专利名称：去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法
技术领域：
本发明涉及到有机电解质盐的纯化工艺，尤其涉及到去除有机电解质盐中卤素阴离子的方法。
背景技术：
有机电解质盐是有机电解液中的重要原料之一，有机电解液广泛应用于各类电化学器件如锂离子二次电池、超级电容器、电解池等。由于有机电解液通常工作在较高的电压下，电解液中的微量杂质对相关电化学器件的性能和寿命往往具有重要的影响。因此，制备高纯的有机电解质，是保证诸如超级电容器等电化学器件中使用的电解液质量和性能的重要前提。
发明内容
本发明专门提供了一种去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法。
本发明采用的技术方案是所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特点是在含有杂质卤素阴离子的有机电解质盐中，加入氧化剂并进行加热，利用氧化作用将卤素阴离子氧化成卤素单质，然后随着加热蒸发除去；多余的氧化剂进一步加热后可以除去。
本发明进一步的技术方案是所述的卤素阴离子包括氯离子、溴离子和碘离子。更进一步的技术方案是所述的卤素阴离子为溴离子。
本发明另一进一步的技术方案是所述的氧化剂，其对应的氧化还原反应的标准电极电位比需要除去的卤素阴离子氧化成单质的标准电极电位高0.1～1.0V；并且氧化剂本身和被还原以后的生成物，是可挥发的液体或气体或可升华的固体。由于本身的可挥发性与被还原后产物的可挥发性，使用该氧化剂不会带入新的杂质成分，可以有效降低杂质离子的浓度。其中符合条件的氧化剂，可以选择过氧化氢、臭氧、二氧化氮、四氧化二氮、三氧化三氮、亚硝酸、硝酸、二氧化氯(ClO2)、次氯酸等。其中更优选过氧化氢。
本发明中需要考虑到有机电解质盐的耐氧化性，如果加入的氧化剂与电解质盐会产生反应，则应选择氧化性更弱的氧化剂，因此，所选氧化剂在氧化卤素杂质离子的过程中发生的还原反应的标准电极电位，应比该卤素离子被氧化成单质的标准电极电位高0.1～1.0V，以保证氧化过程进行具有自发性和彻底性。但是应当考虑氧化剂可能对电解质盐中的烷基等结构产生作用，氧化性并非是越高越好。某些场合下，可以考虑使用浓度较低的氧化剂，或者加入惰性的气体或惰性溶剂对氧化剂进行稀释，以降低其氧化性。
本发明中希望卤素离子被氧化成单质形式而被除去，因此，进行除杂质离子时的反应条件，应保证生成的单质卤素不会发生歧化反应或被进一步氧化成更高价态。通常而言，卤素单质在碱性的环境中容易歧化，反应条件适宜选择合适的弱酸性环境。
本发明更进一步的技术方案是所用的过氧化氢的质量比浓度范围为10％～50％。并且，过氧化氢水溶液的加入质量可以为固体电解质盐重量的10％～500％；其中可以更优选50％～200％。
本方案的优点是所使用的氧化剂——如过氧化氢溶液本身具有一定的酸性，与含卤素阴离子——如溴的电解质混合时，酸性有利于溴离子的氧化，而且可以避免碱性条件下氧化生成的溴单质的歧化反应。使用过氧化氢不会带入新的杂质，多余的过氧化氢可以通过加热使之分解很容易的除去。经本发明所述的方法处理过的有机电解质盐，其中的溴离子可以达到8ppm左右，能满足超级电容器等产品的要求。另外，在处理过程中，加入量在保证充分浸润固体及氧化溴离子的前提下越少越好，便于节省干燥所需要的能量。但过少的过氧化氢不能够充分与固体内部接触，会影响除杂的效果。
实施方式下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述。但本发明并不仅限于此实施例。本实施例中选用含杂质溴离子的有机电解质盐四乙基四氟硼酸铵(TEATFB，tetraethylammonium tetrafluoroborate)为例，氧化剂选用过氧化氢为例。
实施例1取9.0g TEATFB粗品(纯度98.9％)，分析溴含量为43ppm，加入17.0g双氧水(浓度30％)，在50℃搅拌半小时。然后常压下加热蒸发，蒸干后把固体在120度下干燥24小时，测得溴含量为8.2ppm，纯度99.5％，达到超级电容器电解质盐的要求。
权利要求
1.去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于在含有杂质卤素阴离子的有机电解质盐中，加入氧化剂并进行加热，利用氧化作用将卤素阴离子氧化成卤素单质，然后随着加热蒸发除去；多余的氧化剂进一步加热后可以除去。
2.如权利要求1所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于所述的卤素阴离子包括氯离子、溴离子和碘离子。
3.如权利要求2所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于所述的卤素阴离子为溴离子。
4.如权利要求1所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于所述的氧化剂为其对应的氧化还原反应的标准电极电位比需要除去的卤素阴离子氧化成单质的标准电极电位高0.1～1.0V；并且氧化剂本身和被还原以后的生成物，是可挥发的液体或气体或可升华的固体。
5.如权利要求4所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于所述的氧化剂可以选择过氧化氢、臭氧、二氧化氮、四氧化二氮、三氧化三氮、亚硝酸、硝酸、二氧化氯(ClO2)、次氯酸。
6.如权利要求5所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于所述的氧化剂为过氧化氢。
7.如权利要求6所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于所用的过氧化氢的质量比浓度范围为10％～50％。
8.如权利要求6或7所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于过氧化氢水溶液的加入质量为有机电解质盐重量的10％～500％。
9.如权利要求8所述的去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，其特征在于过氧化氢水溶液的加入质量为有机电解质盐重量的50％～200％。
全文摘要
本发明公开了一种去除有机电解质盐中杂质卤素阴离子的方法，这类有机电解质盐广泛应用于诸如超级电容器等电化学器件的电解液中；其过程为在含有杂质卤素阴离子的有机电解质盐中，加入氧化剂并进行加热，利用氧化作用将卤素阴离子氧化成卤素单质，然后随着加热蒸发除去；多余的氧化剂进一步加热后可以除去。所使用的氧化剂——如过氧化氢溶液本身具有一定的酸性，与含卤素阴离子——如溴的电解质混合时，既有利于溴离子的氧化，又可以避免溴单质的歧化反应；并且不会带入新的杂质，多余的过氧化氢可以通过加热很容易地除去。经本发明所述的方法处理过的有机电解质盐，其中的溴离子可以达到8ppm左右，能满足超级电容器等产品的要求。
文档编号C07B63/00GK1712390SQ20051003918
公开日2005年12月28日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者戴晓兵, 丁祥欢, 钱晓兵, 傅人俊 申请人:张家港市国泰华荣化工新材料有限公司