환산 시 도출되는 불산의 분자량 값에 해당한다. 상수 104은 %단위를 ppm단위로 환산하는 인자(Equivalent Factor)이다.
종말점은 전위차(mV)측정기를 이용하여 측정된 값을 의미하며, Auto-Titraor의 경우 전위차 적정기를 이용하므로, 전위차(mV) - 적정 부피(ml) 그래프의 1차 미분 시 나타나는 변곡점이 생성될 때를 의미한다.
이하는 실시예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 예시에 불관한 것으로서 본 발명의 범위에 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
이하 실험은 수분함량이 10ppm이하로 제어된 글로브박스 안에서 수행하였으며, 각 시료의 수분함량이 1ppm이하가 되도록 제어한 후 실험에 사용하였다.
리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB) 1g을 프로필렌카보네이트 용매 0.1L에 용해하여 시료를 준비하였다.
적정액으로는 에틸메틸카보네이트에 트리에틸아민을 0.01mol/L로 용해하여 준비하였으며, 메틸오렌지 지시약을 0.1g첨가하였다.
전위차 적정에 사용된 전위차 적정기(potentiometric titrator)는 Metrohm사 798 Basic Titrino를 사용하였고, 전극은 Metrohm사 Solvotrode(6.0229.100 LL)로 전해질은 LiCl이 용해된 에탄올 용액인 것을 사용하였다.
JUNSEI 사 정량분석용 표준물질인 Amidosulfuric acid (HOSO2NH2)를 0.1g을 채취하여 0.01mol/L 트리에틸아민으로 전위차 적정기를 이용하여 전위차 적정하였다
Factor = (트리에틸아민의 소모량 (ml) × 0.09709 × 0.9991 (Amidosulfuric acid 순도))/ 시료의 중량(g)
여기서, Amidosulfuric acid(HOSO2NH2)의 분자량은 97.095이고, 순도는 99.91%이다.
100mL 폴리에틸렌(PE) 비이커에 상기 시료를 10g을 채우고 교반을 하였다.
상기 Solvotrode 전극을 시료에 침지한 후 상기 전위차 적정기를 이용하여 상기 적정액으로 적정하면서 전위차를 측정하였다. 이때 적정 속도(titration rate)는 3ml/min, 전위 변화 속도(signal drift)는 50mV/min로 하였으며, 안정화 시간은 25초로 하였다.
불산의 함량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
이하 실험은 수분함량이 10ppm이하로 제어된 글로브박스 안에서 수행하였으며, 각 시료의 수분함량이 1ppm이하가 되도록 제어한 후 실험에 사용하였다.
2차전지 전해액으로 에틸렌카보네이트 31.50 중량%, 디에틸카보네이트 15.50 중량%, 에틸메틸카보네이트 40.00 중량%, LiPF6 12.80 중량%, LiBF4 0.2 중량%를 혼합한 조성물을 준비하였다.
상기 전해액 10g을 프로필렌카보네이트 용매 약 70g에 용해하여 시료를 준비한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
실시예 3
이하 실험은 수분함량이 10ppm이하로 제어된 글로브박스 안에서 수행하였으며, 각 시료의 수분함량이 1ppm이하가 되도록 제어한 후 실험에 사용하였다.
2차전지 전해액으로 에틸렌카보네이트 31.30 중량%, 디에틸카보네이트 15.50 중량%, 에틸메틸카보네이트 40.00 중량%, LiPF6 12.80 중량%, LiBF4 0.2 중량%, LiBOB 0.2중량%를 포함하는 조성물을 준비하였다.
상기 전해액 10g 을 프로필렌카보네이트 용매 70g 에 용해하여 시료를 준비한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 1
이하 실험은 온도 25℃, 습도 17%인 일반룸에서 실시하였다.
리튬 비스(옥살레이토)보레이트(LiBOB) 1g을 물 0.1L에 용해하여 시료를 준비하였다.
적정액으로는 탈이온수에 NaOH를 0.01mol/L로 용해하여 준비하였으며, 메틸오렌지 지시약을 0.1g 첨가하였다.
전위차 적정에 사용된 전위차 적정기(potentiometric titrator)는 Metrohm사 798 Basic Titrino를 사용하였고, 전극은 Metrohm사 Solvotrode(6.0229.100 LL)로 전해질은 LiCl이 용해된 에탄올 용액인 것을 사용하였다.
Factor는 실시예 1과 동일하다.
100mL 폴리에틸렌(PE) 비이커에 상기 시료를 10g 채우고, 교반을 하였다.
상기 Solvotrode 전극을 시료에 침지한 후 상기 전위차 적정기를 이용하여 상기 적정액으로 적정하면서 전위차를 측정하였다. 이때 적정 속도(titration rate)는 3ml/min, 전위 변화 속도(signal drift)는 50mV/min로 하였으며, 안정화 시간은 25초로 하였다.
그 결과 시간이 지남에 따라 산의 함량이 지속적으로 증가하여 정확한 함량을 측정할 수 없었으며, 최소 함량을 표 1에 나타내었다.
비교예 2
이하 실험은 온도 25℃, 습도 17%인 일반룸에서 실시하였다.
2차전지 전해액으로 에틸렌카보네이트 31.50 중량%, 디에틸카보네이트 15.50 중량%, 에틸메틸카보네이트 40.00 중량%, LiPF6 12.80 중량%, LiBF4 0.2 중량%를 혼합한 조성물을 준비하였다.
상기 전해액 10g을 물 70g에 용해하여 시료를 준비한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과 시간이 지남에 따라 산의 함량이 지속적으로 증가하여 정확한 함량을 측정할 수 없었으며, 최소 함량을 표 1에 나타내었다.
비교예 3
이하 실험은 온도 25℃, 습도 17%인 일반룸에서 실시하였다.
2차전지 전해액으로 에틸렌카보네이트 31.30 중량%, 디에틸카보네이트 15.50 중량%, 에틸메틸카보네이트 40.00 중량%, LiPF6 12.80 중량%, LiBF4 0.2 중량%, LiBOB 0.2중량%를 포함하는 조성물을 준비하였다.
상기 전해액 0.1g을 물 70g에 용해하여 시료를 준비한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
그 결과 시간이 지남에 따라 산의 함량이 지속적으로 증가하여 정확한 함량을 측정할 수 없었으며, 최소 함량을 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 LiBOB의 첨가 전 및 첨가 후의 불산 함량을 정확히 측정할 수 있었다. 그러나 비교예 1 ~ 3은 시간이 지남에 따라 산의 함량이 지속적으로 증가하여 정확한 함량을 측정할 수 없었으며, 최소 함량의 경우에도 실시예에 비하여 높음 함량을 나타냄을 알 수 있었다.

Claims (15)

  1. 산-염기 적정방법을 이용한 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법으로서,
    a) 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매에 리튬이차전지 전해액을 용해하여 시료를 준비하는 단계;
    b) 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 비수계용매에 아민화합물을 용해하여 적정액을 제조하는 단계;
    c) 상기 a)단계의 시료에 b)단계의 적정액을 적가하여 종말점을 구하는 단계;
    를 포함하는 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비수계용매는 환형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 카보네이트계 용매를 사용하는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비수계용매는 수분함량이 1ppm이하로 제어된 것을 사용하는 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 환형 카보네이트는 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 사슬형 카보네이트로는, 디메틸카보네이트, 메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트로에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 a) ~ c)단계는 수분함량이 10ppm 이하로 제어되는 글로브박스(Glove Box) 안에서 수행되는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 b)단계에서 적정액은 지시약을 더 포함하는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 리튬이차전지 전해액은 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 c)단계의 적정은 전위차 적정법으로 적정하는 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법.
  9. 리튬이차전지 전해액을 희석하기 위한 비수계용매를 포함하는 제 1 용액과,
    비수계용매에 아민화합물을 용해한 적정액인 제 2용액을 포함하며,
    상기 비수계용매는 리튬이차전지 전해액의 용해가 가능한 것인 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량을 측정하기 위한 분석시약 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 리튬이차전지 전해액은 리튬 비스(옥살레이토)보레이트를 포함하는 것인 분석시약 조성물.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 비수계용매는 수분함량이 1ppm이하로 제어된 것인 분석시약 조성물.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 비수계용매는 환형 카보네이트, 사슬형 카보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 카보네이트계 용매인 분석시약 조성물.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 환형 카보네이트는 에틸렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, γ-부티로락톤에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택되고, 사슬형 카보네이트로는, 디메틸카보네이트, 메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트로에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 분석시약 조성물.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 적정액은 지시약을 더 포함하는 것인 분석시약 조성물.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 분석시약 조성물은 전위차 적정법에 사용되는 것인 분석시약 조성물.
KR1020120124790A 2011-12-28 2012-11-06 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물 KR20130076700A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/721,874 US20130168264A1 (en) 2011-12-28 2012-12-20 Method for Measuring HF Content in Lithium Secondary Battery Electrolyte and Analytical Reagent Composition Used in the Same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110144431 2011-12-28
KR20110144431 2011-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130076700A true KR20130076700A (ko) 2013-07-08

Family

ID=48990224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120124790A KR20130076700A (ko) 2011-12-28 2012-11-06 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130076700A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150053341A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 현대모비스 주식회사 이차전지 전해액 추출방법
CN107703138A (zh) * 2017-08-03 2018-02-16 浙江圣持新材料科技有限公司 锂离子电池电解质锂盐和电解液中酸度的检测方法
CN111579711A (zh) * 2020-04-24 2020-08-25 江苏中兴派能电池有限公司 一种评测烘烤后锂离子电池水含量的方法
CN113820446A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 宝山钢铁股份有限公司 一种平整液浓度的检测方法
US11296359B2 (en) 2017-09-15 2022-04-05 Lg Energy Solution, Ltd. Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery including the same
CN116008264A (zh) * 2023-02-08 2023-04-25 福建德尔科技股份有限公司 四氟硼酸锂中杂质的检测方法
CN116148416A (zh) * 2022-12-15 2023-05-23 福建德尔科技股份有限公司 二氟双草酸磷酸锂中游离酸的检测方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150053341A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 현대모비스 주식회사 이차전지 전해액 추출방법
CN107703138A (zh) * 2017-08-03 2018-02-16 浙江圣持新材料科技有限公司 锂离子电池电解质锂盐和电解液中酸度的检测方法
US11296359B2 (en) 2017-09-15 2022-04-05 Lg Energy Solution, Ltd. Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery including the same
CN111579711A (zh) * 2020-04-24 2020-08-25 江苏中兴派能电池有限公司 一种评测烘烤后锂离子电池水含量的方法
CN113820446A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 宝山钢铁股份有限公司 一种平整液浓度的检测方法
CN113820446B (zh) * 2020-06-18 2023-11-14 宝山钢铁股份有限公司 一种平整液浓度的检测方法
CN116148416A (zh) * 2022-12-15 2023-05-23 福建德尔科技股份有限公司 二氟双草酸磷酸锂中游离酸的检测方法
CN116008264A (zh) * 2023-02-08 2023-04-25 福建德尔科技股份有限公司 四氟硼酸锂中杂质的检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130076700A (ko) 리튬이차전지 전해액 중 불산 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물
Wiemers-Meyer et al. Mechanistic insights into lithium ion battery electrolyte degradation–a quantitative NMR study
Ritchie et al. Acidity in nonaqueous solvents. IV. Hydrocarbon acids in dimethyl sulfoxide
Wang et al. Competition between the plasticizer and polymer on associating with Li+ ions in polyacrylonitrile‐based electrolytes
US20130168264A1 (en) Method for Measuring HF Content in Lithium Secondary Battery Electrolyte and Analytical Reagent Composition Used in the Same
CN103645226A (zh) 一种含硼锂盐及其电解液中游离酸的检测方法
CN110261464A (zh) 非水体系中快速测定六氟磷酸锂产品中游离酸含量的方法
CN103063726A (zh) 锂离子电池电解液中氯离子含量的检测方法
CN100368800C (zh) 锂离子电池电解液中氢氟酸的定量分析方法
CN103913458A (zh) 电解质锂盐中微量游离酸的检测方法
CN109870490A (zh) 锂盐及其电解液中游离酸含量的测定方法
CN107703138A (zh) 锂离子电池电解质锂盐和电解液中酸度的检测方法
EP3827257A1 (en) Method of determining an amount of water in a sample using a derivative of imidazole and a hydrogen halide donor
CN113281457A (zh) 低温、线性滴定快速测定六氟磷酸锂电解液中游离酸含量的方法
CN111505200A (zh) 一种电解液添加物中微量游离酸的检测方法
CN111624195A (zh) 一种锂离子电池电解液酸度的分析方法
US5962328A (en) Electrolytic solution fork Karl Fischer coulometric titration and method for water content determination using the electrolytic solution
KR101425997B1 (ko) 리튬이차전지 전해액 중 수분 함량 측정방법 및 이에 사용되는 분석시약 조성물
CN109738577A (zh) 一种检测铝蚀刻液中混酸含量的方法
CN102937590A (zh) 活性铝测定方法
CN102937614A (zh) 一种锂离子电池电解质盐LiBF4中游离氟含量的分析方法
JP2010060511A (ja) フッ化水素の定量方法、電解液の評価方法
CN102901764B (zh) 一种测试二甲基亚砜中微量水分的方法
CN113671110A (zh) 一种硫酸乙烯酯的水分检测方法
CN115932157A (zh) 一种mmds在电解液中的游离酸测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
WITB Written withdrawal of application