JPH09165210A - ヘキサフルオロリン酸リチウムの製造方法 - Google Patents
ヘキサフルオロリン酸リチウムの製造方法Info
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Abstract
ルオロリン酸リチウムの製造方法およびそれを利用した
リチウム電池用電解液の製造方法を提供する。 【解決手段】 エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネートのいずれかである環状お
よび直鎖の炭酸エステル中、または1,2−ジメトキシ
エタンである2つ以上の酸素原子を有するエーテル化合
物中で、フッ化リチウムと五フッ化リンとを反応させ
る。また、得られたヘキサフルオロリン酸リチウム溶液
をリチウム電池用電解液として用いる。
Description
解質として有用なヘキサフルオロリン酸リチウムの製造
方法およびそれを利用したリチウム電池用電解液の製造
方法に関する。
としては種々提案されており、例えば、無溶媒で固体の
フッ化リチウムと気体の五フッ化リンを反応させる方法
(特開昭64−72901号)がある。この方法におい
ては、フッ化リチウムの表面に反応生成物の被膜が形成
され、完全には反応が進行せず未反応のフッ化リチウム
が残存する。
したフッ化リチウムと気体状の五フッ化リンを反応させ
る方法(J.Chem.Soc.Part4,4408
(1963))がある。この方法においては、蒸気圧の
高い無水フッ化水素を溶媒として使用するため、ハンド
リングが困難であり、また、反応後に結晶として取り出
したヘキサフルオロリン酸リチウム中に不純物としてフ
ッ化水素が残存する。この不純物のフッ化水素はリチウ
ム電池として使用する場合、その電池反応を阻害するも
のであり、好ましくない。
も反応収率、反応の制御のしやすさ、得られる製品の純
度等の点で必ずしも満足のできるものではなかった。
かかる従来技術の問題点に鑑み鋭意検討の結果、本発明
に到達したものである。
有機非水溶媒中で、フッ化リチウムと五フッ化リンとを
反応させることを特徴とするヘキサフルオロリン酸リチ
ウムの製造方法で、ここで使用するリチウム電池用有機
非水溶媒は、環状および直鎖の炭酸エステルまたは、2
つ以上の酸素原子を有するエーテル化合物であり、具体
的には、炭酸エステルは、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチル
カーボネート、エチルメチルカーボネートのいずれかで
あり、エーテル化合物は、1,2−ジメトキシエタンで
あり、さらには、上記製造方法で得られるヘキサフルオ
ロリン酸リチウム溶液をリチウム電池用電解液として用
いることを特徴とするリチウム電池用電解液の製造方法
をそれぞれ提供するものである。
応の制御も容易で、製品の純度の点でも十分満足できる
ものであり、しかも、ヘキサフルオロリン酸リチウムを
結晶として、取り出しても良いが、溶媒にリチウム電池
用のものを使用しているため、反応後の溶液を直接電解
液として使用することも可能である。
機非水溶媒の内のいずれか一種類、もしくは数種類の混
合溶媒中で実施される。これらの溶媒に対して、原料で
あるフッ化リチウムの溶解度は非常に小さいため、溶媒
に分散した状態で五フッ化リンのガスを吹き込み反応を
行う。ここで、生成したヘキサフルオロリン酸リチウム
は、非常に溶解度が大きいので、溶媒中に溶解して、表
面に被膜として残ることがないために反応は完全に進行
する。
く、しかもヘキサフルオロリン酸リチウムの溶解度が高
い炭酸エステル化合物、またはエーテル化合物が好まし
い。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエ
タン等がある。
℃、好ましくは0℃で、上限は100℃、好ましくは6
0℃である。反応温度が−40℃未満では、溶媒が凝固
するため反応が進行しない。また、100℃より大きい
場合、溶媒と五フッ化リンの反応が起こり、着色や粘度
増加の原因となるため好ましくない。
対して、200g以下、好ましくは100g以下であ
る。フッ化リチウムの量が溶媒に対して、200gより
多い場合は、生成物が飽和になり、フッ化リチウム表面
に被膜が生成し、未反応のフッ化リチウムが残存するう
えに溶液の粘度が上昇するため、濾過等の分離操作が困
難になる。
して当量以上あれば良いが、過剰に系内に導入した場
合、溶液中に吸収されるため、反応後に加熱、減圧等の
操作により除去する必要がある。
および生成物のヘキサフルオロリン酸リチウムは、水分
により容易に加水分解を受けるので、水分を含まない雰
囲気で反応を実施する必要がある。すなわち、真空中や
窒素等の不活性ガス雰囲気中で反応を行うことが好まし
い。
や濃縮という操作により、析出分離することにより高純
度のヘキサフルオロリン酸リチウムが得られる。また、
本発明では溶媒としてリチウム電池用溶媒を使用してい
るため、反応により得られた溶液を直接リチウム電池用
電解液として使用することも可能である。
が、本発明はかかる実施例により限定されるものではな
い。
ートに5.2gフッ化リチウムを添加して、混合分散し
た。この分散液を冷却して20℃に維持しながら、ガス
導入管を通して窒素ガスにより17vol%に希釈した
五フッ化リンガスをバブリングした。プロピレンカーボ
ネート中に分散されたフッ化リチウムが消失した時点
で、反応を終了した。このときの五フッ化リンの消費量
は26gであった。
を減圧で留出させることにより、ヘキサフルオロリン酸
リチウム30g(収率:98.7%)を得た。また、リ
チウム電池に応用する場合に問題となる酸性不純物濃度
は100ppmであった。
エタンに5.2gフッ化リチウムを添加して、混合分散
した。この分散液を冷却して−20℃に維持しながら、
ガス導入管を通して窒素ガスにより17vol%に希釈
した五フッ化リンガスをバブリングした。1,2−ジメ
トキシエタン中に分散されたフッ化リチウムが消失した
時点で、反応を終了した。このときの五フッ化リンの消
費量は26gであった。
ンを減圧で留出させることにより、ヘキサフルオロリン
酸リチウム30g(収率:98.7%)を得た。また、
リチウム電池に応用する場合に問題となる酸性不純物濃
度は95ppmであった。
トと100mlのジエチルカーボネートを混合した溶媒
にさらに5.2gフッ化リチウムを添加して、混合分散
した。この分散液を冷却して10℃に維持しながら、ガ
ス導入管を通して窒素ガスにより50vol%に希釈し
た五フッ化リンガスをバブリングした。混合溶媒中に分
散されたフッ化リチウムが消失した時点で、反応を終了
した。このときの五フッ化リンの消費量は26gであっ
た。
ンプで脱気することにより過剰の五フッ化リンを除外し
た。F19−NMRとイオンクロマトグラムにより、ヘキ
サフルオロリン酸リチウムの生成が確認された。
ヘキサフルオロリン酸リチウムベースに換算すると70
ppmとなる。また、この溶液のイオン伝導度を測定し
たところ、7.8mS/cmであり、ヘキサフルオロリ
ン酸リチウムをエチレンカーボネートとジエチルカーボ
ネートの混合溶媒に溶解したものと同等であった。
し、充放電試験により電解液としての性能を評価した。
具体的には、天然黒鉛粉末95重量部に、バインダーと
して5重量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混
合し、さらにN,N−ジメチルホルムアミドを添加し、
スラリー状にした。このスラリーをニッケルメッシュ上
に塗布して、150℃で12時間乾燥させることによ
り、試験用負極体とした。また、コバルト酸リチウム8
5重量部に、黒鉛粉末10重量部およびPVDF5重量
部を混合し、さらに、N,N−ジメチルホルムアミドを
添加し、スラリー状にした。このスラリーをアルミニウ
ム箔上に塗布して、150℃で12時間乾燥させること
により、試験用正極体とした。ポリプロピレン不織布を
セパレーターとして、本実施例の反応溶液を電解液と
し、上記負極体および正極体とを用いてテストセルを組
み立てた。続いて、次のような条件で、定電流充放電試
験を実施した。充電、放電ともに電流密度0.35mA
/cm2 で行い、充電は4.2V、放電は2.5Vまで
行い、この充放電サイクルを繰り返して放電容量の変化
を観察した。その結果、充放電効率はほぼ100%で、
充放電を100サイクル繰り返したところ、放電容量は
全く変化しなかった。
リチウムを投入し、反応器内を真空脱気した。次に、1
00%の五フッ化リンガスを系内に導入して、攪拌しな
がら100℃で反応を行った。フッ化リチウムによる五
フッ化リンガスの吸収が止まった時点で、反応の終点と
した。その結果、過剰量の五フッ化リンを導入したにも
関わらず、未反応フッ化リチウムが残存し、収率は55
%であった。
る。この溶液に五フッ化リンガス155gを吹き込み、
フッ化リチウムと反応させた。得られた反応溶液を一晩
かけてゆっくりと−20℃まで冷却することにより、ヘ
キサフルオロリン酸リチウムの結晶を析出させた。これ
を濾別し、室温減圧下で付着フッ化水素を除いた。これ
により、1mm程度の粒径の揃ったヘキサフルオロリン
酸リチウム結晶65gが得られた。酸性不純物の含量は
300ppmであった。
リン酸リチウムの製造法に比べ、反応収率が高く、反応
の制御も容易で、製品の純度の点でも十分満足でき、し
かも、ヘキサフルオロリン酸リチウムを結晶として、取
り出しても良いが、溶媒にリチウム電池用のものを使用
しているため、反応後の溶液を直接電解液として使用す
ることも可能であり、非常に簡略化された製造法を提供
することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 リチウム電池電解液用有機非水溶媒中
で、フッ化リチウムと五フッ化リンとを反応させること
を特徴とするヘキサフルオロリン酸リチウムの製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載のリチウム電池用有機非水
溶媒が、環状および直鎖の炭酸エステルであることを特
徴とするヘキサフルオロリン酸リチウムの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1記載のリチウム電池用有機非水
溶媒が、2つ以上の酸素原子を有するエーテル化合物で
あることを特徴とするヘキサフルオロリン酸リチウムの
製造方法。 - 【請求項4】 請求項2記載の炭酸エステルが、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカー
ボネートのいずれかであることを特徴とするヘキサフル
オロリン酸リチウムの製造方法。 - 【請求項5】 請求項3記載のエーテル化合物が、1,
2−ジメトキシエタンであることを特徴とするヘキサフ
ルオロリン酸リチウムの製造方法。 - 【請求項6】 請求項1、2、3、4および5記載の製
造方法で得られるヘキサフルオロリン酸リチウム溶液を
リチウム電池用電解液として用いることを特徴とするリ
チウム電池用電解液の製造方法。
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