KR20210092226A - 정제된 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI) 생성물, 미정제 LiFSI의 정제 방법, 및 정제된 LiFSI 생성물의 용도 - Google Patents
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Abstract
미정제 리튬 비스(플루오로설포닐)-이미드 (LiFSI)로부터 표적 불순물을 제거하여 정제된 LiFSI 생성물을 제조하는 방법. 일부 양태에서, 정제 방법은, 미정제 LiFSI를 제1 무수 유기 용매와 접촉시켜, LiFSI 및 표적 불순물(들)을 함유하는 용액을 생성하는 단계로, 상기 LiFSI는 가용성이고, 불순물(들)은 사실상 불용성인 것인, 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 제2 무수 유기 용매는 용액에 첨가되어, 표적 불순물(들)을 침전시키고, 그 후 이들은 여과되어 여과액을 수득한다. 일부 양태에서, 여과액으로부터 용매가 제거되어, LiFSI를 함유하는 고체 덩어리를 수득하고, 그 후 LiFSI가 불용성인 제3 무수 유기 용매와 접촉시킨다. LiFSI는 제3 무수 유기 용매로부터 분리되어 정제된 LiFSI 생성물을 수득할 수 있다. 특히, 정제된 LiFSI 생성물 및 정제된 LiFSI 생성물을 사용하는 전기 화학 장치가 또한 개시된다.
Description
(관련 출원 데이터)
본 출원은 2018년 11월 16일에 출원되고, "리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)의 정제 방법"의 표제의 미국 가출원 번호 제62/768,447호의 우선권의 이익을 주장하며, 이들 각각의 내용 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 정제된 LiFSI 생성물, 미정제 LIFSI의 정제 방법, 및 정제된 LIFSI 생성물의 용도에 관한 것이다.
리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)는 바람직한 물리 화학적 및 전기 화학적 특성으로 인해 리튬 기반 배터리의 전도성 염(conducting salt)으로서 보고되었다. LiFSI는 융점이 131 ℃이며, 최대 200 ℃까지 열적으로 안정적이다. 리튬 이온 배터리의 전해질에 일반적으로 사용되는 염인 헥사플루오로포스페이트 (LiPF6)에 비해 가수 분해에 대한 안정성이 훨씬 우수하다. LiFSI는 우수한 용해도, LiPF6 기반 전해질에 비교할 만한 이온 전도도, 비용 효율성, 환경 친화적, 유리한 고체 전해질 인터페이스 (SEI) 형성 특성과 같은 고유한 특성으로 인해 리튬 이온 배터리에 전해질/첨가제로서 집중적인 관심을 불러 일으켰다. 배터리 전해질에 사용되는 LiFSI의 순도 수준은 LiFSI 기반 전해질을 사용하는 배터리의 작동 및 사이클 수명에 중요할 수 있다. 그러나, LiFSI를 합성하는 많은 상업적 공정은 합성 공정에 의해 생성되는 미정제 LiFSI인 남아 있는 부산물을 생성한다. LiFSI의 주요 불순물은 리튬 플루오라이드 (LiF), 리튬 클로라이드 (LiCl), 리튬 설페이트 (Li2SO4), 리튬 플루오로설포네이트 (LiFSO3) 및 산성-유형 불순물, 예를 들면 불화수소 (HF)이다. 배터리에서 LiFSI 염을 사용하기 전에, 이러한 불순물을 제거하거나 다양한 허용 수준으로 줄여야 한다. 그러나, 이러한 불순물은 제거하기 어려울 수 있다.
하나의 구현예에서, 본 개시 내용은 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 미정제 리튬 비스(플루오로설포닐)-이미드 (LiFSI)로부터 하나 이상의 표적 불순물을 제거하여 정제된 LiFSI 생성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 무수 유기 용매와 불활성 조건 하에서 접촉시켜, LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 용액을 생성하는 단계로, 상기 LiFSI는 가용성이고, 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 실온에서 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매에 사실상 불용성인 것인, 단계; 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 상기 용액에 첨가하여, 적어도 하나의 표적 불순물을 침전시키는 단계로, 상기 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매에 사실상 불용성인 것인, 단계; 상기 용액으로부터 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 불용성 부분을 여과하여, 여과액을 생성하는 단계; 상기 여과액으로부터 용매를 제거하여, 고체 덩어리를 수득하는 단계; 상기 고체 덩어리를 LiFSI가 사실상 불용성인 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매와 접촉시키는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매로부터 LiFSI를 분리시켜, 정제된 LiFSI 생성물을 수득하는 단계;를 포함한다.
본 발명을 설명하기 위해, 도면은 본 발명의 하나 이상의 양태의 측면을 도시한다. 그러나, 본 발명은 도면에 도시되는 정확한 배열 및 수단에 한정되지 않음을 이해해야 한다:
도 1은 본 개시 내용의 측면에 따른 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)를 정제하는 다중 통과 방법을 예시하는 흐름도이고;
도 2는 본 개시 내용의 측면에 따라 제조된 전기 화학 장치를 예시하는 상위 레벨 다이어그램이다.
도 1은 본 개시 내용의 측면에 따른 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)를 정제하는 다중 통과 방법을 예시하는 흐름도이고;
도 2는 본 개시 내용의 측면에 따라 제조된 전기 화학 장치를 예시하는 상위 레벨 다이어그램이다.
일부 측면에서, 본 개시 내용은 미정제 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)를 정제하여, 미정제 LiFSI로부터 임의의 하나 이상의 다양한 표적 불순물을 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 첨부된 청구 범위에서, 용어 "미정제 LiFSI(crude LiFSI)" 및 유사 용어는 적어도 LiFSI 및 LiFSI의 합성으로부터 생성된 불순물과 같은 하나 이상의 불순물을 함유하는 합성 생성물을 나타낸다. 이후에 및 첨부된 청구 범위에서, 이러한 유형의 불순물은 "합성 불순물(synthesis impurity)"이라고 한다. 개시된 방법을 사용하여 어느 정도 제거되도록 표적된 불순물 각각은 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 "표적 불순물(target impurity)"로 언급된다. 일례에서, 표적 불순물은 앞서 언급된 바와 같이 LiFSI 합성의 부산물인 합성 불순물일 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "무수(anhydrous)"는 약 1 중량% 이하의 물, 일반적으로 약 0.5 중량% 이하의 물, 종종 약 0.1 중량% 이하의 물, 더욱 종종 약 0.01 중량% 이하의 물, 가장 종종 약 0.001 중량% 이하의 물을 갖는 것을 말한다. 이 정의 내에서, 용어 "사실상 무수(substantially anhydrous)"는 약 0.1 중량% 이하의 물, 일반적으로 약 0.01 중량% 이하의 물, 종종 약 0.001 중량% 이하의 물을 갖는 것을 말한다.
본 명세서 전체에서, 해당 수치 값과 함께 사용될 때 "약(about)"이라는 용어는 수치 값의 ± 20%, 일반적으로 수치 값의 ± 10%, 종종 수치 값의 ± 5%, 가장 종종 수치 값의 ± 2%를 의미한다. 일부 양태에서, 용어 "약"은 수치 값 자체를 의미할 수 있다.
본 명세서에 기술되고/되거나 첨부된 청구 범위에서 언급된 임의의 합성 및 정제 반응과 같은 화학 반응을 기술할 때, 용어 "처리하는(treating)", "접촉하는(contacting)" 및 "반응하는(reacting)"은 상호 교환적으로 사용되며, 지시된 및/또는 목적하는 생성물(들)을 생산하는데 충분한 조건 하에서 둘 이상의 시약을 첨가 또는 혼합하는 것을 말한다. 지시된 및/또는 목적하는 생성물을 생성하는 반응이 반드시 처음에 첨가된 시약(들)의 조합으로부터 직접적으로 발생하는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 즉, 혼합물에서 생성되고 궁극적으로 지시된 및/또는 목적하는 생성물의 형성으로 이어지는 하나 이상의 중간체가 존재할 수 있다.
상업적 규모에서, 미정제 LiFSI는 일반적으로 플루오르화 수소(HF), 플루오로 황산 (FSO3H), 염화수소 (HCl), 및 황산 (H2SO4)과 같은 다양한 농도의 합성 불순물을 포함하는 수소 비스(플루오로설포닐)이미드 (HFSI)를 리튬 카보네이트 (Li2CO3) 또는 리튬 하이드록사이드 (LiOH)로 중화함으로써 수득된다. 예로서 LiOH 기반 합성을 사용하여, 미정제 LiFSI를 제조하는 공정 중에, HFSI, 및 HF, FSO3H, HCl, 및 H2SO4와 같은 불순물을 대응하는 Li 염으로 전환하여, 각각 하기 도식에 의해 LiFSI, Li2SO4, FSO3Li, LiF, 및 LiCl를 생성한다:
이러한 예에서, Li2SO4, FSO3Li, LiF, 및 LiCl은 미정제 LiFSI에서 제거하고자하는 표적 불순물(여기서, 합성 불순물)이다. 일부 양태에서, 본 개시 내용의 정제 방법은 하나 이상의 Li2SO4, FSO3Li, LiF 및 LiCl과 같은 하나 이상의 합성 불순물, 및/또는 개시된 방법에 의해 제거될 수 있는 분자 구조 및 특성을 갖는 임의의 다른 불순물을 제거하고, 이들 각각은 본 개시 내용의 용어로 "표적 불순물"이다.
다른 측면에서, 본 개시 내용은 LiFSI 및 상대적으로 낮은 수준의 하나 이상의 표적 불순물, 예를 들면 하나 이상의 합성 불순물, 예를 들면 앞서 언급된 바와 같은 Li2SO4, FSO3Li, LiF, 및 LiCl을 함유하는 정제된 LiFSI 생성물에 관한 것이다. 하기에서 더 상세히 기재되는 바와 같이, 이러한 정제된 LiFSI 생성물은 개시된 기본 공정들 중 하나를 통한 단일 통과 또는 개시된 기본 공정들 중 하나 이상을 통한 다중 통과로 정제된 LiFSI 생성물을 생성할 수 있는 본 개시 내용의 정제 방법을 사용하여 제조될 수 있다.
일부 추가 측면에서, 본 개시 내용은 본 개시 내용의 LiFSI 염 생성물의 용도에 관한 것이다. 예를 들면, 본 개시 내용의 LiFSI 염 생성물은 배터리 또는 슈퍼 커패시터와 같은 임의의 적합한 전기 화학 장치에 사용될 수 있는 전해질을 제조하는데 사용될 수 있다.
본 개시 내용의 상기 및 다른 측면의 상세한 설명은 하기에 기재된다.
미정제 리튬 설폰이미드 염으로부터 비-용매 불순물의 제거
이 섹션은 미정제 리튬 설폰이미드 염에서 비-용매 불순물을 제거하는 방법, 이에 의해 제조된 정제된 리튬 설폰이미드 염 및 이러한 정제된 리튬 설폰이미드 염의 용도를 다룬다.
II.A. 미정제 LiFSI를 정제하는 예시적인 방법
LiFSI를 생산하는 많은 공정이 알려져 있지만, LiFSI를 상업적 규모로 합성하는 각각의 알려진 방법은 합성 불순물과 같은 다양한 수준의 불순물을 포함하는 미정제 LiFSI를 생산한다. 예를 들면 및 상기 언급된 바와 같이, LiFSI는 종종 Li2CO3 또는 LiOH와 반응하는 미정제 HFSI를 사용하여 상업적으로 생산되며, 미정제 HFSI에는 이렇게 합성된 미정제 LiFSI에 불순물을 생성하는 다양한 합성 불순물을 함유한다.
예를 들면, HFSI를 합성하는 하나의 방법은 요소 (NH2CONH2) 및 플루오로설폰산 (FSO3H)을 사용한다. 이 공정의 단점은 HFSI 및 불순물로서 과량의 플루오로 설폰산을 갖는 분리된 HFSI의 낮은 수율이다. 플루오로 설폰산 (b.p. 165.5 ℃)의 끓는점 (b.p.)과 HFSI의 끓는점 (b.p. 170 ℃)는 서로 매우 가깝기 때문에, 서로로부터 간단한 분별 증류로 분리하기가 매우 어렵다 [1]. 플루오르 설폰산을 제거하려는 시도는 HFSI와 플루오르 설폰산의 혼합물을 염화나트륨으로 처리하여 이루어졌으며, 여기서 염화나트륨은 플루오르 설폰산과 선택적으로 반응하여 나트륨 염과 HCl 부산물을 만든다. 이 공정은 정제된 HFSI의 낮은 수율로 어려움을 겪었으며, 또한 HFSI 생성물은 불순물로서 일부 염화물 불순물 (HCl 및 NaCl)로 오염되었다.
LiFSI 합성에 사용하기 위한 HFSI를 합성하는 다른 방법은 비스(클로로설포닐)이미드 (HCSI)를 비소 트리플루오라이드 (AsF3)로 불소화(fluorinating)하는 것을 포함한다. 이 반응에서, HCSI는 AsF3로 처리된다. 비소 트리플루오라이드는 독성이 있고, 증기압이 높기 때문에, 산업적 규모에서 처리하는 것이 특히 어렵다. 일반적인 반응은 1:8.6 비의 HCSI 대 AsF3를 사용한다. 이 방법으로 생성된 HFSI는 AsF3 및 AsCl3 합성 불순물로 오염된 것으로 밝혀졌으며, 이는 염화물 및 불화물 불순물의 우수한 공급원인 것으로 밝혀졌다 [2].
또한, LiFSI 합성에 사용하기 위한 HFSI는 HCSI를 안티몬 트리플루오라이드(SbF3)로 불소화함으로써 제조될 수 있다. 이 반응의 안티몬 트리플루오라이드 부산물은 HFSI에서 높은 용해도를 가지며, 자연적으로 승화될 수 있고; 이는 목적하는 생성물로부터 분리하기가 매우 어렵다. 이 반응의 생성물은 일반적으로 염화물 불순물의 우수한 공급원인 안티몬 트리클로라이드로 오염된다 [3].
LiFSI 합성에 사용하기 위한 HFSI를 생산하는 또 다른 방법은 고온에서 HCSI를 과잉의 무수 HF와 반응시키는 것을 포함한다 [4]. 이 반응의 수율은 최대 60%이며, 생성물은 HCSI의 분해로 생성되는 플루오르 설폰산으로 오염되었다. 이 부산물은 끓는점이 HFSI의 끓는점에 가깝기 때문에 제거하기 어렵다. 무수 HF를 사용하여 HSCI를 불소화하는 이 반응은 95% 초과의 수율을 달성했지만 [5], 여전히 생성물은 합성 불순물로서 플루오르 설폰산, 하이드로겐 플루오라이드, 하이드로겐 클로라이드, 및 황산으로 오염되었다.
HCSI를 비스무트 트리플루오라이드 (BiF3)와 반응시키는 것은 더 깨끗한 반응 생성물에서 HFSI가 생성되는 것으로 보고되었다. 이 반응에서, 형성된 BiCl3 부산물은 BiCl3이 승화되지 않기 때문에, 분별 증류에 의해 HFSI로부터 쉽게 분리될 수 있다 [6]. 여전히, 그러나, 생성물은 합성 불순물로 염화물, 불화물 및 플루오로 설폰산이 있다.
HFSI를 합성하는 다른 방법에서, 포타슘 비스(플루오로설포닐)이미드 (KFSI)는 과염소산(perchloric acid)과 반응된다 [7]. 이 공정에서, 부산물 포타슘 과염소산은 폭발성으로 간주된다. 또한, 분리된 HFSI는 높은 수준의 칼륨 양이온과 KFSI에 존재하는 일부 염화물 불순물로 오염된다.
화학식 FSO2NH-O2F를 갖는 이미도-비스(황산)디플루오라이드라고도 알려진 수소 비스(플루오로설폰산)은 17 ℃의 융점(m.p.), 170 ℃의 끓는점(b.p.), 및 1.892 g/cm3의 밀도를 갖는 무색 액체이다. 이는 물 및 다수의 유기 용매에 매우 잘 녹는다. 물에서의 가수분해는 비교적 느리며, HF, H2SO4 및 아미도 황산 (H3NSO3)을 형성한다. HFSI는 pKa가 1.28인 강산이다 [8].
본 개시 내용의 정제 방법은 미정제 LiFSI에 존재하는 합성 불순물 및/또는 다른 불순물, 예를 들면 상술한 합성 방법 중 어느 하나 이상을 사용하여 제조된 미정제 HFSI를 사용하여 합성된 미정제 LiFSI와 같은 표적 불순물을 제거하는데 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 정제 방법은 미정제 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 용액을 생성하기 위해 불활성 조건 하에서 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것을 포함한다. 일부 양태에서, 적어도 하나의 유기 용매에서 LiFSI의 용해도는 실온에서 적어도 약 60%, 일반적으로 약 60% 내지 약 90%의 범위 내이고, 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 용해도는 일반적으로 실온에서 약 20 ppm 이하이고, 종종 예를 들면 약 13 ppm 미만이다. 일부 양태에서, 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것은 최소량의 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매를 사용하여 수행된다. 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매의 맥락에서 "최소량"은, 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매가 사실상 LiFSI가 더 이상 용해되지 않는 양으로 제공되는 것을 의미한다. 일부 양태에서, 최소량의 적어도 하나의 무수 무기 용매는 용액의 약 50 중량% 내지 약 75 중량%의 범위 내에 속한다.
일부 양태에서, 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것은 약 15 ℃ 내지 약 25 ℃의 범위 내의 온도보다 낮은 온도에서 수행된다. 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매 중 미정제 LiFSI의 용해는 발열 반응이다. 결과적으로, 일부 양태에서, 용액의 온도는 냉각기, 온도 조절기, 순환기 등과 같은 임의의 적절한 온도 제어 장치를 사용하여 제어될 수 있다. 일부 양태에서, 용액의 온도는, 적어도 하나의 무수 유기 용매가 미정제 LiFSI와 접촉함에 따라, 용액의 온도를 약 25 ℃ 미만으로 유지하도록 제어된다. 최소량의 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매를 얻거나/얻고, 적어도 제1 무수 유기 용매에 의해 미정제 LiFSI를 접촉하는 동안 용액의 온도를 제어하기 위해, 적어도 하나의 무수 유기 용매는 적절한 공급 또는 투여 장치를 사용하여 정밀하게 제어된 비율 또는 정밀하게 제어 된 양으로 지속적으로 또는 계속적으로 추가될 수 있다.
LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 동안 불활성 조건은 아르곤 가스 및/또는 질소 가스 및/또는 다른 불활성 건식 (즉, 무수) 가스를 사용하는 것과 같은 임의의 적절한 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 정제 방법은 1기압과 같은 임의의 적절한 압력에서 수행될 수 있다.
적어도 하나의 제1 무수 유기 용매 각각이 선택될 수 있는 무수 유기 용매의 예는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트 (DEC), 에틸 메틸 카보네이트 (EMC), 프로필 메틸 카보네이트 (PMC), 에틸렌 카보네이트 (EC), 플루오로에틸렌 카보네이트 (FEC), 트랜스 부틸렌 카보네이트, 아세토니트릴, 말로노니트릴, 아디포니트릴, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 메틸 프로피오네이트(MP) 및 에틸 프로피오네이트(EP), 메탄올, 에탄올, 프로판올, 및 이소프로판올을 포함하지만, 필수적으로 이에 제한되지 않는다.
미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시킨 후, 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 용액에 첨가하여 적어도 하나의 표적 불순물을 침전시킨다. 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매는 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물이 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매에서 사실상 불용성 (상기 언급된 바와 같이, 이는 일반적으로 표적 불순물이 20 ppm 이상 용해되지 않아야 하는 것이 바람직함)이 되도록 선택된다. 일부 양태에서, 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매는 최소량으로 첨가된다. 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매의 맥락에서 "최소량"은, 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매가 사실상 하나 이상의 표적 불순물이 용액으로 더 이상 침전되지 않는 양으로 제공되는 것을 의미한다. 일부 양태에서, 최소량의 적어도 하나의 무수 무기 용매는 용액의 0 중량% 초과 내지 약 10 중량% 이하의 범위 내에 속한다. 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매는, 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 동안 존재하는 바와 같은 동일한 온도, 압력, 및 불활성 조건 하에서 첨가될 수 있다.
적어도 하나의 제2 무수 유기 용매 각각이 선택될 수 있는 무수 유기 용매의 예는 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸을 포함하지만, 필수적으로 이에 제한되지 않는다.
적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 첨가한 후, 하나 이상의 표적 불순물 각각의 불용성 부분을 용액으로부터 분리, 예를 들면 여과 또는 캐뉼라화하여(cannulated), 용액에 LiFSI를 함유하는 여과액을 생성한다. 여과는 하나 이상의 필터 매체 사용, 원심 분리, 중력 분리, 하이드로 사이클로닝(hydrocycloning) 등과 같은 임의의 적절한 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 당업자들은 본 개시 내용의 정제 방법의 임의의 특정 예시화에 사용하기 위한 적절한 여과 기술(들)을 이해할 것이다.
여과로부터 여과액을 얻은 후, 여과액에서 용매를 제거하여, 주로 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물의 일부 감소된 양(들)으로 구성된 고체 덩어리를 수득한다. 제거된 용매는 일반적으로 이전 처리로부터의 하나 이상의 제1 무수 유기 용매 및 하나 이상의 제2 무수 유기 용매의 각각일 것이다. 용매는 적합한 온도 및 감압 조건 하에서와 같은 임의의 적합한 기술을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들면, 용매의 제거는 약 0.5 Torr 이하 또는 약 0.1 Torr 이하의 압력에서 수행될 수 있다. 제거 중 온도는, 예를 들면 약 25 ℃ 내지 약 40 ℃ 이하일 수 있다.
고체 덩어리를 수득한 후, 고체 덩어리는 LiFSI가 사실상 불용성인 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매와 접촉하여, 하나 이상의 표적 불순물이 제3 용매와 용매화됨으로써 하나 이상의 표적 불순물을 추가로 제거할 수 있다. 다른 이점은, 특히 감압과 실온보다 약간 더 높은 온도에서, 용매를 배출함으로써 공정 중에 형성된 임의의 ppm 수준의 HF를 제거하는 것이다. 일부 양태에서, 고체 덩어리를 접촉하는데 사용되는 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매의 양은 고체 덩어리의 중량의 적어도 50 중량%일 수 있다. 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매의 각각이 선택될 수 있는 무수 유기 용매의 예는, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸을 포함하지만, 필수적으로 이에 제한되지 않는다.
고체 덩어리를 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매와 접촉시킨 후에, LiFSI는 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매로부터 분리되어, 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 감소된 양을 함유하는 정제된 LiFSI 생성물을 수득한다. 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매로부터 LiFSI의 분리는 고체 형태로 LiFSI를 여과하고/하거나, 진공에서와 같이 고체 LiFSI를 건조하는 것과 같은 임의의 하나 이상의 적합한 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 양태에서, 진공 내 압력은 약 0.1 Torr 미만 또는 약 0.01 Torr 미만이다. 생성된 정제된 LiFSI 생성물은 일반적으로 백색 자유 유동 분말이다.
건조된 정제된 LiFSI 생성물은 약 25 ℃ 이하와 같은 감소된 온도에서 아르곤과 같은 불활성 가스 내에 건조된 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 용기 또는 유리 플루오라이드에 불활성인 니켈 합금과 같은 건조 불활성 용기에 저장하여, 저장 중에 LiFSI의 열화를 억제할 수 있다.
하기 표 I은 본 개시 내용의 LiFSI 정제 방법에 대한 제1, 제2, 및 제3 무수 유기 용매의 각각을 선택하는 예를 나타낸다. 표에서 볼 수 있듯이, 선택된 제1 무수 유기 용매는 디메틸 카보네이트이고, 선택된 제2 및 제3 무수 유기 용매는 디클로로메탄이다.
상기 표에 근거하여, 디메틸 카보네이트에서 LiFSI의 용해도는 90% 초과이고, 디클로로 메탄에는 불용성이다. 한편, 이 실시예에서 LiF, LiCl 및 Li2SO4와 같은 표적 불순물의 용해도는 무수 조건 하에서 디메틸 카보네이트에서 13 ppm 미만이다. 따라서, 무수 디메틸 카보네이트 및 무수 디클로로메탄 용매는 본 개시 내용에 따라 정제된 LiFSI 생성물을 수득하기 위해 미정제 LiFSI를 정제하는 이 실시 예에서 선택되었다. 상기 기재된 방법의 측면에 따라서, 상기 표 I에서 보고된 불순물을 함유하는 미정제 LiFSI는 약 25 ℃에서 약 40% 내지 약 75%의 농도에서 디메틸 카보네이트 중에서 혼합되고, 실온에서 교반된 후, 약 2% 내지 약 10%의 디클로로메탄을 첨가하여 표적 불순물을 침전시킬 수 있다. 그 후, 표적 불순물은, 예를 들면 여과에 의해 제거될 수 있고, 여과액은 농축 건조될 수 있다. 수득된 고체를 무수 디클로로메탄으로 처리하여, 디클로로 메탄에 용해되는 임의의 표적 HF 불순물을 제거할 수 있다. 그러나, LiFSI는 디클로로메탄에 불용성이다.
정제된 LiFSI는 여과에 의해 회수되고, 최종적으로 감압 (일 실시예에서, 약 0.1 Torr 미만) 및 약 40 ℃ 미만에서 건조되어, 백색 자유 유동 분말을 수득할 수 있다. 이 실시예에서, 백색 분말은 PTFE 용기 내에 아르곤 분위기 하에서 저장되었다.
상기 방법들 중 어느 하나를 사용하여 정제되는 미정제 LiFSI의 표적 불순물(들)의 농도(들) 및 목적하는 정제된 LiFSI 생성물의 이러한 표적 불순물 중 하나 이상의 목적하는 최대 농도(들)에 따라, 각각의 통과마다 하나 이상의 표적 불순물의 양(들)을 순차적으로 감소시키기 위해 다중 통과 방법을 수행하는 것이 필요할 수 있다. 이러한 다중 통과 방법은 미정제 LiFSI에서 초기에 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 수준을 연속적으로 감소시키기 위해 상기 방법들 중 임의의 하나 이상을 연속적으로 사용할 수 있으며, 그 다음에는 생성된 정제된 LiFSI 생성물에 여전히 남아있을 수 있다. 본 개시 내용의 예시적인 다중 통과 정제 방법(100)은 도 1에 도시된다.
도 1을 참조하여, 블럭(105)에서, 특정 수준(들)로 존재하는 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 미정제 LiFSI가 제공된다. 블럭(110)에서, 미정제 LiFSI는 상기 기재된 방법들 중 어느 하나를 사용하여 정제된다. 블럭(110)에서 정제의 최종 결과는 각각의 표적 불순물의 수준이 감소된 정제된 LiFSI 생성물이다. 임의의 블럭(115)에서, 정제된 LiFSI 생성물에서 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 수준은 적합한 측정 절차를 사용하여 측정된다. 임의의 블럭(120)에서, 측정된 수준 각각은 정제된 LiFSI 생성물에서 허용 가능한 대응하는 표적 불순물에 대한 최대 목적하는 수준과 비교된다. 임의의 블럭(125)에서, 임의의 하나 이상의 측정된 수준이 대응하는 목적하는 최대 수준을 초과하는지가 결정된다. 그렇지 않으면, 즉 각각의 측정된 수준이 대응하는 목적하는 최대 수준 미만이면, 정제된 LiFSI 생성물은 목적하는 불순물 수준 사양을 충족하고, 추가 정제를 필요로 하지 않는다. 따라서, 다중 통과 정제 방법(100)은 블럭(130)에서 종료될 수 있다.
그러나, 블럭(125)에서, 임의의 하나 이상의 측정된 수준이 대응하는 목적하는 최대 수준(들)을 초과하면, 블럭(110)에서 정제를 통해 이전 통과에서 정제된 정제된 LiFSI 생성물은 루프(135)를 통해 블럭(110)에서 정제될 수 있다. 블럭(110)에서 정제를 통해 이러한 통과에서, 용액을 제조 및/또는 촉매화된 LiFSI를 세정하는데 사용되는 무수 유기 용매(들)는 블럭(110)에서 정제를 통해 이전 통과에서 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수 있다. 블럭(110)에서 정제의 마지막에, 임의의 블럭(115 및 120)에서, 표적 불순물 수준(들)의 하나 이상의 측정 및 측정된 수준(들)과 하나 이상의 대응하는 목적하는 최대 수준의 하나 이상의 비교는 방법(100)이 블럭(130)에서 종료될 수 있는지 아니면 가장 최근에 통과된 정제된 LiFSI 생성물에서 LiFSI가 루프(135)를 통해 다시 정제되어야 하는지를 결정하기 위해 이루어질 수 있다.
다중 통과 정제 방법이 유용할 수 있는 비제한적이지만 예시적인 예는 리튬 기반 배터리용 LiFSI와 같은 리튬 기반 전해질이다. 미정제 LiFSI는 일반적으로 LiFSI를 만드는데 사용되는 미정제 HFSI의 HCl 합성 불순물에서 나오는 LiCl과 같은 염화물 불순물을 150 ppm 이상 정도 갖는다. 그러나, 이러한 염화물 수준은 리튬 금속 배터리에 부식성이 있다. 결과적으로, 리튬 금속 배터리용 LiFSI 기반 전해질의 염화물 수준을 약 10 ppm 미만 또는 1 ppm 미만과 같이 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 다중 통과 정제 방법(100)과 같은 본 개시 내용의 다중 통과 정제 방법을 사용하여, 전해질에 사용된 LiFSI 염을 합성하는데 사용되는 미정제 LiFSI의 경우 이러한 낮은 염화물 수준을 달성하는데 유용한 방법이 될 수 있다.
비제한적이지만 예시적인 예로서, 다중 통과 정제 방법(100)은 합성 불순물로서 LiCl 200 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI로 시작하여 LiFSI 생성물의 염소 (표적 불순물 LiCl의 형태) 함량을 1 ppm 미만으로 낮추는데 사용될 수 있다. 블럭(105)에서, 목적하는 양의 미정제 HFSI가 제공된다. 블럭(110)에서, 미정제 LiFSI는 상기 기재되거나 하기에 예시된 임의의 정제 방법을 사용하여 정제된다.
임의의 블럭(115)에서, 정제된 LiFSI 생성물에서 LiCl(또는 염화물)의 수준은 100 ppm으로 측정된다. 임의의 블럭(120)에서, 100 ppm의 측정된 수준은 1 ppm 미만 요건과 비교된다. 임의의 블럭(125)에서, 100 ppm이 1 ppm 미만 요건보다 더 크기 때문에, 정제된 LiFSI 생성물은 초기 미정제 LiFSI를 정제하는데 사용되는 것과 동일하거나 상이한 정제 공정을 사용하여 블럭(110)에서 루프(135)를 통해 처리된다. 이러한 두번째 통과에서, 시작 표적 불순물 수준은 100 ppm이고, 두번 정제된 LiFSI 생성물의 최종 불순물 수준은 이제 임의의 블럭(115)에서 측정되는 바와 같이 20 ppm이다. 임의의 블럭(120)에서, 이러한 20 ppm 수준을 1 ppm 미만 요건과 비교한 후, 임의의 블럭(125)에서, 두번 정제된 LiFSI 생성물은 루프(135)를 통해 블럭(110)에서 2개의 이전 통과 중 어느 하나에서 사용된 동일하거나 상이한 정제 방법으로 다시 정제될 필요가 있다고 결정되었다.
이러한 세번째 통과에서, 시작 표적 불순물 수준은 20 ppm이고, 세번 정제된 LiFSI 생성물에서 종결 불순물 수준은 이제 임의의 블럭(115)에서 측정되는 바와 같이 1 ppm 미만이다. 임의의 블럭(120)에서 이러한 1 ppm 미만 수준을 1 ppm 미만의 요건과 비교한 후, 임의의 블럭(125)에서, 세번 정제된 LiFSI 생성물은 다중 통과 정제 방법(100)이 블럭(130)에서 종결될 수 있는 요건을 만족한다고 결정되었다.
실시예
상기 방법론은 하기 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예는 단지 예시의 목적으로 포함되고 본 개시 내용의 범위를 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해될 것이다. 달리 명시되지 않는 한, 이러한 실시예에서 사용된 모든 화학 물질은 고순도이며, 평판이 좋은 상업적 공급원으로부터 입수된 것이다. 공정에서 수분을 배제하기 위해 엄격한 예방 조치를 취했으며, 통풍이 잘 되는 후드를 사용하여 반응을 수행했다.
실시예 1
디메틸 카보네이트(DMC) 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 400 ppm, Cl- = 50 ppm, F- = 200 ppm, SO4 2- = 200 ppm, 및 물 = 200 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (250g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 DMC (250 g (50 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 20g (4 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 혼합물로부터 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(200g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 95% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 100 ppm; Cl- = 10 ppm; F_ = 50 ppm; SO4 2- = 60 ppm; 및 물 = 50 ppm.
실시예 2
에틸 메틸 카보네이트(EMC) 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 200 ppm, Cl- = 10 ppm, F- = 100 ppm, SO4 2- = 100 ppm, 및 물 = 100 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (250g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 EMC (200 g (~44 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 25g (~5.6 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(250g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 92% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 40 ppm; Cl- = 1 ppm; F_ = 10 ppm; SO4 2- = 20 ppm; 및 물 = 30 ppm.
실시예 3
디에틸 카보네이트(DEC) 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 400 ppm, Cl- = 50 ppm, F- = 200 ppm, SO4 2- = 200 ppm, 및 물 = 200 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (250g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 DEC (250 g (50 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 20g (4 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(200g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 90% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 80 ppm; Cl- = 5 ppm; F_ = 30 ppm; SO4 2- = 50 ppm; 및 물 = 45 ppm.
실시예 4
디프로필 카보네이트(DPC) 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 200 ppm, Cl- = 10 ppm, F- = 100 ppm, SO4 2- = 100 ppm, 및 물 = 100 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (250g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 디프로필 카보네이트 (200 g (~44 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 20g (~4.4 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(250g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 90% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 30 ppm; Cl- = 1 ppm; F_ = 11 ppm; SO4 2- = 15 ppm; 및 물 = 30 ppm.
실시예 5
메틸 프로필 카보네이트(MPC) 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 200 ppm, Cl- = 10 ppm, F- = 100 ppm, SO4 2- = 100 ppm, 및 물 = 100 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (250g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 메틸 프로필 카보네이트(MPC) (200 g (~44.4 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 20g (~4.4 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(250g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 91% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 32 ppm; Cl- = 2 ppm; F_ = 12 ppm; SO4 2- = 22 ppm; 및 물 = 35 ppm.
실시예 6
에틸 아세테이트 및 클로로포름을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 200 ppm, Cl- = 10 ppm, F- = 100 ppm, SO4 2- = 100 ppm, 및 물 = 100 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (250g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 에틸 아세테이트 (150 g (37.5 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 20g (5 중량%)의 무수 클로로포름을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 클로로포름(250g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 88% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 40 ppm; Cl- = 2 ppm; F_ = 15 ppm; SO4 2- = 20 ppm; 및 물 = 40 ppm.
실시예 7
부틸 아세테이트 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 200 ppm, Cl- = 10 ppm, F- = 100 ppm, SO4 2- = 100 ppm, 및 물 = 100 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (200g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 부틸 아세테이트 (150 g (~43 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 30g (~8.6 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(250g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 89% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 38 ppm; Cl- = 1 ppm; F_ = 15 ppm; SO4 2- = 22 ppm; 및 물 = 40 ppm.
실시예 8
아세토니트릴 및 디클로로메탄을 사용하여 LiFSI의 정제: 500 mL 건식 플라스크에서, 다양한 수준의 불순물, 여기서 FSO3 - = 200 ppm, Cl- = 10 ppm, F- = 100 ppm, SO4 2- = 100 ppm, 및 물 = 100 ppm을 함유하는 미정제 LiFSI (200g)를 질소 분위기 하에서 취해, 수조로 10 ℃로 냉각시켰다. 무수 부틸 아세테이트 (150 g (~43 중량%))를 교반하면서 부분적으로 플라스크에 첨가한 후, 30g (~8.6 중량%)의 무수 디클로로메탄을 첨가했다. 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반했다. 불용성인 불순물을 여과에 의해 제거했다. 여과액을 감압 하에 농축시켜, 고체를 얻었고, 이를 아르곤 하에서 무수 디클로로메탄(250g)으로 처리했다. 이 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 목적하는 불용성 LiFSI 생성물을 여과에 의해 분리하고, 최종적으로 진공(0.1 Torr 미만)에서 35 ℃에서 건조시켜, 90% 수율의 정제된 LiFSI 생성물을 수득했다. 이 실시예에서, 정제된 LiFSI 생성물은 하기 불순물을 가졌다: FSO3 - = 50 ppm; Cl- = 5 ppm; F_ = 20 ppm; SO4 2- = 22 ppm; 및 물 = 38 ppm.
예시적인 정제된 LiFSI 생성물
상기 개시된 임의의 단일 통과 정제 방법 또는 도 1의 다중 통과 방법(100)과 같이 상술한 정제 방법 중 임의의 것을 사용하여, 생성된 정제된 LiFSI 생성물은 정제 방법에 의해 제거된 매우 낮은 수준의 표적 불순물을 가질 수 있다. 예를 들면, 표적 불순물 중 적어도 하나가 LiCl인 본 개시 내용의 정제된 LiFSI 생성물은 10 ppm 이하, 또는 1 ppm 미만의 LiCl (Cl-) 수준을 가질 수 있다. 다른 예로서, 적어도 하나의 표적 불순물이 LiF (F-), FSO3Li (FSO3 -), 및 LiCl (Cl-)를 포함하는 본 개시 내용의 정제된 LiFSI 생성물은 약 80 ppm 이하의 F-, 약 100 ppm 이하의 FSO3 -, 및 약 100 ppm 미만의 Cl-; 약 40 ppm 이하의 F-, 약 250 ppm 이하의 FSO3 -, 및 약 20 ppm 이하의 Cl-; 또는 약 200 ppm 이하의 F-, 약 100 ppm 이하의 FSO3 -, 및 약 30 ppm 이하의 Cl-를 가질 수 있다. 다른 예로서, 상기 수준의 불순물 및 이들의 조합의 각각은 약 200 ppm 이상의 F-, 약 200 ppm 이상의 FSO3 -, 및/또는 약 200 ppm 이상의 Cl-을 갖는 미정제 LiFSI로 시작하여 달성될 수 있다. 또 다른 예로서, 적어도 하나의 표적 불순물이 SO4 2-인 본 개시 내용의 정제된 LiFSI 생성물은 약 280 ppm 이하, 또는 약 100 ppm 이하 수준의 SO4 2-를 가질 수 있다. 추가 예에서, 상기 SO4 2- 수준의 각각은 약 500 ppm 이상의 SO4 2-를 갖는 미정제 LiFSI로 시작하여 달성될 수 있다. 본 개시 내용의 정제 방법의 유용한 특징은 방법의 각각 (또는 유일한) 통과에서 서로 다른 유형의 표적 불순물을 동시에 제거할 수 있는 능력이다.
정제된 LiFSI 생성물의 예시적인 용도
상기 언급된 바와 같이, 정제된 LiFSI 생성물은 특히 전기 화학 장치용 정제 된 LiFSI 기반 전해질을 만드는데 사용될 수 있다. 여기서, 정제된 전해질의 순도는 정제된 LiFSI 생성물이 본 명세서에 개시된 방법 중 임의의 하나 이상에 따라 정제되었다는 사실로부터 이어진다. 이러한 정제된 전해질은 본 개시 내용의 정제된 LiFSI 생성물 (염)을 하나 이상의 용매, 하나 이상의 희석제 및/또는 하나 이상의 첨가제와 혼합하는 것과 같은 다양한 방법 중 임의의 것을 사용하여 제조될 수 있고, 여기서 용매, 희석제 및 첨가제는 당 업계에 공지될 수 있다.
도 2는 본 개시 내용의 측면에 따라 제조된 전기 화학 장치(200)를 도시한다. 당업자들은, 전기 화학 장치(200)가, 예를 들면 배터리 또는 슈퍼 커패시터일 수 있는 것을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 당업자들은, 도 2가 전기 화학 장치(200)의 일부 기본 기능적 구성 요소만을 도시한 것이며, 2차 배터리 또는 슈퍼 커패시터와 같은 전기 화학 장치의 실제 예시화(instantiation)는 일반적으로 권선 구조 또는 스택 구조를 사용하여 구현될 것을 쉽게 이해할 것이다. 또한, 당업자들은, 전기 화학 장치(200)가 도시를 쉽게 하기 위해 도 2에 도시하지 않은 전기적 터미널, 씰(들), 열 차단(shutdown) 층(들), 및/또는 벤트(들)과 같은 다른 구성 요소를 포함할 것을 이해할 것이다.
이 실시예에서, 전기 화학 장치(200)는 각각 이격된 양극 및 음극(204, 208), 및 대응하는 개별적인 집전 장치(204A, 208A)의 쌍을 포함한다. 다공성 유전체 세퍼레이터(212)는 양극과 음극을 전기적으로 분리시키지만, 본 개시 내용에 따라 제조된 정제된 LiFSI 기반의 전해질(216)의 이온이 이를 통해 흐르도록 양극과 음극(204, 208) 사이에 배치된다. 다공성 유전체 세퍼레이터(212) 및/또는 양극과 음극 중 하나, 다른 하나, 또는 이들 모두는 다공성인지 여부에 따라, 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)로 함침된다. 도 2에서, 양극과 음극(204, 208) 모두는 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)이 그들 안으로 연장되는 것으로 도시되는 것에 의해 다공성인 것으로 도시된다. 상기 기재된 바와 같이, 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)에 대해 본 개시 내용의 정제된 LiFSI 기반 전해질을 사용하는 이점은, 합성 불순물과 같은 LiFSI 기반 전해질에 존재할 수 있는 불순물이 전기 화학 장치(200)에서 사용하기에 허용 가능한 수준 (예를 들면, 하나 이상의 불순물 수준 사양을 충족함)으로 감소될 수 있다는 점이다. 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)을 제조하는데 사용될 수 있는 정제된 LiFSI 생성물(염)의 예 및 낮은 수준의 이들의 불순물의 예는 상기 기재된다. 전기 화학 장치(200)는 집전장치(204A, 208A), 양극 및 음극(204, 208), 다공성 유전체 세퍼레이터(212) 및 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)을 함유하는 용기(220)를 포함한다.
당업자들은, 전기 화학 장치의 유형 및 설계에 따라, 양극 및 음극(204, 208) 각각은 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)의 알칼리 금속 이온 및 다른 구성 성분과 호환되는 적합한 재료를 포함하는 것을 이해할 것이다. 집전장치(204A, 208A)의 각각은 구리 또는 알루미늄, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 임의의 적합한 전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 다공성 유전체 세퍼레이터(212)는 특히 다공성 폴리머와 같은 임의의 적합한 다공성 유전체 재료로 제조될 수 있다. 도 2의 전기 화학 장치(200)를 구성하는데 사용될 수 있는 다양한 배터리 및 슈퍼 커패시터 구성은 당업계에 알려져 있다. 이러한 공지된 구성들 중 임의의 것이 사용되는 경우, 전기 화학 장치(200)의 신규성은 LiFSI 염 및 상응하는 전해질을 제조하는 통상적인 방법으로는 달성되지 않은 고순도의 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)에 있다.
일 실시예에서, 전기 화학 장치(200)는 다음과 같이 제조될 수 있다. 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)은 미정제 LiFSI로 시작하여 제조될 수 있고, 그 후 적합한 낮은 수준의 하나 이상의 표적 불순물을 갖는 정제된 LiFSI 생성물을 생성하기 위해 본 명세서에 기재된 임의의 하나 이상의 정제 방법을 사용하여 정제될 수 있다. 다른 예에서, 미정제 HFSI는 우선 상기 기재된 합성 방법 중 어느 것과 같이 합성될 수 있고, 이러한 미정제 HFSI는 미정제 LiFSI를 합성하는데 사용될 수 있다. 이러한 미정제 LiFSI는 본 명세서에 기재된 정제 방법들 중 어느 하나 이상을 사용하여 정제되어, 정제된 LiFSI 생성물 (염)을 생성할 수 있다. 그 후, 이러한 정제된 LiFSI 생성물은, 예를 들면 전기 화학 장치(200)의 성능을 향상시키는 하나 이상의 용매, 하나 이상의 희석제, 및/또는 하나 이상의 첨가제를 첨가함으로써 정제된 LiFSI 기반 전해질(216)을 제조하는데 사용될 수 있다. 그 후, 정제된 기반 전해질(216)은 전기 화학 장치(200)에 첨가될 수 있고, 그 후 용기(220)는 밀봉될 수 있다.
일부 측면에서, 본 개시 내용은 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 미정제 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI)로부터 하나 이상의 표적 불순물을 제거하여, 정제된 LiFSI 생성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 불활성 조건 하에서 접촉시켜, LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 용액을 생성하는 단계로, 상기 LiFSI는 가용성이고, 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 실온에서 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매에 사실상 불용성인 것인, 단계; 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 상기 용액에 첨가하여, 적어도 하나의 표적 불순물을 침전시키는 단계로, 상기 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매에 사실상 불용성인 것인, 단계; 상기 용액으로부터 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 불용성 부분을 여과하여, 여과액을 생성하는 단계; 상기 여과액으로부터 용매를 제거하여, 고체 덩어리를 수득하는 단계; 상기 고체 덩어리를 LiFSI가 사실상 불용성인 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매와 접촉시키는 단계; 및 상기 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매로부터 LiFSI를 분리시켜, 정제된 LiFSI 생성물을 수득하는 단계;를 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 미정제 LiFSI로부터 하나 이상의 표적 불순물을 제거하는 방법은, A) 정제된 LiFSI 생성물에서 하나 이상의 불순물 중 적어도 하나의 농도를 측정하는 단계; B) 하나 이상의 불순물 중 적어도 하나의 농도가 목적하는 농도 제한을 만족하는지를 결정하는 단계; 및 C) 상기 농도가 목적하는 농도 제한을 만족하지 않으면, 정제된 LiFSI 생성물을 사용하여 상기 방법을 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 상기 방법은, 상기 농도가 목적하는 농도 제한을 만족할 때까지 A, B, 및 C 단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법의 하나 이상의 양태에서, A 단계는 LiCl의 농도를 측정하는 것을 포함하고; B 단계는 상기 농도가 약 100 ppm 미만인지를 결정하는 것을 포함한다.
상기 방법의 하나 이상의 양태에서, B 단계는 상기 농도가 1 ppm 미만인지를 결정하는 것을 포함한다.
일부 측면에서, 본 개시 내용은 전기 화학 장치의 제조방법에 관한 것이고, 상기 방법은, 본 명세서에 개시된 미정제 LiFSI로부터 하나 이상의 표적 불순물을 제거하는 방법들 중 어느 하나를 사용하여 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI) 염을 정제하여 정제된 LiFSI 염을 생성하는 단계; 정제된 LiFSI 염을 사용하여 전해질을 제형화하는 단계; 양극, 상기 양극으로부터 이격된 음극, 상기 양극과 음극 사이에 확장되는 부피를 포함하는 전기 화학 장치 구조를 제공하고, 전해질이 내부에 존재할 때 전해질의 이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 하는 단계; 및 전해질을 부피에 추가하는 단계;를 포함한다.
상기 방법의 하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 장치는 전기 화학 배터리이고, 전기 화학 장치 구조체는 부피 내에 배치된 세퍼레이터를 더 포함한다.
상기 방법의 하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 배터리는 리튬 이온 배터리이다.
상기 방법의 하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 배터리는 리튬 금속 배터리이다.
상기 방법의 하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 장치는 슈퍼 커패시터이다.
일부 측면에서, 본 개시 내용은 정제 공정에 의해 제조되는 정제된 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI) 생성물에 관한 것이고, 상기 정제된 LiFSI 생성물은 LiFSI; 합성 공정의 부산물인 하나 이상의 불순물을 포함하고, 상기 하나 이상의 불순물은, 정제된 LiFSI 생성물에 대해 약 100 ppm 미만의 양으로 존재하는 LiCl, 정제된 LiFSI 생성물에 대해 약 500 ppm 미만의 양으로 존재하는 LiSO3H, 정제된 LiFSI 생성물에 대해 약 150 ppm 미만의 양으로 존재하는 LiF를 포함한다.
LiFSI 생성물의 하나 이상의 양태에서, LiCl은 정제된 HFSI 생성물에 대해 약 10 ppm 미만의 양으로 존재한다.
LiFSI 생성물의 하나 이상의 양태에서, LiCl은 정제된 LiFSI 생성물에 대해 약 1 ppm 미만의 양으로 존재한다.
일부 측면에서, 본 개시 내용은 전기 화학 장치에 관한 것이고, 상기 전기 화학 장치는; 양극(positive electrode); 상기 양극 음극으로부터 이격된 음극(negative electrode); 상기 양극과 음극 사이에 배치된 다공성 유전체 세퍼레이터(porous dielectric separator); 및 적어도 상기 다공성 유전체 세퍼레이터 내에 함유되는 전해질로, 상기 전해질은 본 명세서에 이전에 개시된 정제된 LiFSI 생성물을 사용하여 제조되는 것인, 전해질;을 포함한다.
하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 장치는 리튬 배터리이다.
하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 장치는 리튬-금속 2차 배터리이다.
하나 이상의 양태에서, 상기 전기 화학 장치는 슈퍼 커패시터이다.
상기는 본 발명의 예시적인 양태의 상세한 설명이다. 여기에 첨부된 본 명세서 및 청구 범위에서, "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"의 구 및 "X, Y 및 Z 중 하나 이상"의 구에서 사용되는 바와 같은 결합 언어는 특별히 언급하거나 달리 언급되지 않는 한, 결합 목록에서 각각의 항목은 목록의 다른 모든 항목을 제외한 임의의 수 또는 결합 목록의 임의의 또는 모든 항목과 조합된 임의의 수로 존재할 수 있으며, 이들 각각은 임의의 수로 존재할 수 있다는 것을 의미하는 것으로 간주되어야 하는 것을 숙지해야 한다. 이러한 일반적인 규칙을 적용하면, 결합 목록이 X, Y 및 Z로 구성되는 상술한 실시예들에서의 결합 구들은 각각 다음을 포함해야 한다: 하나 이상의 X; 하나 이상의 Y; 하나 이상의 Z; 하나 이상의 X 및 하나 이상의 Y; 하나 이상의 Y 및 하나 이상의 Z; 하나 이상의 X 및 하나 이상의 Z; 및 하나 이상의 X, 하나 이상의 Y 및 하나 이상의 Z를 포함한다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 추가가 이루어질 수있다. 상기 기재된 다양한 양태의 각각의 특징은 관련된 새로운 양태에서 다수의 특징 조합을 제공하기 위해 적절한 다른 기재된 양태의 특징과 결합될 수 있다. 또한, 상기 기재된 내용은 다수의 개별적인 양태를 기술하고 있지만, 여기에 기술된 것은 본 발명의 원리의 응용을 설명하기 위한 것일 뿐이다. 추가로, 본 명세서의 특정 방법이 특정 순서로 수행되는 것으로 도시 및/또는 설명될 수 있지만, 주문은 본 발명의 측면을 달성하기 위해 통상의 기술 내에서 매우 가변적이다. 따라서, 이 설명은 단지 예로서 취해지며, 본 발명의 범위를 다른 방식으로 제한하려는 것은 아니다.
예시적인 양태가 상기 개시되고 첨부 도면에 도시되어 있다. 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에 구체적으로 개시된 것에 다양한 변화, 생략 및 추가가 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
참조 문헌
하기 참조 문헌 각각은 본 명세서에서 해당 인용의 위치에서 결정되는 대로 교시된 관련 주제에 대한 참조로 통합됩니다.
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Claims (30)
- 리튬 비스(플루오로설포닐)이미드 (LiFSI) 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 미정제 LiFSI로부터 하나 이상의 표적 불순물을 제거하여 정제된 LiFSI 생성물을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 불활성 조건 하에서 접촉시켜, LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물을 함유하는 용액을 생성하는 단계로, 상기 LiFSI는 가용성이고, 상기 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 실온에서 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매에 사실상 불용성인 것인, 단계;
적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 상기 용액에 첨가하여, 적어도 하나의 표적 불순물을 침전시키는 단계로, 상기 LiFSI 및 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매에 사실상 불용성인 것인, 단계;
상기 용액으로부터 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 불용성 부분을 여과하여, 여과액을 생성하는 단계;
상기 여과액으로부터 용매를 제거하여, 고체 덩어리를 수득하는 단계;
상기 고체 덩어리를 LiFSI가 사실상 불용성인 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매와 접촉시키는 단계; 및
상기 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매로부터 LiFSI를 분리시켜, 정제된 LiFSI 생성물을 수득하는 단계;를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 미정제 LiFSI는 실온에서 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매 중 적어도 약 50%의 용해도를 가지며, 상기 하나 이상의 표적 불순물의 각각은 실온에서 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매 중 약 20 ppm 이하의 용해도를 갖는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것은, 미정제 LiFSI를 최소량의 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 최소량의 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매는 용액의 약 40 중량% 내지 약 75 중량%인 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제4항에 있어서,
적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 상기 용액에 첨가하는 것은, 용액의 약 10 중량% 이하의 양으로 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 첨가하는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것은 약 25 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 방법은, 미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 동안에 용액의 온도를 조절하여, 표적 온도의 약 2 ℃ 내로 온도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 여과는 불활성 분위기에서 수행되는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 불활성 분위기는 아르곤 가스를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용매를 제거하는 것은 진공에서 수행되는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 용매를 제거하는 것은 약 0.1 Torr 이하의 압력에서 수행되는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제10항에 있어서,
상기 용매를 제거하는 것은 약 40 ℃ 미만의 온도에서 수행되는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 LiFSI를 분리시키는 것은 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매로부터 고체 형태의 LiFSI를 여과하는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 LiFSI를 분리시키는 것은 진공에서 고체 LiFSI를 건조시키는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제14항에 있어서,
상기 진공에서 고체 LiFSI를 건조시키는 것은 약 0.1 Torr 이하의 압력에서 고체 LiFSI를 건조시키는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 표적 불순물은 리튬 클로라이드 (LiCl), 리튬 플루오라이드 (LiF), 리튬 설페이트 (Li2SO4), 리튬 플루오로설페이트 (LiSO3), 하이드로겐 플루오라이드 (HF), 및 플루오로설폰산 (FSO3H)으로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 표적 불순물을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 표적 불순물은 리튬 설페이트 (Li2SO4)를 포함하고;
상기 하나 이상의 표적 불순물의 각각의 불용성 부분을 여과하는 것은, Li2SO4의 불용성 부분을 동시에 여과하는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매는 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 에틸 메틸 카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 프로필 메틸 카보네이트(propyl methyl carbonate, PMC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC), 트랜스 부틸렌 카보네이트(trans butylene carbonate), 아세토니트릴(acetonitrile), 말로노니트릴(malononitrile), 아디포니트릴(adiponitrile), 메틸 아세테이트(methyl acetate), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 프로필 아세테이트(propyl acetate), 부틸 아세테이트(butyl acetate), 메틸 프로피오네이트(methyl propionate, MP) 및 에틸 프로피오네이트(ethyl propionate, EP), 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 용매를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제18항에 있어서,
미정제 LiFSI를 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매로 접촉시키는 것은, 미정제 LiFSI를 용액의 약 50 중량% 내지 약 75 중량%인 양의 적어도 하나의 제1 무수 유기 용매와 접촉시키는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제19항에 있어서,
적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 용액에 첨가하는 것은, 용액의 약 10 중량% 이하의 양으로 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 첨가하는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제18항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매는 디클로로메탄(dichloromethane), 디클로로에탄(dichloroethane), 클로로포름, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 및 도데칸으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용매를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제21항에 있어서,
적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 용액에 첨가하는 것은, 용액의 약 10 중량% 이하인 양으로 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매를 첨가하는 것을 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제21항에 있어서,
적어도 하나의 제3 무수 유기 용매는 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 및 도데칸으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용매를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 무수 유기 용매는 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 및 도데칸으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용매를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제3 무수 유기 용매는 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 및 도데칸으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 용매를 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 방법은, 유리된 불소와 사실상 비-반응성인 용기 내의 건조 분위기에서 정제된 LiFSI 생성물을 배치하고, 상기 용기를 약 25 ℃ 미만의 온도에서 저장하는 단계를 더 포함하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 표적 불순물은 미정제 LiFSI에서 LiFSI를 합성하는 공정의 부산물인 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 정제된 LiFSI 생성물은 10 ppm 이하의 LiCl를 함유하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제28항에 있어서,
상기 정제된 LiFSI 생성물은 1 ppm 미만의 LiCl을 함유하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 정제된 LiFSI 생성물은 약 500 ppm 이하의 FSO3Li, 약 100 ppm 이하의 LiCl, 약 150 ppm 이하의 LiF를 함유하는 것인, 정제된 LiFSI 생성물의 제조방법.
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