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KR20250147507A - Method for preparing lithium bis(oxalato) borate anhydride - Google Patents

Method for preparing lithium bis(oxalato) borate anhydride

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Publication number
KR20250147507A
KR20250147507A KR1020240046074A KR20240046074A KR20250147507A KR 20250147507 A KR20250147507 A KR 20250147507A KR 1020240046074 A KR1020240046074 A KR 1020240046074A KR 20240046074 A KR20240046074 A KR 20240046074A KR 20250147507 A KR20250147507 A KR 20250147507A
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KR
South Korea
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oxalato
lithium bis
borate
anhydride
lithium
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KR1020240046074A
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Korean (ko)
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문성배
전종원
임진성
손영채
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주식회사 에코프로에이치엔
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02Boron compounds
    • C07F5/022Boron compounds without C-boron linkages

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  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법에 있어서, 물에 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물을 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하여 혼합물을 얻는다. 상기 혼합물을 질소 분위기 및 1.5bar 내지 4.5bar의 압력 하에서 120℃ 내지 160℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는다. 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 150℃ 내지 170℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻는다. 이에 따라, 공정의 효율성 및 경제성이 향상되고, 수율 및 순도가 높은 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 방법이 제공된다.In a method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride, a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound are added to water and heated to a temperature of 100°C to 120°C to obtain a mixture. The mixture is heated to a temperature of 120°C to 160°C under a nitrogen atmosphere and a pressure of 1.5 bar to 4.5 bar to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate. The lithium bis(oxalato)borate hydrate is heated to a temperature of 150°C to 170°C to obtain lithium bis(oxalato)borate anhydride. Accordingly, a method for producing lithium bis(oxalato)borate hydrate is provided, which improves the efficiency and economic feasibility of the process and has a high yield and purity.

Description

리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법{METHOD FOR PREPARING LITHIUM BIS(OXALATO) BORATE ANHYDRIDE}Method for preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride

본 발명은 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride.

이차 전지는 충전 및 방전이 반복 가능한 전지로서, 휴대폰, 노트북 PC 등과 같은 휴대용 전자 기기의 동력원으로 널리 적용되고 있다. 이차 전지 중, 리튬 이차 전지는 작동 전압 및 단위 중량당 에너지 밀도가 높고, 충전 속도 및 경량화에 유리하다는 점에서 활발히 개발 및 적용되고 있다.Secondary batteries, which can be repeatedly charged and discharged, are widely used as power sources for portable electronic devices such as mobile phones and laptops. Among secondary batteries, lithium secondary batteries are actively being developed and applied due to their high operating voltage and energy density per unit weight, as well as their advantages in fast charging and lightweight design.

리튬 이차 전지는, 예를 들면, 양극, 음극 및 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 전극 조립체, 및 상기 전극 조립체를 함침시키는 전해액을 포함할 수 있다.A lithium secondary battery may include, for example, an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution impregnating the electrode assembly.

한편, 리튬 이차 전지의 응용 범위가 확대되면서 우수한 수명 특성, 고용량 및 동작 안정성이 요구되고 있다. 이에 따라, 반복된 충방전 시에도 균일한 출력, 용량을 제공하는 리튬 이차 전지에 대한 개발이 필요하다.Meanwhile, as the range of applications for lithium secondary batteries expands, demand for superior cycle life, high capacity, and operational stability is increasing. Accordingly, the development of lithium secondary batteries that provide consistent output and capacity even during repeated charging and discharging is essential.

또한, 고전압에서 구동이 가능하며, 고에너지 밀도를 갖는 이차 전지에 대한 수요가 증가함에 따라, 전해액에 첨가되는 첨가제에 대한 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 리튬 비스(옥살라토)보레이트는 리튬 이차 전지의 저온 성능을 향상시킬 수 있는 전해질 첨가제로 사용될 수 있다.Additionally, as demand for high-voltage, high-energy-density secondary batteries grows, research is being conducted on additives to electrolytes. For example, lithium bis(oxalato)borate can be used as an electrolyte additive to improve the low-temperature performance of lithium secondary batteries.

예를 들면, 한국공개특허 제10-2008-0000595호에는 리튬 비스(옥살라토)보레이트를 리튬 이차 전지의 전해질 첨가제로서 포함하는 전해질 용액이 개시되어 있다.For example, Korean Patent Publication No. 10-2008-0000595 discloses an electrolyte solution containing lithium bis(oxalato)borate as an electrolyte additive for a lithium secondary battery.

한국공개특허 제10-2008-0000595호Korean Patent Publication No. 10-2008-0000595

본 발명의 일 과제는 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 비스(옥살라토)보레이트의 제조방법에 있어서, 물에 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물을 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하여 혼합물을 얻을 수 있다. 상기 혼합물을 질소 분위기 및 1.5bar 내지 4.5bar의 압력 하에서 120℃ 내지 160℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻을 수 있다. 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 150℃ 내지 170℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻을 수 있다. In a method for producing lithium bis(oxalato)borate according to exemplary embodiments of the present invention, a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound may be added to water and heated to a temperature of 100°C to 120°C to obtain a mixture. The mixture may be heated to a temperature of 120°C to 160°C under a nitrogen atmosphere and a pressure of 1.5 bar to 4.5 bar to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate. The lithium bis(oxalato)borate hydrate may be heated to a temperature of 150°C to 170°C to obtain lithium bis(oxalato)borate anhydride.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계에서 가열 온도가 130℃ 내지 150℃일 수 있다.In some embodiments, the heating temperature in the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate may be 130°C to 150°C.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계는 2bar 내지 4bar의 압력 하에서 수행될 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate may be performed under a pressure of 2 bar to 4 bar.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻는 단계에서 가열 온도가 155℃ 내지 165℃일 수 있다.In some embodiments, the heating temperature in the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate anhydride may be 155°C to 165°C.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 화합물은 수산화리튬1수화물 및 수산화리튬 무수물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 붕소 화합물은 붕산을 포함하며, 상기 옥살산 화합물은 옥살산2수화물 및 옥살산 무수물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In some embodiments, the lithium compound may include one or more of lithium hydroxide monohydrate and lithium hydroxide anhydrous, the boron compound may include boric acid, and the oxalic acid compound may include one or more of oxalic acid dihydrate and oxalic acid anhydride.

일부 실시예들에 있어서, 상기 혼합물을 얻는 단계는, 물에 상기 리튬 화합물 및 상기 붕소 화합물을 투입하고 70℃ 내지 80℃의 온도로 가열하는 것 및; 상기 옥살산 화합물을 추가로 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the mixture may include adding the lithium compound and the boron compound to water and heating to a temperature of 70° C. to 80° C.; and further adding the oxalic acid compound and heating to a temperature of 100° C. to 120° C.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 정제할 수 있다.In some embodiments, the lithium bis(oxalato)borate anhydride can be purified.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 정제하는 단계는 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 용매를 투입하고 감압농축하며 재결정하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, the step of purifying the lithium bis(oxalato)borate anhydride may include adding a solvent to the lithium bis(oxalato)borate anhydride, concentrating under reduced pressure, and recrystallizing.

예시적인 실시예들에 따른 제조방법에 의하면, 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물을 반응시켜 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻고, 상기 수화물을 건조시켜 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻을 수 있다.According to a manufacturing method according to exemplary embodiments, a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound are reacted to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the hydrate is dried to obtain lithium bis(oxalato)borate anhydride.

상기 제조방법에 따르면, 대기압보다 높은 압력 범위에서 낮은 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻고, 상기 수화물을 낮은 온도에서 건조할 수 있다. 이에 따라, 공정의 효율성 및 경제성이 향상되고, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 제조 시의 수율 및 순도가 향상될 수 있다.According to the above manufacturing method, lithium bis(oxalato)borate hydrate can be obtained by heating at a low temperature in a pressure range higher than atmospheric pressure, and the hydrate can be dried at a low temperature. Accordingly, the efficiency and economic feasibility of the process can be improved, and the yield and purity in the production of lithium bis(oxalato)borate anhydride can be improved.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2m은 실시예 및 비교예들의 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 FT-IR 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1의 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 11B-NMR 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1의 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 13C-NMR 분석을 수행한 결과를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a schematic flowchart illustrating a method for preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to exemplary embodiments.
Figures 2a to 2m are graphs showing the results of FT-IR analysis performed on lithium bis(oxalato)borate anhydride of examples and comparative examples.
Figure 3 is a graph showing the results of 11 B-NMR analysis performed on lithium bis(oxalato)borate anhydride of Example 1.
Figure 4 is a graph showing the results of 13 C-NMR analysis performed on lithium bis(oxalato)borate anhydride of Example 1.

본 발명의 실시예들은 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법을 제공한다. Embodiments of the present invention provide a method for preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, these are merely exemplary and the present invention is not limited to the specific embodiments described as examples.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.FIG. 1 is a schematic flowchart illustrating a method for preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to exemplary embodiments.

도 1을 참조하면, 반응물인 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물로부터 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 제조한 후, 상기 제조된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물로부터 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조할 수 있다.Referring to FIG. 1, lithium bis(oxalato)borate hydrate is prepared from reactants such as a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound, and then lithium bis(oxalato)borate anhydride can be prepared from the prepared lithium bis(oxalato)borate hydrate.

예를 들면, S10 단계에서 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물을 반응시켜 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻을 수 있다.For example, at step S10, a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound can be reacted to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate.

일부 실시예들에 있어서, 물에 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물을 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하여 혼합물을 얻을 수 있고, 상기 혼합물을 질소 분위기 하 및 1.5bar 내지 4.5bar의 압력 하에서 120℃ 내지 160℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻을 수 있다.In some embodiments, a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound may be added to water and heated to a temperature of 100° C. to 120° C. to obtain a mixture, and the mixture may be heated to a temperature of 120° C. to 160° C. under a nitrogen atmosphere and a pressure of 1.5 bar to 4.5 bar to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 화합물은 수산화리튬1수화물 및 수산화리튬 무수물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 붕소 화합물은 붕산을 포함하며, 상기 옥살산 화합물은 옥살산2수화물 및 옥살산 무수물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In some embodiments, the lithium compound may include one or more of lithium hydroxide monohydrate and lithium hydroxide anhydrous, the boron compound may include boric acid, and the oxalic acid compound may include one or more of oxalic acid dihydrate and oxalic acid anhydride.

예를 들면, 상기 리튬 화합물은 수산화리튬1수화물을 포함하고, 상기 붕소 화합물은 붕산을 포함하며, 상기 옥살산 화합물은 옥살산2수화물을 포함할 수 있다.For example, the lithium compound may include lithium hydroxide monohydrate, the boron compound may include boric acid, and the oxalic acid compound may include oxalic acid dihydrate.

일부 실시예들에 있어서, 상기 혼합물을 얻는 단계는, 물에 상기 리튬 화합물 및 상기 붕소 화합물을 투입하고 70℃ 내지 80℃의 온도로 가열하는 것 및; 상기 옥살산 화합물을 추가로 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the mixture may include adding the lithium compound and the boron compound to water and heating to a temperature of 70° C. to 80° C.; and further adding the oxalic acid compound and heating to a temperature of 100° C. to 120° C.

일부 실시예들에 있어서, 상기 혼합물을 얻는 단계는 1시간 내지 3시간 동안 환류하는 것을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이 옥살산 화합물이 추가 투입되고 가열된 후, 상기 환류가 추가로 수행될 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the mixture may further include refluxing for 1 to 3 hours. For example, the refluxing may be further performed after the oxalic acid compound is additionally added and heated as described above.

일부 실시예들에 있어서, 상기 혼합물을 얻는 단계는 1시간 내지 3시간 동안 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 리튬 화합물, 상기 붕소 화합물 및 상기 옥살산 화합물 간의 반응이 충분히 일어날 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the mixture may be performed for 1 to 3 hours. Accordingly, the reaction between the lithium compound, the boron compound, and the oxalic acid compound may sufficiently occur.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계에서 가열 온도가 120℃ 내지 160℃일 수 있고, 예를 들면, 130℃ 내지 150℃, 130℃ 내지 140℃, 또는 140℃ 내지 150℃일 수 있다.In some embodiments, the heating temperature in the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate may be 120°C to 160°C, for example, 130°C to 150°C, 130°C to 140°C, or 140°C to 150°C.

상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계에서의 가열 온도가 120℃ 미만인 경우는 반응이 불충분하게 일어나 리튬 비스(옥살라토)보레이트의 수율이 낮아질 수 있고, 상기 가열 온도가 160℃ 초과인 경우는 부반응이 일어나 리튬 비스(옥살라토) 보레이트의 수율이 낮아질 수 있다.If the heating temperature in the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate is less than 120°C, the reaction may not occur sufficiently, thereby lowering the yield of lithium bis(oxalato)borate, and if the heating temperature exceeds 160°C, a side reaction may occur, thereby lowering the yield of lithium bis(oxalato)borate.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계는 1.5bar 내지 4.5bar의 압력 하에서 수행될 수 있고, 예를 들면, 2bar 내지 4bar, 2.5bar 내지 3.5bar, 2bar 내지 3bar, 또는 3bar 내지 4bar의 압력 하에서 수행될 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate can be performed under a pressure of 1.5 bar to 4.5 bar, for example, 2 bar to 4 bar, 2.5 bar to 3.5 bar, 2 bar to 3 bar, or 3 bar to 4 bar.

상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계가 1.5bar 미만의 압력에서 수행되는 경우는 반응이 불충분하게 일어나 리튬 비스(옥살라토) 보레이트의 수율이 낮아질 수 있고, 4.5bar 초과의 압력에서 수행되는 경우는 부반응이 일어나 리튬 비스(옥살라토)보레이트의 수율 및 순도가 열화될 수 있다.If the step of obtaining the above lithium bis(oxalato)borate hydrate is performed at a pressure of less than 1.5 bar, the reaction may not occur sufficiently and the yield of lithium bis(oxalato)borate may decrease, and if it is performed at a pressure of more than 4.5 bar, a side reaction may occur and the yield and purity of lithium bis(oxalato)borate may deteriorate.

상술한 온도 및 압력의 범위를 만족하는 경우, 대기압보다 높은 압력 범위에서 낮은 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻을 수 있으므로, 고온 가열에 따른 에너지 소모를 절감할 수 있다. 또한, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 수율 및 순도가 높아질 수 있다.When the above-described temperature and pressure ranges are satisfied, lithium bis(oxalato)borate hydrate can be obtained by heating at a low temperature in a pressure range higher than atmospheric pressure, thereby reducing energy consumption associated with high-temperature heating. In addition, the yield and purity of lithium bis(oxalato)borate hydrate can be increased.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계는 3시간 내지 5시간 동안 수행될 수 있다. 이에 따라, 반응이 원활히 일어나 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물이 충분히 얻어질 수 있다.In some embodiments, the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate may be performed for 3 to 5 hours. Accordingly, the reaction can occur smoothly and lithium bis(oxalato)borate hydrate can be sufficiently obtained.

예를 들면, S20 단계에서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 건조하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물로 전환시킬 수 있다.For example, at step S20, the lithium bis(oxalato)borate hydrate can be dried to convert it into lithium bis(oxalato)borate anhydride.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 150℃ 내지 170℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 가열 온도는 155℃ 내지 165℃, 150℃ 내지 160℃, 또는 160℃ 내지 170℃일 수 있다.In some embodiments, the lithium bis(oxalato)borate hydrate may be heated to a temperature of 150° C. to 170° C. to obtain lithium bis(oxalato)borate anhydride. For example, the heating temperature may be 155° C. to 165° C., 150° C. to 160° C., or 160° C. to 170° C.

상기 가열 온도 범위 내에서, 건조기를 사용하지 않으면서 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 수분을 제거할 수 있고, 고수율의 리튬 비스(옥살라토)보레이트를 얻을 수 있으므로, 공정의 효율성 및 경제성이 향상될 수 있다.Within the above heating temperature range, moisture of lithium bis(oxalato)borate hydrate can be removed without using a dryer, and lithium bis(oxalato)borate can be obtained in high yield, thereby improving the efficiency and economy of the process.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 정제할 수 있다. 상기 정제 단계는 상술한 실시예들에 따른 제조 방법에 있어서, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 순도를 보다 향상시키기 위해 부수적으로 더 포함될 수 있다.In some embodiments, the lithium bis(oxalato)borate anhydride may be purified. The purification step may be additionally included in the manufacturing method according to the above-described embodiments to further improve the purity of the lithium bis(oxalato)borate anhydride.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 정제하는 단계는 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 용매를 투입하고 감압농축하며 재결정하는 것을 포함할 수 있다.In some embodiments, the step of purifying the lithium bis(oxalato)borate anhydride may include adding a solvent to the lithium bis(oxalato)borate anhydride, concentrating under reduced pressure, and recrystallizing.

예를 들면, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 제1 용매를 투입하고 용해 및 여과하여 불순물을 제거할 수 있고, 이후 감압농축을 진행하여 용매를 제거할 수 있으며, 이후 제2 용매를 투입하여 잔여 불순물을 제거하고 여과 및 건조함으로써, 고순도 및 고수율의 리튬 비스(옥살라토)보레이트를 얻을 수 있다.For example, a first solvent can be added to the lithium bis(oxalato)borate anhydride, dissolved and filtered to remove impurities, and then the solvent can be removed by performing a reduced pressure concentration, and then a second solvent can be added to remove the remaining impurities, followed by filtering and drying, thereby obtaining lithium bis(oxalato)borate with high purity and high yield.

예를 들면, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 투입하는 제1 용매는 디메톡시에탄, 아세토니트릴, 아세톤, 에틸아세테이트, 에틸렌 카보네이트 등일 수 있고, 여과 및 건조 전에 투입하는 제2 용매는 에틸메틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 에탄올 등일 수 있다.For example, the first solvent added to lithium bis(oxalato)borate anhydride may be dimethoxyethane, acetonitrile, acetone, ethyl acetate, ethylene carbonate, etc., and the second solvent added before filtration and drying may be ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, ethanol, etc.

예를 들면, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 투입하는 제1 용매는 디메톡시에탄일 수 있고, 여과 및 건조 전에 투입하는 제2 용매는 에틸메틸카보네이트일 수 있다.For example, the first solvent added to lithium bis(oxalato)borate anhydride may be dimethoxyethane, and the second solvent added before filtration and drying may be ethyl methyl carbonate.

일부 실시예들에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 정제는 4시간 내지 6시간 동안 수행될 수 있다. 이에 따라, 불순물이 충분히 제거되어 고순도의 리튬 비스(옥살라토)보레이트를 얻을 수 있다.In some embodiments, the purification of the lithium bis(oxalato)borate anhydride may be performed for 4 to 6 hours. Accordingly, impurities may be sufficiently removed to obtain high-purity lithium bis(oxalato)borate.

예시적인 실시예들에 있어서, 상술한 제조방법에 따라 제조된 리튬 비스(옥살라토)보레이트는 리튬 이차 전지의 전해액 첨가제로 사용될 수 있다.In exemplary embodiments, lithium bis(oxalato)borate manufactured according to the above-described manufacturing method can be used as an electrolyte additive for a lithium secondary battery.

이하, 본 발명의 예시적인 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 예시적인 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are merely exemplary embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

(1) 실시예 1(1) Example 1

1) 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조1) Preparation of lithium bis(oxalato)borate hydrate

교반장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 1000mL Auto clave에 N2 분위기 하에서 붕산 63.8g(1.03mol), 수산화리튬1수화물 43.3g(1.03mol) 및 물 129.9g(7.21mol)을 투입하여 80℃에서 교반한 후, 내부온도 80℃를 유지하면서 옥살산2수화물 260.2g(2.06mol)을 투입하였다. 이후, 110℃에서 교반하며 2시간 동안 반응시켜 혼합물을 얻었다. In a 1000 mL autoclave equipped with a stirrer, condenser, and thermometer, 63.8 g (1.03 mol) of boric acid, 43.3 g (1.03 mol) of lithium hydroxide monohydrate, and 129.9 g (7.21 mol) of water were added under a N 2 atmosphere and stirred at 80°C. Then, while maintaining the internal temperature at 80°C, 260.2 g (2.06 mol) of oxalic acid dihydrate was added. Afterwards, the mixture was reacted for 2 hours while stirring at 110°C.

상기 혼합물을 N2 분위기 하에서 압력 3bar 및 내부 온도 140℃ 조건에서 4시간 동안 반응시켜, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 불순물을 포함하는 용액을 얻었다.The above mixture was reacted for 4 hours under conditions of a pressure of 3 bar and an internal temperature of 140°C in a N 2 atmosphere to obtain a solution containing lithium bis(oxalato)borate hydrate and impurities.

2) 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조2) Preparation of lithium bis(oxalato)borate anhydride

얻어진 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 포함하는 용액을 상압 및 160℃ 조건에서 가열하여 건조시킴으로써, 비스(옥살라토)보레이트 무수물 및 불순물을 포함하는 고형물을 얻었다.A solution containing the obtained lithium bis(oxalato)borate hydrate was dried by heating under atmospheric pressure and 160°C conditions, thereby obtaining a solid containing bis(oxalato)borate anhydride and impurities.

3) 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 정제3) Purification of lithium bis(oxalato)borate anhydride

상기 고형물에 디메톡시에탄 800g을 투입하고 3시간 동안 교반하였다. 교반액을 1.0㎛ 필터에 여과하여 불순물이 제거된 용액을 얻었고, 얻어진 용액을 40℃에서 감압 농축하였으며, 이후 에틸메틸카보네이트 300g을 투입하고 55℃에서 2시간 동안 교반하여 슬러리를 얻었다. 얻어진 슬러리를 여과하고 건조하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 187.68g (수율 93.8%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.800 g of dimethoxyethane was added to the above solid and stirred for 3 hours. The stirred solution was filtered through a 1.0 μm filter to remove impurities, and the obtained solution was concentrated under reduced pressure at 40°C. After that, 300 g of ethyl methyl carbonate was added and stirred at 55°C for 2 hours to obtain a slurry. The obtained slurry was filtered and dried to obtain 187.68 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 93.8%, purity 99.9% or higher).

(2) 실시예 2(2) Example 2

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 압력을 3bar가 아니라 2bar로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 181.16g (수율 90.6%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction pressure of the mixture was changed from 3 bar to 2 bar when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 181.16 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 90.6%, purity 99.9% or higher).

(3) 실시예 3(3) Example 3

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 압력을 3bar가 아니라 4bar로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 180.22g (수율 90.1%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction pressure of the mixture was changed from 3 bar to 4 bar when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 180.22 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 90.1%, purity 99.9% or higher).

(4) 실시예 4(4) Example 4

리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 시에 가열 온도를 160℃가 아니라 150℃로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 187.20g (수율 93.6%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature was changed from 160°C to 150°C when preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride, and the anhydride was purified, thereby obtaining 187.20 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 93.6%, purity 99.9% or higher).

(5) 실시예 5(5) Example 5

리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 시에 가열 온도를 160℃가 아니라 170℃로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 184.10g (수율 92.1%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature was changed from 160°C to 170°C when preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride, and the anhydride was purified, thereby obtaining 184.10 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 92.1%, purity 99.9% or higher).

(6) 비교예 1 (6) Comparative Example 1

1) 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조1) Preparation of lithium bis(oxalato)borate hydrate

교반장치, 콘덴서 및 온도계가 부착된 1000mL Auto clave에 N2 분위기 하에서 붕산 63.8g(1.03mol), 수산화리튬1수화물 43.3g(1.03mol) 및 물 129.9g(7.21mol)을 투입하여 80℃에서 교반한 후, 내부온도 80℃를 유지하면서 옥살산2수화물 260.2g(2.06mol)을 투입하였다. In a 1000 mL autoclave equipped with a stirrer, condenser, and thermometer, 63.8 g (1.03 mol) of boric acid, 43.3 g (1.03 mol) of lithium hydroxide monohydrate, and 129.9 g (7.21 mol) of water were added under an N 2 atmosphere, stirred at 80°C, and then 260.2 g (2.06 mol) of oxalic acid dihydrate was added while maintaining the internal temperature at 80°C.

이후 내부 온도 80℃, 상압 조건에서 6시간 동안 반응시켜, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 불순물을 포함하는 용액을 얻었으며, 상기 용액을 상온으로 식히고 여과하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻었다.Afterwards, the reaction was conducted for 6 hours at an internal temperature of 80°C and atmospheric pressure to obtain a solution containing lithium bis(oxalato)borate hydrate and impurities. The solution was cooled to room temperature and filtered to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate.

2) 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조2) Preparation of lithium bis(oxalato)borate anhydride

건조기를 이용하여, 얻어진 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 200℃에서 24시간 동안 건조하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 139.96g(수율 70.0%, 순도 95% 이하)을 얻었다.Using a dryer, the obtained lithium bis(oxalato)borate hydrate was dried at 200°C for 24 hours to obtain 139.96 g of lithium bis(oxalato)borate anhydrate (yield 70.0%, purity 95% or less).

(7) 비교예 2(7) Comparative Example 2

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 압력을 3bar가 아니라 상압으로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 160.4g (수율 80.2%, 순도 90.0% 이하)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction pressure of the mixture was changed from 3 bar to atmospheric pressure when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 160.4 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 80.2%, purity 90.0% or less).

(8) 비교예 3(8) Comparative Example 3

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 압력을 3bar가 아니라 5bar로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 159.08g (수율 79.5%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction pressure of the mixture was changed from 3 bar to 5 bar when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 159.08 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 79.5%, purity 99.9% or higher).

(9) 비교예 4(9) Comparative Example 4

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 압력을 3bar가 아니라 200torr(0.266645bar)로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 145.02g (수율 72.3%, 순도 90.0% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction pressure of the mixture was changed from 3 bar to 200 torr (0.266645 bar) when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 145.02 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 72.3%, purity 90.0% or higher).

(10) 비교예 5(10) Comparative Example 5

리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 시에 가열 온도를 160℃가 아니라 140℃로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 165.46g (수율 82.7%, 순도 99.5% 이하)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature was changed from 160°C to 140°C when preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride, and the anhydride was purified, thereby obtaining 165.46 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 82.7%, purity 99.5% or less).

(11) 비교예 6(11) Comparative Example 6

리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 시에 가열 온도를 160℃가 아니라 180℃로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 170.06g (수율 85.0%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature was changed from 160°C to 180°C when preparing lithium bis(oxalato)borate anhydride, and the anhydride was purified, thereby obtaining 170.06 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 85.0%, purity 99.9% or higher).

(12) 비교예 7(12) Comparative Example 7

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 온도를 140℃가 아니라 110℃로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 161.88g 무수물 (수율 80.9%, 순도 99.5% 이하)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature of the mixture was changed from 140°C to 110°C when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 161.88 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 80.9%, purity 99.5% or less).

(13) 비교예 8(13) Comparative Example 8

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시에 혼합물의 반응 온도를 140℃가 아니라 180℃로 변경한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 제조하고 상기 무수물을 정제하였으며, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물 166.04g (수율 83.02%, 순도 99.9% 이상)을 얻었다.Lithium bis(oxalato)borate hydrate and lithium bis(oxalato)borate anhydride were prepared in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature of the mixture was changed from 140°C to 180°C when preparing lithium bis(oxalato)borate hydrate, and the anhydride was purified, thereby obtaining 166.04 g of lithium bis(oxalato)borate anhydride (yield 83.02%, purity 99.9% or higher).

실시예 및 비교예들에 있어서, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시 혼합물의 반응 조건(압력 및 온도) 및 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 시 반응 조건(온도)를 하기 표 1에 기재하였다.In the examples and comparative examples, the reaction conditions (pressure and temperature) of the mixture in the production of lithium bis(oxalato)borate hydrate and the reaction conditions (temperature) in the production of lithium bis(oxalato)borate anhydride are described in Table 1 below.

리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물의 제조 시 혼합물의 반응 조건Reaction conditions of the mixture in the preparation of lithium bis(oxalato)borate hydrate 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 시 반응 조건Reaction conditions for the preparation of lithium bis(oxalato)borate anhydride 반응 압력
(bar)
Reaction pressure
(bar)
반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(℃)
반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(℃)
실시예 1Example 1 33 140140 160160 실시예 2Example 2 22 140140 160160 실시예 3Example 3 44 140140 160160 실시예 4Example 4 33 140140 150150 실시예 5Example 5 33 140140 170170 비교예 1Comparative Example 1 11 8080 200200 비교예 2Comparative Example 2 11 140140 160160 비교예 3Comparative Example 3 55 140140 160160 비교예 4Comparative Example 4 0.2666450.266645 140140 160160 비교예 5Comparative Example 5 33 140140 140140 비교예 6Comparative Example 6 33 140140 180180 비교예 7Comparative Example 7 33 110110 160160 비교예 8Comparative Example 8 33 180180 160160

실험예Experimental example

(1) 수율 평가(1) Yield evaluation

실시예 및 비교예들 각각의 출발 원료에 대한 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 몰비를 백분율로 계산하여 수득률(yield, %)을 계산하였다.The yield (%) was calculated by calculating the molar ratio of the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride to the starting material of each of the examples and comparative examples as a percentage.

구체적으로, 투입된 수산화리튬1수화물, 붕산 및 옥살산2수화물에 대한 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 몰비의 백분율로 수득률을 계산하였다. Specifically, the yield was calculated as a percentage of the molar ratio of the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride to the introduced lithium hydroxide monohydrate, boric acid, and oxalic acid dihydrate.

(2) 순도 평가(2) Purity assessment

상술한 실시예 및 비교예들에 있어서, 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 ICS-2100(Thermofisher scientific 사 제조) 장비를 이용하여, Li 이온 성분 대비 잔존 성분들의 각각의 함량을 측정하고 순도를 계산하였다.In the examples and comparative examples described above, the contents of each residual component relative to the Li ion component of the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride were measured using ICS-2100 (manufactured by Thermofisher Scientific) equipment, and the purity was calculated.

(3) 탁도 평가(3) Turbidity evaluation

상술한 실시예 및 비교예들에 있어서, 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 TL2300(HACH사 제조)를 이용하여 탁도를 측정하였다.In the examples and comparative examples described above, the turbidity of the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride was measured using TL2300 (manufactured by HACH).

(4) 색도 평가(4) Color evaluation

상술한 실시예 및 비교예들에 있어서, 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 OME7700(Nippon denshoku사 제조)를 이용하여 APHA를 측정하였다.In the examples and comparative examples described above, APHA was measured for the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride using OME7700 (manufactured by Nippon Denshoku).

평가 결과는 하기 표 2에 기재하였다. The evaluation results are shown in Table 2 below.

수율
(%)
transference number
(%)
순도
(%)
water
(%)
탁도
(NTU)
Turbidity
(NTU)
색도
(APHA)
Color
(APHA)
실시예 1Example 1 93.893.8 ≥99.9≥99.9 0.30.3 88 실시예 2Example 2 90.690.6 ≥99.9≥99.9 0.30.3 1212 실시예 3Example 3 90.190.1 ≥99.9≥99.9 0.70.7 1111 실시예 4Example 4 93.693.6 ≥99.9≥99.9 0.40.4 99 실시예 5Example 5 92.192.1 ≥99.9≥99.9 0.50.5 1414 비교예 1Comparative Example 1 70.070.0 ≤95.0≤95.0 5.35.3 2525 비교예 2Comparative Example 2 80.280.2 ≤90.0≤90.0 5.25.2 3939 비교예 3Comparative Example 3 79.579.5 ≥99.9≥99.9 1.11.1 2323 비교예 4Comparative Example 4 72.372.3 ≤90.0≤90.0 6.96.9 2323 비교예 5Comparative Example 5 82.782.7 ≤99.5≤99.5 5.65.6 2525 비교예 6Comparative Example 6 85.085.0 ≥99.9≥99.9 1.01.0 1414 비교예 7Comparative Example 7 80.980.9 ≤99.5≤99.5 7.17.1 2626 비교예 8Comparative Example 8 83.083.0 ≥99.9≥99.9 2.42.4 1919

표 2를 참조하면, 실시예들의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물은 수율 및 순도가 향상되었고, 탁도 및 색도가 낮았다. 반면, 비교예들의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물은 수율 및 순도가 낮고, 탁도 및 색도가 높았다.Referring to Table 2, lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing methods of the examples had improved yield and purity, and lower turbidity and color. On the other hand, lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing methods of the comparative examples had lower yield and purity, and higher turbidity and color.

(5) 금속 이물 평가(5) Evaluation of metal foreign matter

상술한 실시예 및 비교예들에 있어서, 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 Avio 550 Max(Perkin elmer사 제조)를 이용하여 포함된 금속들의 농도를 측정하였다.In the examples and comparative examples described above, the concentrations of metals contained in the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride were measured using Avio 550 Max (manufactured by Perkin Elmer).

측정 결과는 하기 표 3에 기재하였다(단위는 ppm이고, 미검출 시 N/D로 기재).The measurement results are shown in Table 3 below (units are ppm, and if not detected, N/D is shown).

Na
(ppm)
Na
(ppm)
Al
(ppm)
Al
(ppm)
K
(ppm)
K
(ppm)
Ca
(ppm)
Ca
(ppm)
Cr
(ppm)
Cr
(ppm)
Fe
(ppm)
Fe
(ppm)
Cu
(ppm)
Cu
(ppm)
Zn
(ppm)
Zn
(ppm)
Total
(ppm)
Total
(ppm)
실시예 1Example 1 1.31.3 N/DN/D N/DN/D 0.60.6 N/DN/D N/DN/D N/DN/D N/DN/D 1.91.9 실시예 2Example 2 2.42.4 N/DN/D 0.30.3 4.04.0 N/DN/D N/DN/D N/DN/D N/DN/D 6.76.7 실시예 3Example 3 2.22.2 N/DN/D 0.20.2 2.62.6 0.00.0 N/DN/D N/DN/D N/DN/D 5.05.0 실시예 4Example 4 2.32.3 N/DN/D 0.40.4 0.80.8 N/DN/D 0.00.0 N/DN/D N/DN/D 3.53.5 실시예 5Example 5 2.02.0 N/DN/D 0.50.5 2.92.9 N/DN/D 0.70.7 N/DN/D N/DN/D 6.16.1 비교예 1Comparative Example 1 7.17.1 0.20.2 3.53.5 7.67.6 0.10.1 0.30.3 0.10.1 0.30.3 19.219.2 비교예 2Comparative Example 2 12.512.5 N/DN/D 1.71.7 13.113.1 N/DN/D 0.20.2 N/DN/D 0.50.5 28.028.0 비교예 3Comparative Example 3 4.64.6 N/DN/D 2.62.6 3.63.6 N/DN/D 0.50.5 N/DN/D N/DN/D 11.311.3 비교예 4Comparative Example 4 5.05.0 N/DN/D 7.27.2 18.218.2 N/DN/D 0.60.6 N/DN/D 0.70.7 31.731.7 비교예 5Comparative Example 5 2.42.4 N/DN/D 1.51.5 7.57.5 N/DN/D 0.80.8 N/DN/D 0.60.6 12.812.8 비교예 6Comparative Example 6 3.73.7 N/DN/D 3.23.2 3.03.0 N/DN/D 0.60.6 N/DN/D N/DN/D 10.510.5 비교예 7Comparative Example 7 8.48.4 0.50.5 6.86.8 3.53.5 0.60.6 0.30.3 N/DN/D N/DN/D 20.120.1 비교예 8Comparative Example 8 3.83.8 N/DN/D 1.91.9 4.94.9 0.00.0 N/DN/D N/DN/D 0.10.1 10.710.7

표 3을 참조하면, 실시예들의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물은 금속 이물의 농도가 낮았지만, 비교예들의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물은 금속 이물의 농도가 높았다.Referring to Table 3, the lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing method of the examples had a low concentration of metal foreign substances, but the lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing method of the comparative examples had a high concentration of metal foreign substances.

(6) FT-IR 분석(6) FT-IR analysis

상술한 실시예 및 비교예들에 있어서, 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 IROS 05 FTIR spectrometer(OSTEC사 제조)(ATR module, 고상 측정 조건)를 이용하여 FT-IR 분석을 수행하였다.In the above-described examples and comparative examples, FT-IR analysis was performed on the obtained lithium bis(oxalato)borate anhydride using an IROS 05 FTIR spectrometer (manufactured by OSTEC) (ATR module, solid-state measurement conditions).

실시예 1 내지 5에 대한 FT-IR 분석 결과를 각각 도 2a 내지 도 2e에 기재하였고, 비교예 1 내지 8에 대한 FT-IR 분석 결과를 도 2f 내지 도 2m에 기재하였다.The FT-IR analysis results for Examples 1 to 5 are described in FIGS. 2a to 2e, respectively, and the FT-IR analysis results for Comparative Examples 1 to 8 are described in FIGS. 2f to 2m.

도 2 및 도 3을 참조하면, 실시예들의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 비해, 비교예들의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물은 부반응물(예를 들면, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물)이 발생하여 순도가 낮음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, it can be seen that, compared to lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing method of the examples, lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing method of the comparative examples has a lower purity due to the generation of side products (e.g., lithium bis(oxalato)borate hydrate).

(7) NMR 분석(7) NMR analysis

상술한 실시예 1에서 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 대해 JNM-ECZ500R/S1(JEOL사 제조)를 이용하여 11B-NMR(160.47MHz 조건) 및 13C-NMR 분석(125.77MHz 조건)을 수행하였다. 분석결과를 각각 도 3 및 도 4에 기재하였다. 11 B-NMR (160.47 MHz conditions) and 13 C-NMR (125.77 MHz conditions) analyses were performed on the lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained in Example 1 described above using JNM-ECZ500R/S1 (manufactured by JEOL). The analysis results are shown in Figs. 3 and 4, respectively.

도 4 및 도 5를 참조하면, 실시예 1의 제조방법에 따라 수득된 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물은 부반응물이 없어 고순도임을 알 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, it can be seen that the lithium bis(oxalato)borate anhydride obtained according to the manufacturing method of Example 1 is of high purity with no side products.

Claims (8)

물에 리튬 화합물, 붕소 화합물 및 옥살산 화합물을 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하여 혼합물을 얻는 단계;
상기 혼합물을 질소 분위기 및 1.5bar 내지 4.5bar의 압력 하에서 120℃ 내지 160℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계; 및
상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 150℃ 내지 170℃의 온도로 가열하여 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻는 단계를 포함하는, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
A step of adding a lithium compound, a boron compound, and an oxalic acid compound to water and heating to a temperature of 100°C to 120°C to obtain a mixture;
A step of heating the above mixture to a temperature of 120° C. to 160° C. under a nitrogen atmosphere and a pressure of 1.5 bar to 4.5 bar to obtain lithium bis(oxalato)borate hydrate; and
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride, comprising the step of heating the lithium bis(oxalato)borate hydrate at a temperature of 150°C to 170°C to obtain lithium bis(oxalato)borate anhydride.
청구항 1에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계에서 가열 온도가 130℃ 내지 150℃인, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to claim 1, wherein the heating temperature in the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate is 130°C to 150°C.
청구항 1에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 수화물을 얻는 단계는 2bar 내지 4bar의 압력 하에서 수행되는, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to claim 1, wherein the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate hydrate is performed under a pressure of 2 bar to 4 bar.
청구항 1에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 얻는 단계에서 가열 온도가 155℃ 내지 165℃인, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to claim 1, wherein the heating temperature in the step of obtaining the lithium bis(oxalato)borate anhydride is 155°C to 165°C.
청구항 1에 있어서, 상기 리튬 화합물은 수산화리튬1수화물 및 수산화리튬 무수물 중 하나 이상을 포함하고, 상기 붕소 화합물은 붕산을 포함하며, 상기 옥살산 화합물은 옥살산2수화물 및 옥살산 무수물 중 하나 이상을 포함하는, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to claim 1, wherein the lithium compound comprises at least one of lithium hydroxide monohydrate and lithium hydroxide anhydride, the boron compound comprises boric acid, and the oxalic acid compound comprises at least one of oxalic acid dihydrate and oxalic acid anhydride.
청구항 1에 있어서, 상기 혼합물을 얻는 단계는,
물에 상기 리튬 화합물 및 상기 붕소 화합물을 투입하고 70℃ 내지 80℃의 온도로 가열하는 것 및;
상기 옥살산 화합물을 추가로 투입하고 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열하는 것을 포함하는, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
In claim 1, the step of obtaining the mixture comprises:
Adding the lithium compound and the boron compound to water and heating to a temperature of 70°C to 80°C; and;
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride, comprising additionally adding the above oxalic acid compound and heating at a temperature of 100°C to 120°C.
청구항 1에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 정제하는 단계를 더 포함하는, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.
A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride, further comprising a step of purifying the lithium bis(oxalato)borate anhydride according to claim 1.
청구항 7에 있어서, 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물을 정제하는 단계는 상기 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물에 용매를 투입하고 감압농축하며 재결정하는 것을 포함하는, 리튬 비스(옥살라토)보레이트 무수물의 제조 방법.A method for producing lithium bis(oxalato)borate anhydride according to claim 7, wherein the step of purifying the lithium bis(oxalato)borate anhydride comprises adding a solvent to the lithium bis(oxalato)borate anhydride, concentrating under reduced pressure, and recrystallizing.
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