JP7182427B2 - 非水電解液の製造装置および非水電解液の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)LiPF6+H2O → LiF+2HF+POF3
(2)POF3+H2O → POF2(OH)+HF
(3)POF2(OH)+H2O → POF(OH)2+HF
上記四級化反応により陰イオン交換基が変性すると、吸着性が向上して電解液中の酸性不純物のみならず他の成分も吸着し易くなることから、酸性不純物を選択的に除去することが困難になる。
(1)炭酸エステル中にアルカリ金属塩電解質が溶解されたアルカリ金属塩電解質含有液を通液して非水電解液を得るための、弱塩基性陰イオン交換樹脂が収容されたイオン交換部を有し、
前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、一級アミノ基および二級アミノ基から選ばれる一種以上のアミノ基を有する弱塩基性陰イオン交換基を含む
ことを特徴とする非水電解液の製造装置、
(2)前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、スチレン系樹脂またはアクリル系樹脂を基体とする上記(1)に記載の非水電解液の製造装置、
(3)前記非水電解液がリチウムイオン電池用電解液である上記(1)または(2)に記載の非水電解液の製造装置、
(4)非水電解液を製造する方法であって、
炭酸エステル中にアルカリ金属塩電解質が溶解されたアルカリ金属塩電解質含有液を、弱塩基性陰イオン交換樹脂が収容されたイオン交換部に通液して非水電解液を得る酸吸着工程を有し、
前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、一級アミノ基および二級アミノ基から選ばれる一種以上のアミノ基を有する弱塩基性陰イオン交換基を含む
ことを特徴とする非水電解液の製造方法、
(5)前記弱塩基性イオン交換樹脂が、スチレン系樹脂またはアクリル系樹脂を基体とする上記(4)に記載の非水電解液の製造方法、
(6)前記非水電解液がリチウムイオン電池用電解液である上記(4)または(5)に記載の非水電解液の製造方法、
を提供するものである。
上記リチウム系電解質としては、LiPF6、LiClO4、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiAlCl4 、LiCF3SO3 等から選ばれる一種以上を挙げることができ、電池性能を考慮した場合、LiPF6 が好適である。
アクリル酸エステルとしては、アルキルエステルの部位に含まれるアルキル基の炭素数が1~4であるアクリル酸アルキルエステルが更に好ましく、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルが更に好ましく、アクリル酸メチルが特に好ましい。
メタクリル酸エステルとしては、アルキルエステルの部位に含まれるアルキル基の炭素数が1~4であるメタクリル酸アルキルエステルがより好ましく、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルが更に好ましく、メタクリル酸メチルが特に好ましい。
*-NH-(CH2CH2NH)n-H (I)
(ただし、nは1以上の自然数であり、*は基体または基体へ結合するための結合基との結合部位を示す。)
で表される一級アミノ基および二級アミノ基を有するものを挙げることができる。
例えば、イオン交換部が、アルカリ金属塩電解質含有液を通液し得る弱塩基性陰イオン交換樹脂を充填したカラムまたは槽であってもよい。
また、イオン交換部は、アルカリ金属塩電解質含有液を通液するためのポンプを備えたものであってもよい。
なお、本出願書類において、上記酸性不純物量は、中和滴定法により測定した値を意味する。
本発明に係る非水電解液の製造方法は、炭酸エステル中にアルカリ金属塩電解質が分散されたアルカリ金属塩電解質含有液を、弱塩基性陰イオン交換樹脂が収容されたイオン交換部に通液して非水電解液を得る酸吸着工程を有し、
前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、一級アミノ基および二級アミノ基から選ばれる一種以上のアミノ基を有する弱塩基性陰イオン交換基を含む
ことを特徴とするものである。
図2に示す非水電解液の製造装置1としてリチウムイオン電池用電解液の製造装置を用いて電解液を調製した。
すなわち、先ず、図2に示すように、非水電解液の製造装置(リチウムイオン電池用電解液の製造装置)1を構成するイオン交換部2において、弱塩基性陰イオン交換樹脂として、下記式(II)
(ただし、kは1以上の自然数であり、nは1~5の数である)で表されるスチレン系モノマーに由来する構成単位と、ジビニルベンゼンに由来する構成単位とを有するスチレン-ジビニルベンゼン共重合体を基体とする弱塩基性陰イオン交換樹脂を充填したカラムを収容した。
上記スチレン-ジビニルベンゼン共重合体を基体とする弱塩基性陰イオン交換樹脂は、上記式(II)で表される構成単位を形成するスチレン系モノマーのビニル基部分に、ジビニルベンゼンのビニル基部分が共重合するとともに、当該ジビニルベンゼンのもう一方のビニル基が上記式(II)で表される構成単位を形成する他のスチレン系モノマーのビニル基部分に共重合することで、ポリスチレン鎖同士が架橋した構造を有するものである。
次いで、上記カラムに対し、エチレンカーボネート(EC)およびジメチルカーボネート(DMC)を体積比で1:1の割合で混合した混合溶媒にLiPF6を1mol/Lとなるように溶解した電解液Sを、ポンプPを用いて10(L/L-樹脂)/hrの速度で15日間通液し、通液後の電解液をタンクTに貯蔵した。
上記通液前後における、弱塩基性陰イオン交換樹脂の総イオン交換容量および中性塩分解容量を以下の方法で測定した。結果を表1に示す。
陰イオン交換樹脂を塩酸で完全に塩化物イオン形に変換した後、エタノールで過剰の塩酸を洗浄し、アンモニア水を流した時に流出した塩化物イオンの量をアミノ基交換容量とし、次に硝酸ナトリウム溶液を流した時に流出した塩化物イオンの量を中性塩分解容量として、アミノ基交換容量と中性塩分解容量との合計量を総イオン交換容量とした。
表1においては、下記式により算出した官能基の総量に占める四級アンモニウム基の割合も併記する。
官能基の総量に占める四級アンモニウム基の割合(%)=(中性塩分解容量(eq/L-R)/総イオン交換容量(eq/L-R))×100
実施例1において、弱塩基性陰イオン交換樹脂として、スチレン-ジビニルベンゼンを基体とし、弱塩基性陰イオン交換基として三級アミノ基であるジメチルアミノ基を有する弱塩基性陰イオン交換樹脂を用いた以外は、実施例1と同様にして電解液Sをイオン交換部2に通液し、通液後の電解液をタンクTに貯蔵した。
上記通液前後における、弱塩基性陰イオン交換樹脂の総イオン交換容量および中性塩分解容量を実施例1と同様の方法で測定した。結果を表1に示す。
2 酸吸収装置
Claims (6)
- 炭酸エステル中にアルカリ金属塩電解質が溶解されたアルカリ金属塩電解質含有液を通液して非水電解液を得るための、弱塩基性陰イオン交換樹脂が収容されたイオン交換部を有し、
前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、一級アミノ基および二級アミノ基から選ばれる一種以上のアミノ基を有する弱塩基性陰イオン交換基を含む
ことを特徴とする非水電解液の製造装置。 - 前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、スチレン系樹脂またはアクリル系樹脂を基体とする請求項1に記載の非水電解液の製造装置。
- 前記非水電解液がリチウムイオン電池用電解液である請求項1または請求項2に記載の非水電解液の製造装置。
- 非水電解液を製造する方法であって、
炭酸エステル中にアルカリ金属塩電解質が溶解されたアルカリ金属塩電解質含有液を、弱塩基性陰イオン交換樹脂が収容されたイオン交換部に通液して非水電解液を得る酸吸着工程を有し、
前記弱塩基性陰イオン交換樹脂が、一級アミノ基および二級アミノ基から選ばれる一種以上のアミノ基を有する弱塩基性陰イオン交換基を含む
ことを特徴とする非水電解液の製造方法。 - 前記弱塩基性イオン交換樹脂が、スチレン系樹脂またはアクリル系樹脂を基体とする請求項4に記載の非水電解液の製造方法。
- 前記非水電解液がリチウムイオン電池用電解液である請求項4または請求項5に記載の非水電解液の製造方法。
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