JP2023004087A - Storage method of non-aqueous electrolyte - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸度の低い、特に酸度が1meq/kg未満の非水電解液を保管する方法に関する。 The present invention relates to a method for storing a non-aqueous electrolyte having a low acidity, particularly an acidity of less than 1 meq/kg.
リチウムイオン電池においては、非水電解液として、有機非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)などのリチウム系電解質を溶解させた非水電解液が用いられている。
しかしながら、上記電解液を構成する溶媒及びリチウム系電解質中には微量の水分が残留しており、この水分は、上記LiPF6 等のリチウム系電解質と反応して、例えば以下の反応式(1)~(3)に示すようにフッ化水素(HF)等を生成する。
(1)LiPF6 ⇔ LiF+PF5
(2)PF5+H2O⇒POF3+2HF
(3)POF3+H2O⇒POF2(OH)+HF
In a lithium ion battery, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium-based electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in an organic non-aqueous solvent is used as the non-aqueous electrolyte.
However, a small amount of water remains in the solvent and the lithium - based electrolyte that constitute the electrolytic solution. Hydrogen fluoride (HF) and the like are generated as shown in (3).
(1) LiPF 6 ⇔ LiF + PF 5
( 2 ) PF5 + H2O⇒POF3 +2HF
(3) POF 3 +H 2 O ⇒ POF 2 (OH) + HF
非水電解液中に上記フッ化水素(フッ酸)等の酸性不純物が存在する場合、リチウムイオン電池の電池容量や充放電のサイクル特性が低下したり、電池内部の腐食を生じたりしやすくなる(特許文献1等参照)。
そこで、非水電解液は水分の混入を防止するため、密閉容器に保管する方法が一般的である。
例えば、非特許文献1には、非水電解液をステンレスやアルミ製の容器内に密閉保管することにより40℃で4~12週間程度、安定した品質を維持できることが開示されている。
When acidic impurities such as hydrogen fluoride (hydrofluoric acid) are present in the non-aqueous electrolyte, the battery capacity and charge-discharge cycle characteristics of the lithium-ion battery are likely to decrease, and corrosion inside the battery tends to occur. (See
Therefore, the nonaqueous electrolyte is generally stored in a sealed container in order to prevent contamination with water.
For example, Non-Patent
しかしながら、非特許文献1で検討されている非水電解液は、酸度が2~4meq/kg程度の高酸度のものであり、酸度が低い、特に酸度が1meq/kg未満というような低酸度の非水電解液の密閉保管については何等検討されていない。
本発明者等の検討によれば、酸度の低い高品質な非水電解液を非特許文献1で検討されているような一般的な方法により密閉保管した場合、水分が混入せずとも酸度が経時的に上昇することが判明した。
したがって、本発明の目的は、低酸度の非水電解液に好適な保管方法を提供することにある。
However, the non-aqueous electrolyte investigated in Non-Patent
According to the studies of the present inventors, when a high-quality non-aqueous electrolyte with low acidity is sealed and stored by a general method such as that studied in Non-Patent
Accordingly, an object of the present invention is to provide a storage method suitable for a low-acid non-aqueous electrolyte.
上記の問題を鑑みて、本発明者らの鋭意検討の結果、酸度の低い非水電解液を一定温度以下で保管することで、非水電解液の品質を維持することができることを発見し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、以下の[1]ないし[6]に関する。
[1] 酸度1meq/kg未満の非水電解液を密閉容器内で20℃以下で保管することを特徴とする、非水電解液の保管方法。
[2] 前記非水電解液の水分含量が10質量ppm未満である、前記[1]に記載の非水電解液の保管方法。
[3] 前記非水電解液がLiPF6を0.5~1.5mol/L含有する、前記[1]又は[2]に記載の非水電解液の保管方法。
[4] 前記非水電解液が、炭酸エステル中にLiPF6を分散させたリチウム塩電解質含有液を、弱塩基性陰イオン交換樹脂に接触させることにより製造される非水電解液であることを特徴とする、前記[1]~[3]のいずれか1つに記載の非水電解液の保管方法。
[5] 前記非水電解液が有機フッ素化合物を0.1~50質量%含有する、前記[1]~[4]のいずれか1つに記載の非水電解液の保管方法。
[6] 前記非水電解液が有機硫黄化合物を0.1~10質量%含有する、前記[1]~[5]のいずれか1つに記載の非水電解液の保管方法。
In view of the above problems, as a result of intensive studies by the present inventors, it was found that the quality of the non-aqueous electrolyte can be maintained by storing the non-aqueous electrolyte with low acidity at a certain temperature or less. The present invention has been completed.
That is, the present invention relates to the following [1] to [6].
[1] A method for storing a non-aqueous electrolyte, which comprises storing a non-aqueous electrolyte having an acidity of less than 1 meq/kg in a sealed container at 20° C. or lower.
[2] The method for storing a non-aqueous electrolyte according to [1], wherein the water content of the non-aqueous electrolyte is less than 10 ppm by mass.
[3] The method for storing a non-aqueous electrolyte according to [1] or [2], wherein the non-aqueous electrolyte contains 0.5 to 1.5 mol/L of LiPF 6 .
[4] The non-aqueous electrolyte is a non-aqueous electrolyte produced by contacting a weakly basic anion exchange resin with a lithium salt electrolyte-containing liquid in which LiPF6 is dispersed in a carbonate ester. The method for storing the non-aqueous electrolyte according to any one of [1] to [3] above.
[5] The method for storing a non-aqueous electrolyte according to any one of [1] to [4], wherein the non-aqueous electrolyte contains 0.1 to 50% by mass of an organic fluorine compound.
[6] The method for storing a nonaqueous electrolyte according to any one of [1] to [5], wherein the nonaqueous electrolyte contains 0.1 to 10% by mass of an organic sulfur compound.
本発明によれば、非水電解液の酸度を低く維持可能な非水電解液の保管方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the storage method of the non-aqueous electrolyte which can maintain the acidity of a non-aqueous electrolyte low can be provided.
以下、本発明について好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
本発明者は、非水電解液中からフッ化水素等の酸性不純物を除去する方法を検討しており、その結果、フッ化水素等の酸性不純物の含有量が非常に少ない、即ち酸度を極限まで下げた低酸度の非水電解液の提供を実現している。
本発明は、このような極限まで酸度を下げた低酸度の非水電解液を密閉容器に保管した場合において、容器中に水分が混入しない場合であっても、低酸度の非水電解液を常温(25℃)で保管すると、酸度が経時的に上昇するという、従来の高酸度非水電解液を密閉容器で保管する場合には存在しなかった新たな課題を解決するものである。
したがって、本発明の非水電解液の保管方法は、酸度1meq/kg未満という低酸度の非水電解液を対象とする。
本発明では、酸度1meq/kg未満の非水電解液を、20℃以下で保管することにより酸度の経時的な上昇を抑制する。一方、20℃を超えると、特に常温(25℃)を超えると、非水電解液の酸度が経時的に上昇し、本発明の効果は得られない。なお、保管温度の下限値は特に制限されないが、電解液の凝固や電解質の析出を防ぐ点から通常、0℃以上とすることが好ましい。
また、本発明の保管方法は、酸度1meq/kg未満の非水電解液にのみ有効な方法であり、例えば2~4meq/kg程度の高酸度の非水電解液に対しては、非水電解液を、20℃以下から20℃を超えて、常温(25℃)あるいは40℃程度で保管しても、低酸度の非水電解液とは異なり、酸度の経時的な上昇は起こらず、したがって、温度を20℃以下に設定することによる効果は得られない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.
The present inventors have studied a method for removing acidic impurities such as hydrogen fluoride from a non-aqueous electrolyte. We have realized the provision of a low-acidity non-aqueous electrolyte.
In the present invention, when such a low-acidity non-aqueous electrolyte whose acidity is lowered to the limit is stored in a closed container, even if moisture does not enter the container, the low-acidity non-aqueous electrolyte can be stored. The present invention solves the new problem that the acidity increases over time when stored at room temperature (25°C), which did not exist when conventional highly acidic non-aqueous electrolytes were stored in closed containers.
Therefore, the storage method of the non-aqueous electrolyte of the present invention is intended for a non-aqueous electrolyte having a low acidity of less than 1 meq/kg.
In the present invention, a non-aqueous electrolytic solution having an acidity of less than 1 meq/kg is stored at 20° C. or lower to suppress an increase in acidity over time. On the other hand, when the temperature exceeds 20°C, especially when the temperature exceeds room temperature (25°C), the acidity of the non-aqueous electrolyte increases with time, and the effects of the present invention cannot be obtained. Although the lower limit of the storage temperature is not particularly limited, it is usually preferably 0° C. or higher from the viewpoint of preventing solidification of the electrolytic solution and deposition of the electrolyte.
In addition, the storage method of the present invention is a method effective only for non-aqueous electrolytes with an acidity of less than 1 meq/kg. Even if the liquid is stored at room temperature (25° C.) or about 40° C. from 20° C. or lower to over 20° C., the acidity does not increase over time unlike the low acidity non-aqueous electrolyte. , the effect of setting the temperature below 20° C. is not obtained.
本発明の保管方法において、非水電解液の保管は、例えば、図1に示されるような密閉型の容器を用意し、容器中を、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性気体で置換後、容器中に、低酸度非水電解液を入れ、その後容器を密閉し、20℃以下に保管することにより行われる。保管期間の上限は100日以内が好ましく、50日以内が好ましい。 In the storage method of the present invention, the non-aqueous electrolyte is stored by, for example, preparing a sealed container as shown in FIG. After replacement, the low-acidity non-aqueous electrolyte is placed in the container, and then the container is sealed and stored at 20° C. or less. The upper limit of the storage period is preferably 100 days or less, preferably 50 days or less.
使用される密閉容器としては、外気中の水分の混入を防止することができる密閉容器であれば、特別な構造または構成材料を必要とせず、広い範囲の形態および機能を有することができる。例えば、固定した保存容器である貯蔵タンク、輸送に使用されるキャニスター缶等の耐圧容器等が挙げられる。また、密閉容器の構成材料としては、例えば、炭素鋼、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼その他の低合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、等を用いることができる。 As the closed container to be used, as long as it is a closed container that can prevent contamination of moisture in the outside air, it can have a wide range of forms and functions without requiring a special structure or constituent materials. For example, storage tanks, which are fixed storage containers, and pressure-resistant containers such as canisters used for transportation can be used. Moreover, as a constituent material of the sealed container, for example, carbon steel, manganese steel, chromium molybdenum steel and other low alloy steels, stainless steel, aluminum alloy, and the like can be used.
本発明の保管方法が適用される非水電解液は、酸度が1meq/kg未満であること以外は特に制限されないが、炭酸エステル中にリチウム系電解質等のアルカリ金属塩電解質を分散させたアルカリ金属塩電解質含有液を用意し、この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に接触させることにより、製造される非水電解液を好ましく用いることができる。なお、本明細書中、以降の段落では、弱塩基性陰イオン交換樹脂による処理前の非水電解液を、アルカリ金属塩電解質含有液又は高酸度非水電解液と記載し、弱塩基性陰イオン交換樹脂による処理後の非水電解液を、低酸度非水電解液又は単に非水電解液と記載する。 The non-aqueous electrolyte to which the storage method of the present invention is applied is not particularly limited except that the acidity is less than 1 meq/kg. A non-aqueous electrolytic solution produced by preparing a salt electrolyte-containing solution and bringing this alkali metal salt electrolyte-containing solution into contact with a weakly basic anion exchange resin can be preferably used. In the following paragraphs of this specification, the non-aqueous electrolyte before treatment with the weakly basic anion exchange resin is referred to as an alkali metal salt electrolyte-containing solution or a highly acidic non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte after treatment with the ion exchange resin is referred to as a low-acidity non-aqueous electrolyte or simply as a non-aqueous electrolyte.
炭酸エステルとしては、環状炭酸エステルおよび鎖状炭酸エステルから選ばれる一種以上を挙げることができる。
環状炭酸エステルとしては、エチレンカーボネート(炭酸エチレン)、プロピレンカーボネート(炭酸プロピレン)等から選ばれる一種以上を挙げることができ、鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート(炭酸ジメチル)、ジエチルカーボネート(炭酸ジエチル)、エチルメチルカーボネート(炭酸エチルメチル)等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
As the carbonate ester, one or more selected from cyclic carbonate esters and chain carbonate esters can be used.
Examples of the cyclic carbonate include one or more selected from ethylene carbonate (ethylene carbonate), propylene carbonate (propylene carbonate), and the like. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (dimethyl carbonate), diethyl carbonate (diethyl carbonate ), ethyl methyl carbonate (ethyl methyl carbonate), and the like.
アルカリ金属塩電解質としては、リチウム系電解質を挙げることができ、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。 Examples of alkali metal salt electrolytes include lithium-based electrolytes. Lithium-based electrolytes include one or more selected from LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 and the like. LiPF 6 is preferable when battery performance is considered.
非水電解液中のアルカリ金属塩、例えば、LiPF6の含有量は、0.5~1.5mol/Lが好ましく、0.5~1.2mol/Lがより好ましく、0.8~1.2mol/Lがさらに好ましい。 The content of an alkali metal salt such as LiPF 6 in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.5 to 1.5 mol/L, more preferably 0.5 to 1.2 mol/L, and more preferably 0.8 to 1.5 mol/L. 2 mol/L is more preferred.
非水電解液は、サイクル特性を向上する点から、有機フッ素化合物を含有することが好ましい。有機フッ素化合物としては、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、4-(フルオロメチル)-1,3-ジオキソラン-2-オン、フルオロメチルメチルカーボネート等が挙げられる。
非水電解液中の有機フッ素化合物の含有量は、0.1~50質量%が好ましく、0.5~25質量%がより好ましく、1~10質量%がさらに好ましい。
The non-aqueous electrolytic solution preferably contains an organic fluorine compound from the viewpoint of improving cycle characteristics. Examples of organic fluorine compounds include fluoroethylene carbonate (FEC), 4-(fluoromethyl)-1,3-dioxolan-2-one, fluoromethyl methyl carbonate and the like.
The content of the organic fluorine compound in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 25% by mass, even more preferably 1 to 10% by mass.
さらに非水電解液は、サイクル特性を向上する点から、有機硫黄化合物を含有することが好ましい。有機硫黄化合物としては、1,3-プロパンスルトン(PS)、スルホラン、エチルメチルスルホン、1-エタンスルホニル-2-メトキシ-エタン等が挙げられる。
非水電解液中の有機硫黄化合物の含有量は、0.1~10質量%が好ましく、0.5~5質量%がより好ましい。
Furthermore, the non-aqueous electrolyte preferably contains an organic sulfur compound from the viewpoint of improving cycle characteristics. Organic sulfur compounds include 1,3-propanesultone (PS), sulfolane, ethylmethylsulfone, 1-ethanesulfonyl-2-methoxy-ethane, and the like.
The content of the organic sulfur compound in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass.
本発明に係る非水電解液において、水分含量は少ない程好ましいが、酸度上昇への影響の点から、10質量ppm未満であることが好ましい。なお、非水電解液の水分含量は実施例に記載の方法により測定することができる。 In the non-aqueous electrolytic solution according to the present invention, the water content is preferably as low as possible, but from the viewpoint of increasing the acidity, it is preferably less than 10 ppm by mass. The water content of the non-aqueous electrolyte can be measured by the method described in Examples.
アルカリ金属塩電解質含有液の調製方法は特に制限されないが、例えば、炭酸エステル中にアルカリ金属塩電解質、必要に応じ有機フッ素化合物及び/又は有機硫黄化合物を、添加、溶解することにより調製することができる。 The method for preparing the alkali metal salt electrolyte-containing liquid is not particularly limited, but for example, it can be prepared by adding and dissolving an alkali metal salt electrolyte and, if necessary, an organic fluorine compound and/or an organic sulfur compound in carbonate ester. can.
上記の方法で調製し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に接触させ、酸度を1meq/kg未満に低下させることにより低酸度の非水電解液を得ることができる。
アルカリ金属塩電解質含有液と弱塩基性陰イオン交換樹脂との接触は、例えば、図2に示されるような装置を用いて行う。図2に示される装置は、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ており、アルカリ金属塩電解質含有液は、このイオン交換部に通液されることにより、弱塩基性陰イオン交換樹脂との接触が起こる。
A low acidity non-aqueous electrolyte can be obtained by bringing the alkali metal salt electrolyte-containing liquid prepared by the above method into contact with a weakly basic anion exchange resin to lower the acidity to less than 1 meq/kg.
The contact between the alkali metal salt electrolyte-containing liquid and the weakly basic anion exchange resin is performed using, for example, an apparatus as shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 2 has an ion exchange section containing a weakly basic anion exchange resin, and the alkali metal salt electrolyte-containing liquid is passed through the ion exchange section to generate a weak base. contact with a volatile anion exchange resin occurs.
イオン交換部で使用する弱塩基性陰イオン交換樹脂は、スチレン系樹脂を基体として有するものである。 The weakly basic anion exchange resin used in the ion exchange section has a styrene resin as a base.
スチレン系樹脂とは、スチレン又はスチレン誘導体を単独または共重合した、スチレン又はスチレン誘導体に由来する構成単位を50質量%以上含む樹脂を意味する。 A styrene-based resin means a resin obtained by homopolymerizing or copolymerizing styrene or a styrene derivative and containing 50% by mass or more of constitutional units derived from styrene or a styrene derivative.
上記スチレン誘導体としては、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、i-プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等から選ばれる一種以上が挙げられる。 Examples of the styrene derivative include one or more selected from α-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, ethylstyrene, i-propylstyrene, dimethylstyrene, bromostyrene and the like.
スチレン系樹脂としては、スチレンまたはスチレン誘導体の単独または共重合体を主成分とするものであれば、共重合可能な他のビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、o-ジビニルベンゼン、m-ジビニルベンゼン、p-ジビニルベンゼン等のジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能性モノマーや、(メタ)アクリロニトリル、メチル(メタ)アクリレート等から選ばれる一種以上を挙げることができる。 The styrene-based resin may be a copolymer with other copolymerizable vinyl monomers, as long as the main component is a homopolymer or a copolymer of styrene or a styrene derivative. Examples include divinylbenzenes such as o-divinylbenzene, m-divinylbenzene and p-divinylbenzene; alkylene glycol di(meth)acrylates such as ethylene glycol di(meth)acrylate and polyethylene glycol di(meth)acrylate; One or more selected from polyfunctional monomers, (meth)acrylonitrile, methyl (meth)acrylate, and the like can be used.
上記共重合可能な他のビニルモノマーとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレン重合数が4~16のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンがより好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートがより好ましく、ジビニルベンゼンがさらに好ましい。 As the other copolymerizable vinyl monomer, ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate having an ethylene polymerization number of 4 to 16, divinylbenzene are more preferable, and divinylbenzene, ethylene glycol di(meth) ) acrylates are more preferred, and divinylbenzene is even more preferred.
イオン交換部で使用する弱塩基性陰イオン交換樹脂は、弱塩基性陰イオン交換基として三級アミノ基を有している。 The weakly basic anion exchange resin used in the ion exchange section has tertiary amino groups as weakly basic anion exchange groups.
上記三級アミノ基としては、下記一般式(I)
で表されるものを挙げることができる。
As the tertiary amino group, the following general formula (I)
can be mentioned.
上記一般式(I)で表される弱塩基性陰イオン交換基において、R1基およびR2基は炭素数1~3の炭化水素基である。
R1基またはR2基としては、アルキル基およびアルケニル基から選ばれる一種以上を挙げることができ、アルキル基であることが好ましい。
R1基またはR2基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基およびプロピレン基から選ばれる一種以上を挙げることができ、メチル基であることが好ましい。
上記一般式(I)で表される弱塩基性陰イオン交換基において、R1基およびR2基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
In the weakly basic anion exchange group represented by general formula (I), R 1 and R 2 are hydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms.
As the R 1 group or R 2 group, one or more selected from alkyl groups and alkenyl groups can be mentioned, and alkyl groups are preferred.
As the R 1 group or R 2 group, specifically, one or more selected from methyl group, ethyl group, propyl group and propylene group can be mentioned, and methyl group is preferable.
In the weakly basic anion exchange group represented by the general formula (I), the R 1 group and the R 2 group may be the same or different.
上記一般式(I)で表される弱塩基性陰イオン交換基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基等を挙げることができ、ジメチルアミノ基であることが好ましい。 Examples of the weakly basic anion exchange group represented by the general formula (I) include a dimethylamino group, a diethylamino group, and a dipropylamino group, with the dimethylamino group being preferred.
上記一般式(I)において、*は、上記一般式(I)で表される弱塩基性陰イオン交換基と、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。 In the above general formula (I), * indicates a binding site between the weakly basic anion exchange group represented by the above general formula (I) and the substrate or the binding group for binding to the substrate.
上記一般式(I)で表される弱塩基性陰イオン交換基は、スチレン系樹脂からなる基体に対し、下記一般式(II)に示すように、適宜結合基であるR3基を介して結合していることが好ましい。
上記R1基およびR2基としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。
上記R3基は炭素数1~3の炭化水素基であり、R3基としては、アルキレン基およびアルケニレン基から選ばれる一種以上を挙げることができ、アルキレン基であることが好ましい。
R3基として、具体的には、メチレン基(-CH2-)、エチレン基(-CH2CH2-)、プロピレン基(-CH2CH2CH2-)等から選ばれる一種以上を挙げることができ、メチレン基が好ましい。
Examples of the R 1 group and R 2 group include the same groups as those described above.
The R 3 group is a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, and examples of the R 3 group include one or more selected from an alkylene group and an alkenylene group, preferably an alkylene group.
Specific examples of the R 3 group include one or more selected from a methylene group (--CH 2 --), an ethylene group (--CH 2 CH 2 --), a propylene group (--CH 2 CH 2 CH 2 --), and the like. and methylene groups are preferred.
上記一般式(I)で表される弱塩基性陰イオン交換基は、スチレン又はスチレン誘導体に置換基として導入することにより、スチレン系樹脂中に導入することができる。 The weakly basic anion exchange group represented by the general formula (I) can be introduced into the styrene resin by introducing it into styrene or a styrene derivative as a substituent.
イオン交換部に収容される弱塩基性陰イオン交換樹脂は、ゲル型構造、マクロポーラス(MP)型構造、ポーラス型構造のいずれの構造を有するものであってもよく、マクロポーラス型構造を有するものが好ましい。 The weakly basic anion exchange resin accommodated in the ion exchange part may have any structure of a gel type structure, a macroporous (MP) type structure, and a porous type structure, and has a macroporous type structure. things are preferred.
弱塩基性陰イオン交換樹脂のサイズは特に制限されないが、その調和平均径が、300~1000μmであるものが好ましく、400~800μmであるものがより好ましく、500~700μmであるものがさらに好ましい。 The size of the weakly basic anion exchange resin is not particularly limited, but the harmonic mean diameter is preferably 300 to 1000 μm, more preferably 400 to 800 μm, even more preferably 500 to 700 μm.
このような弱塩基性陰イオン交換樹脂は、市販品であってもよく、例えば、三菱化学(株)製ダイヤイオンWA30や、オルガノ(株)製 ORLITE DS-6等から選ばれる一種以上を挙げることができる。 Such a weakly basic anion exchange resin may be a commercially available product, and examples thereof include one or more selected from Diaion WA30 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and ORLITE DS-6 manufactured by Organo Corporation. be able to.
イオン交換部内に収容される弱塩基性陰イオン交換樹脂の収容形態は、アルカリ金属塩電解質含有液と弱塩基性陰イオン交換樹脂とが接触し得る形態であれば特に制限されない。
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。
The accommodation form of the weakly basic anion exchange resin accommodated in the ion exchange section is not particularly limited as long as the alkali metal salt electrolyte-containing liquid and the weakly basic anion exchange resin can come into contact with each other.
For example, the ion exchange section may be a column or tank filled with a weakly basic anion exchange resin through which the alkali metal salt electrolyte-containing liquid can flow.
Further, the ion exchange section may be provided with a pump for passing the alkali metal salt electrolyte-containing liquid.
アルカリ金属塩電解質含有液をイオン交換部内の弱塩基性陰イオン交換装置に通液する通液速度(液空間速度)は、アルカリ金属塩電解質含有液中の酸性不純物を除去し得る速度から適宜選定すればよい。 The flow rate (liquid hourly space velocity) for passing the alkali metal salt electrolyte-containing liquid through the weakly basic anion exchange device in the ion exchange unit is appropriately selected from the rate at which acidic impurities in the alkali metal salt electrolyte-containing liquid can be removed. do it.
上記弱塩基性陰イオン交換樹脂との接触処理は、例えば、先ず、処理すべきアルカリ金属塩電解質含有液を構成する炭酸エステル溶媒で予め弱塩基性陰イオン交換樹脂を洗浄した後、約40~80℃で減圧下にて乾燥し、次いで、再度処理すべきアルカリ金属塩電解質含有液を構成する炭酸エステル溶媒で弱塩基性陰イオン交換樹脂を膨潤した上で、カラムに充填する。
その上で、常法に従い逆洗・押出し操作等を行った後、処理すべき電解液を好ましくはSV(流量/イオン交換樹脂体積比)1~100hr-1、より好ましくはSV2~50hr-1、さらに好ましくはSV5~20hr-1で通液することにより行うことができる。
In the contact treatment with the weakly basic anion exchange resin, for example, first, the weakly basic anion exchange resin is washed in advance with a carbonate solvent that constitutes the alkali metal salt electrolyte-containing liquid to be treated, and then about 40 to 40 minutes. It is dried at 80° C. under reduced pressure, then the weakly basic anion exchange resin is swollen with a carbonate solvent constituting the alkali metal salt electrolyte-containing liquid to be treated again, and then packed into a column.
After that, after performing backwashing, extrusion, etc. according to a conventional method, the electrolytic solution to be treated is preferably SV (flow rate/ion exchange resin volume ratio) 1 to 100 hr -1 , more preferably
(製造例1)
<高酸度非水電解液1の製造>
エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比1:3で混合し、LiPF6を1mol/Lの濃度となるように溶解し、さらにフルオロエチレンカーボネート(FEC)を5質量%の濃度となるように添加し、アルカリ金属塩電解質含有液(以下、「高酸度非水電解液1」という)を調製した。調製直後の高酸度非水電解液の酸度および水分含量を下記に示す方法により測定したところ、酸度は1.9meq/kgであり、水分含量は10ppm未満であった。
(Production example 1)
<Production of high
Ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1:3, LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1 mol/L, and fluoroethylene carbonate (FEC) was added to a concentration of 5% by mass. to prepare an alkali metal salt electrolyte-containing liquid (hereinafter referred to as "high
(製造例2)
<低酸度非水電解液1の製造>
図2に示す製造装置を構成するイオン交換部として、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充填したカラムを用意した。
次いで、上記カラムに対し、製造例1で製造した高酸度非水電解液1を、ポンプPを用いて10(L/L-樹脂)/hrの空間速度(SV)で通液し、カラム中の弱塩基性陰イオン交換樹脂と接触させることにより、酸度が1meq/kg未満である低酸度非水電解液1を調製した。
(Production example 2)
<Production of low-
As an ion exchange unit constituting the production apparatus shown in FIG. 2, a column filled with a weakly basic anion exchange resin having styrene-divinylbenzene as a base and having dimethylamino groups as weakly basic anion exchange groups was prepared.
Next, the highly acidic
(実施例1)
図1に示す密閉容器(材質:ステンレス、容積:1L)を用意し、密閉容器中を窒素で置換後、製造例2で調製した低酸度非水電解液1を入れ、密閉後5℃で保管した。
(Example 1)
Prepare a sealed container (material: stainless steel, volume: 1 L) shown in FIG. bottom.
(実施例2)
実施例1と同様の方法にて低酸度非水電解液1を15℃で保管した。
(比較例1)
実施例1と同様の方法にて低酸度非水電解液1を25℃で保管した。
(比較例2)
実施例1と同様の方法にて高酸度非水電解液1を5℃で保管した。
(比較例3)
実施例1と同様の方法にて高酸度非水電解液1を15℃で保管した。
(比較例4)
実施例1と同様の方法にて高酸度非水電解液1を25℃で保管した。
(Example 2)
The low-
(Comparative example 1)
The low-
(Comparative example 2)
The highly acidic
(Comparative Example 3)
The highly acidic
(Comparative Example 4)
The highly acidic
(製造例3)
<高酸度非水電解液2の調製>
エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)を体積比1:3で混合し、LiPF6を1mol/Lの濃度となるように溶解し、さらに1,3-プロパンスルトン(PS)を1質量%の濃度となるように添加し、アルカリ金属塩電解質含有液(以下、「高酸度非水電解液2」という)を調製した。
(Production example 3)
<Preparation of highly acidic
Ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed at a volume ratio of 1:3, LiPF 6 was dissolved to a concentration of 1 mol/L, and 1,3-propanesultone (PS) was added to 1 mass. % to prepare an alkali metal salt electrolyte-containing liquid (hereinafter referred to as "high
(製造例4)
<低酸度非水電解液2の調製>
図2に示す製造装置を構成するイオン交換部として、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充填したカラムを用意した。
次いで、上記カラムに対し、製造例3で製造した高酸度非水電解液2を、ポンプPを用いて10(L/L-樹脂)/hrの空間速度(SV)で通液し、カラム中の弱塩基性陰イオン交換樹脂と接触させることにより、酸度が1meq/kg未満である低酸度非水電解液2を調製した。
(Production example 4)
<Preparation of low-
As an ion exchange unit constituting the production apparatus shown in FIG. 2, a column filled with a weakly basic anion exchange resin having styrene-divinylbenzene as a base and having dimethylamino groups as weakly basic anion exchange groups was prepared.
Next, the highly acidic
(実施例3)
実施例1と同様の方法にて低酸度非水電解液2を5℃で保管した。
(実施例4)
実施例1と同様の方法にて低酸度非水電解液2を15℃で保管した。
(比較例5)
実施例1と同様の方法にて低酸度非水電解液2を25℃で保管した。
(比較例6)
実施例1と同様の方法にて高酸度非水電解液2を5℃で保管した。
(比較例7)
実施例1と同様の方法にて高酸度非水電解液2を15℃で保管した。
(比較例8)
実施例1と同様の方法にて高酸度非水電解液2を25℃で保管した。
(Example 3)
The low-
(Example 4)
The low-
(Comparative Example 5)
The low-
(Comparative Example 6)
The highly acidic
(Comparative Example 7)
The highly acidic
(Comparative Example 8)
The highly acidic
各非水電解液を各条件で保管した後の酸度と水分含量の経時変化を測定した結果を表1および表2に示す。なお、酸度と水分含量は下記の方法で測定した。 Tables 1 and 2 show the results of measuring changes in acidity and water content over time after storing each non-aqueous electrolyte under each condition. The acidity and water content were measured by the following methods.
<酸度の測定方法>
試料を氷水へ溶解し、撹拌しながら0.01Nの水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定することで試料中の酸量(meq)を定量し、試料量(kg)で除することで酸度(meq/kg)を求めた。
<Method for measuring acidity>
The sample is dissolved in ice water, and the acid content (meq) in the sample is quantified by neutralization titration with a 0.01 N sodium hydroxide aqueous solution while stirring, and the acidity (meq) is divided by the sample amount (kg). / kg).
<水分含量の測定方法>
試料を平沼産業製微量水分測定装置AQ-2200AFに導入し、、カール・フィッシャー滴定法により試料中の水分含量(質量ppm)を測定した。
<Method for measuring moisture content>
The sample was introduced into a trace moisture measuring device AQ-2200AF manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd., and the moisture content (mass ppm) in the sample was measured by the Karl Fischer titration method.
表1の結果から、実施例1および2では、8週間経過後も酸度を0.1meq/kg未満に維持できた。一方、比較例1では、8週間経過後に酸度が1.0meq/kgまで上昇した。この結果から、非水電解液を20℃以下で保管することで、非水電解液の品質を維持することができる本発明の効果が実証された。また、比較例2~4では、保管温度によらず酸度は1.8~1.9meq/kgで安定するため、酸度1meq/kg未満の非水電解液にのみ本発明が有効であることが示された。
表2の結果から、表1と同様の傾向であることが分かったため、電解液の組成によらず本発明の効果が得られることが実証された。
From the results in Table 1, in Examples 1 and 2, the acidity could be maintained at less than 0.1 meq/kg even after 8 weeks. On the other hand, in Comparative Example 1, the acidity increased to 1.0 meq/kg after 8 weeks. These results demonstrate the effect of the present invention that the quality of the non-aqueous electrolyte can be maintained by storing the non-aqueous electrolyte at 20° C. or lower. In addition, in Comparative Examples 2 to 4, the acidity is stable at 1.8 to 1.9 meq/kg regardless of the storage temperature, so the present invention is effective only for non-aqueous electrolytes with an acidity of less than 1 meq/kg. shown.
The results in Table 2 show the same tendency as in Table 1, thus demonstrating that the effects of the present invention can be obtained regardless of the composition of the electrolytic solution.
1 非水電解液
2 密閉容器
3 非水電解液の製造装置
4 イオン交換部(弱塩基性陰イオン交換樹脂を収容)
S 高酸度非水電解液(アルカリ金属塩電解質含有液)
T 低酸度非水電解液
P ポンプ
1 non-aqueous electrolyte
2
S High acidity non-aqueous electrolyte (liquid containing alkali metal salt electrolyte)
T Low-acid non-aqueous electrolyte P Pump
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