Спосіб отримання електроліту для літієвих джерел струму

Спосіб отримання електроліту для ЛІТІЄВИХ джерел струму шляхом взаємодії фториду ЛІТІЮ з фторовмісними кислотами Льюіса безпосередньо в апротонному органічному розчиннику, який відрізняється тим, що як вихідну сировину використовують відпрацьовані катодні пластини фторовуглецевих ЛІТІЄВИХ джерел струму Винахід відноситься до способів отримання електролітів для ЛІТІЄВИХ джерел струму і може бути використаний в технологіях отримання апротонних електролітів, в процесах отримання фторкомплексних солей ЛІТІЮ, в технологіях переробки твердих ВІДХОДІВ, що містять фторид ЛІТІЮ ЛІТІЄВІ джерела струму, завдяки своїм технічним характеристикам, займають провідне місце в багатьох галузях сучасної техніки КОСМІЧНІЙ, ВІЙСЬКОВІЙ, медичній та інших На даний час, собівартість виробництва ЛІТІЄВИХ джерел струму значно вища ніж собівартість виробництва інших традиційних батарей, що зумовлено як високою вартістю компонентів для виготовлення ЛІТІЄВИХ батарей так і потребою особливих умов виготовлення та зборки батарей Для значної частини ЛІТІЄВИХ джерел струму електроліт складається з фторкомплексної солі ЛІТІЮ, розчиненої в апротонному органічному розчиннику В якості фторкомплексних солей часто використовують тетрафтороборат, гексафторофосфат та гексафтороарсенат ЛІТІЮ Висока гігроскопічність цих солей значно ускладнює виготовлення електролітів на їх основі Крім того висока вартість багатьох із зазначених солей ЛІТІЮ значно впливає на вартість ЛІТІЄВИХ джерел струму спеціальних умовах, що мінімізують можливість попадання вологи Проте цей метод має деякі вади окрім високої вартості солей, зберігання та транспортування їх до місць застосування з врахування їх гігроскопічної та термічної нестабільності досить ускладнено Крім того розчинення солі ЛІТІЮ в апротонному розчиннику потребує використання спеціального обладнання, що попереджає попадання вологи в електроліт Відомий також способ отримання електроліту (Заявка № 19816691 Германия МПК6 С01 В25/455 Verfahren zur Herstellung von LiPF6 und dieses enthaltende Electrolytiosungen / Scholten T , Fooken M , Meusler M , Schafer S Riedel-de Haen GmbH - № 19816691 5, Заявл 15 04 1998, опубл 21 101999), що полягає в проведенні реакції подвійного обміну в органічному апротонному розчиннику При цьому в органічному розчиннику розчиняють солі ЛІТІЮ та солі іншого лужного металу з різними фторкомплексними аніонами Відбувається реакція обміну з утворенням твердої фази та розчину фторкомплексної солі ЛІТІЮ В органічному розчиннику, що може бути використаний після спеціального коректування як готовий електроліт Відомий спосіб отримання електроліту для ЛІТІЄВИХ джерел струму (Демахин А Г , Овсянников В М , Пономаренко С М Электролитные системы литиевых ХИТ - Саратов Из-дво Саратовского университета, 1983-220 с ) полягає в окремому синтезу фторкомплексної солі ЛІТІЮ з наступним розчиненням її в органічному апротонному розчиннику Синтез солей проводять як у водному середовищі, так і в рідкому фтористому водні Розчинення отриманих солей проводять в Способу властиві такі недоліки висока витрата реагентів, неможливість отримання солей ЛІТІЮ з КІЛЬКІСНИМ виходом, висока вартість вихідних солей та необхідність використання лише певного кола органічних розчинників Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб отримання фторкомплексних солей та їх розчинів в апротонних розчинниках, що можуть бути використані в якості електролітів для ЛІТІЄВИХ джерел струму (Заявка Японии 59-53216 Способ (О (О 61296 відпрацьованного катодного матеріалу, що містить фторид ЛІТІЮ, штеркальованний в вуглець Катодний матеріал взято з відпрацьованної батареї системи ФУЛ Li/LiBF4-GBL/(CFx)n При постійному перемішуванні в суміш вводять газообразний трьохфтористий бор у КІЛЬКОСТІ 8,17 грам протягом 45 хвилин Реакцію проводять обов'язково в сухій герметичній апаратурі, реактор з'єднано для поглинання вологи з хлоркальцієвою трубкою Після насичення суміші розчин у сухому боксі фільтрується від вуглецю Отриманий таким чином електроліт не містить гідрота пдроксодомішок та містить приблизно 1 моль тетрафторборату ЛІТІЮ на 1 літр розчинника, що дає змогу використання його у якості електроліту для ЛІТІЄВИХ джерел струму Приклад 2 В очищений від вологи диметоксиетан кваліфікації "ч д а ", об'ємом 100 мл, вводять 5 2 грама відпрацьованного катодного матеріалу, що містить фторид ЛІТІЮ, штеркальованний в вуглець Катодний матеріал взято з відпрацьованной батареї системи ФУЛ LI/LIBF 4 -GBL/ (CFx)n При постійному перемішуванні в суміш вводять газообразний п'ятифтористий фосфор у КІЛЬКОСТІ 15,12 грам протягом 45 хвилин Реакцію Недоліком цього способу є значна собівартість проводять обов'язково в сухій герметичній апараотримання солі чи електроліту, що зумовлена нетурі, реактор з'єднано для поглинання вологи з обхідністю використання чистого фториду ЛІТІЮ хлоркальцієвою трубкою Після насичення суміші реактивної якості розчин у сухому боксі фільтрується від вуглецю Технічна задача, розв'язувана винаходом, Отриманий таким чином електроліт містить прискладається в зниженні собівартості отримання близно 1 моль гексафторфосфату ЛІТІЮ на 1 літр електроліту для ЛІТІЄВИХ джерел струму шляхом розчинника використання замість чистого фториду ЛІТІЮ, фторида ЛІТІЮ інтеркальованного в вуглець, що є відПриклад З ходом відпрацьованих ЛІТІЄВИХ джерел струму з В очищений від вологи диметоксиетан кваліполіфторвуглецевим катодом та потребує знешкофікації "ч д а ", об'ємом 100 мл, вводять 5 2 грама дження та утилізації відпрацьованного катодного матеріалу, що містить фторид ЛІТІЮ, штеркальованний в вуглець КатодСуть винаходу складається в тому, що отриний матеріал взято з відпрацьованной батареї мання електроліту для ЛІТІЄВИХ джерел струму системи ФУЛ LI/LIBF 4 -GBL/ (CFx)n шляхом взаємодії фторида ЛІТІЮ З фторвмісними кислотами Льюісу безпосередньо в апротонному При постійному перемішуванні в суміш ввоорганічному розчиннику здійснюється шляхом видять газообразний пентафторид арсену у КІЛЬКОСТІ користання у якості вихідної сировини відпрацьо20,40 грам протягом 45 хвилин Реакцію проводять ваних катодних пластин фторвуглецевих ЛІТІЄВИХ обов'язково в сухій герметичній апаратурі Після джерел струму Приклади конкретного виконання насичення суміші розчин у сухому боксі фільтруспособу ється від вуглецю В якості апротонного розчинника було взято Приклад 4 диметоксиетан, проте можливо використання і В очищений від вологи диметоксиетан кваліінших розчинників В якості фторвмісних кислот фікації "ч д а ", об'ємом 100 мл вводять газоподібЛьюісу було обрано трифторид бору, пентафторид ний п'ятифтористий фосфор у КІЛЬКОСТІ 15,12 грам фосфору та пентафторид арсену Вибір зумовлеДо отриманого розчину додають катодний мано найбільш поширеним використанням у компотеріал в КІЛЬКОСТІ 5 г Реакцію проводять протягом нентах електролітів продуктів одержаних на основі ЗО хвилин при постійному перемішуванні Потім саме цих кислот розчин у сухому боксі фільтрується від вуглецю Отриманий таким чином електроліт містить приПриклад 1 близно 1 моль гексафторфосфату ЛІТІЮ на 1 літр В очищений від вологи диметоксиетан квалірозчинника фікації "ч д а ", об'ємом 100 мл, вводять 5,2 грама получения безводного борфторида лития / Йосимицу Кадзуми, Кадзита Кодзо, Симидзу Акио, Хитати Макусеру, Заявл 09 04 80, №58-4609, опубл 24 12 84 МКИ С01 В35/06) Спосіб полягає в насичені суспензії фториду ЛІТІЮ В апротонному органічному розчиннику газоподібними фторвмісними кислотами Льюісу Фторид ЛІТІЮ погано розчинний в апротонних органічних розчинниках, проте при взаємодії з кислотами Льюісу утворює в розчині добрерозчинні фторкомплексні сполуки ЛІТІЮ, наприклад тетрафтороборат Розчин цих солей після фільтрацій являє собою готовий електроліт, що може бути використаний у ЛІТІЄВИХ джерелах струму При отриманні електроліту за цим способом фторид ЛІТІЮ беруть реактивної якості, з вмістом основної сполуки не менш 97% Кислоту Льюіса вводять при кімнатній чи підвищеній температурі Отриманий розчин може бути використаний як електроліт чи може, з метою виділення твердої фторкомплексної солі ЛІТІЮ, пройти подальшу обробку, наприклад вакуумним випарюванням В якості апротонних розчинників запропоновано використання диметоксиетану, пропиленкарбонату, тетрапдрофурану та інших Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119