一种非水电解液的提纯方法技术

本发明专利技术涉及一种非水电解液的提纯方法；具体涉及一种降低非水电解液中HF和H2O的含量的方法。本发明专利技术提供一种非水电解液的提纯方法，提供一种碱金属二次电池用负极活性材料，将所述负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触进行提纯。本发明专利技术可以降低非水电解液中HF和H2O的含量，且该方法环保、经济、操作简单，并可以对非水电解液连续进行操作，实现自动化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液的提纯方法
本专利技术涉及一种非水电解液的提纯方法；具体涉及一种降低非水电解液中HF和H2O的含量的方法。
技术介绍
目前用于碱金属离子二次电池的非水电解液主要是LiPF6复配碳酸酯溶剂构成的体系；其中，碳酸酯溶剂主要为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)与碳酸甲乙酯(EMC)构成的混合溶剂。通常，电解液的检验指标包括水分、酸度、色度、密度、电导率等，其中最容易变化的指标是酸度和水分。水分无处不在，电解液在生产、运输、使用过程中，均有可能接触空气，暴露于空气气氛中数十秒即可以使电解液中的水分含量超标；此外，水分还与锂盐发生如下反应产生HF使电解液中HF的含量随之上升。LiPF6(s)+H2O→LiF(s)+OPF3(g)+2HF(g)除对水分敏感之外，LiPF6的低热稳定性也是导致电解液酸度易超标的一个因素。LiPF6被加热至75℃即有少量发生分解，至175～185℃后会有大量发生分解。其中，分解产物之一PF5具有较强的路易斯酸性，其与溶剂分子发生反应产生CO2等气体，使电池内压增加，使电池性能劣化。同时，PF5还与水分进一步发生如下反应产生HF。LiPF6(s)→LiF(s)+PF5(g)(>75℃)PF5+H2O→OPF3(g)+2HF(g)通常，合格的电解液中水分含量小于20ppm，酸度(HF含量)小于50ppm。为此，电解液生产厂家对水分严格管控，从锂盐质检、溶剂脱水、添加剂除水、混料调配至包装储存，制造流程中各个环节均严格控制水含量，尤其在混料调配环节通过控制锂盐的加入速度及强制冷却手段使电解液的温度始终保持30℃以下。尽管如此，电解液在运输、储存(至电池生产厂家)以及使用过程中也不可避免地因受热、吸潮等原因导致水分含量和酸度上升而不能被使用，而处理废电解液面临环保压力。目前，电解液的技术人员正在研究实现“变废为宝”的方法，例如添加硅氮烷、胺类等化合物于变质电解液中，使其与HF和H2O发生反应从而降低水分含量和酸度。但是，此类方法无法根除HF和H2O，HF和H2O只是以其它化合物形式继续存留于电解液之中，并没有被去除。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种非水电解液的提纯方法，包括：提供一种碱金属二次电池用负极活性材料，将所述负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触。本专利技术可以降低非水电解液中HF和H2O的含量，且该方法环保、经济、操作简单，并可以对非水电解液连续进行操作，实现自动化生产。本专利技术中对非水电解液的性质具体不作限定，任何需要降低HF和H2O含量的非水电解液都可以使用本专利技术方法，如变质的电解液等。本专利技术人经过长期研究发现，通过将碱金属离子二次电池使用的负极活性材料嵌锂或嵌钠后，再使其与非水电解液接触可以明显降低电解液中HF和H2O的含量。嵌锂或嵌钠后的碱金属二次电池负极活性材料活性大，能与电解液中的H2O、HF反应，而其它负极材料活性不足以与电解液中的H2O、HF反应。本专利技术负极活性材料中嵌入的锂或钠的质量可以通过负极活性材料中理论嵌入质量计算。作为一种实施方式，负极活性材料中嵌入的锂或钠的质量为负极活性材料中理论嵌入的锂或钠的质量的1～100％，如石墨的理论嵌锂量370mAh/g，LTO的理论嵌锂量170mAh/g。优选嵌入的锂或钠的量为负极活性材料中理论嵌入的锂或钠的质量的50～100％。进一步优选嵌入的锂或钠的量为负极活性材料中理论嵌入的锂或钠的质量的70～100％。锂或钠的嵌入量越多，活性越大，其与电解液接触时，越容易与电解液中的HF和H2O反应，使HF和H2O的含量在较短时间内明显下降。嵌锂或嵌钠后的负极活性材料与HF和H2O之间的反应程度与的负极活性材料种类相关。本专利技术对负极活性材料不作限定，通常选自石墨、中间相碳、无定型碳、硅基材料、锡基材料、磷基材料、锂过渡金属复合氧化物、钠过渡金属复合氧化物、锂过渡金属复合硫化物、钠过渡金属复合硫化物、过渡金属氧化物及金属硫化物中至少一种。所述石墨包括人造石墨及天然石墨；所述非定型碳包括硬碳及软碳。例如，当负极活性物质是嵌锂石墨时，其与HF和H2O之间的反应，表示如下：C6Li+2HF→2LiF+H2+6C2C6Li+2H2O→2LiOH+H2↑+12C从安全的角度考虑，优选负极活性材料为含过渡金属的化合物，例如锂钛氧化合物。嵌锂后的锂钛氧化合物的分子式为Li7Ti5O12，活性元素是钛，化学价为+3价。通过Ti3+分别与HF和H2O反应，亦可以降低电解液中水分含量和酸度。作为一种实施方式，所述锂钛氧化合物为改性的锂钛氧化合物；所述改性包括掺杂和/或包覆。改性的锂钛氧化合物可以为碳包覆的Li4Ti5O12。改性的锂钛氧化合物也可以为金属元素掺杂的Li4Ti5O12和/或金属元素包覆的Li4Ti5O12。具体掺杂或包覆的方法不做限定。过渡金属氧化物还包括TiO2、TiS2、NiO、MoO2、MoO3、MoS2、V2O5、Co3O4、CoO、Fe3O4、Fe2O3、FeO、Cu2O及CuO中至少一种。为了节约时间，提高生产效率，在处理非水电解液时，将非水电解液升温，从而使非水电解液中的HF和H2O的含量迅速下降。温度越高，负极活性物质与电解液之间的反应速率越高。但是，在高温下，存在锂盐分解、副反应加剧等风险，故温度不可过高。在碱金属离子二次电池使用的负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触时，一般将非水电解液升温至30～80℃，以使非水电解液中的HF和H2O的含量迅速下降，优选将非水电解液升温至35～50℃。通过本专利技术的方法提纯后可以将非水电解液中的HF的含量和H2O的含量分别下降至100ppm及50ppm以下。进一步地分别下降至50ppm及20ppm以下。还可以将电解液中的HF的含量和H2O的含量分别进一步降低，甚至分别下降至30ppm及10ppm以下。作为一种实施方式，提供碱金属二次电池用正极和负极，提供分离器，提供放置所述正极、负极及分离器的容器，将所述非水电解液通入所述容器中，接着将正极与负极接通电源并充电使负极中的负极活性材料嵌锂或嵌钠，嵌锂或嵌钠后停止充电。本专利技术上述方法可以实现对待处理的非水电解液的连续提纯，如通过开关控制将所述待处理的非水电解液通入到所述容器中，待通满容器后，控制开关停止通入待处理的非水电解液，此时将碱金属二次电池用正极及负极接通外电源进行充电(此时与普通二次电池工作原理相同)，充电过程中使锂离子或钠离子嵌入负极，充电时间可根据需要的锂离子或钠离子嵌入量决定。停止充电后将提纯的非水电解液从容器中压送到存储装置，并继续通入待处理电解液，并进行充电，如此实现连续提纯。也可以根据需要对非水电解液多次提纯。本专利技术中嵌锂或嵌钠的负极活性材料可以采用本专利技术充放电形式实现，充放电过程中脱嵌行为可以反复进行，从而实现对非水电解液的连续提纯。另外，某些补锂的负极活性材料由于已经有锂离子或钠离子嵌入，因此首次过程不需要充电即可。本专利技术所述分离器主要作用是使电池的正极、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能，可以采用隔膜等。作为一种实施方式，用于处理非水电解液的碱金属离子二次电池的负极活性材料与电解液的质量比为0.00001:1～0.1:1。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液的提纯方法，包括：提供一种碱金属二次电池用负极活性材料，将所述负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触进行提纯。

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液的提纯方法，包括：提供一种碱金属二次电池用负极活性材料，将所述负极活性材料嵌锂或嵌钠后与非水电解液接触进行提纯。2.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于：所述负极活性材料中实际嵌锂质量为其理论嵌锂质量的1～100％；所述负极活性材料中实际嵌钠质量为其理论嵌钠质量的1～100％。3.如权利要求2所述的提纯方法，其特征在于：所述负极活性材料中实际嵌锂质量为其理论嵌锂质量的50～100％；所述负极活性材料中实际嵌钠质量为其理论嵌钠质量的50～100％。4.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于：所述负极活性材料选自石墨、中间相碳、无定型碳、硅基材料、锡基材料、磷基材料、锂过渡金属复合氧化物、钠过渡金属复合氧化物、锂过渡金属复合硫化物、钠过渡金属复合硫化物、过渡金属氧化物及金属硫化物中至少一种。5.如权利要求4所述的提纯方法，其特征在于：所述过渡金属氧化物为TiO2、TiS2、NiO、MoO2、MoO3、MoS2、V2O5、Co3O4、CoO、Fe3O4、Fe2O3、FeO、Cu2O及CuO中至少一种。6.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于：所述负极活性材料选自含过渡金属元素的化合物。7.如权利要求4或6所述的提纯方法，其特征在于：所述负...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂云华，李林峰，邱建，徐杰，张亚飞，章晶，郑卓群，
申请(专利权)人：微宏动力系统湖州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33