[发明专利]纯化N-烷基吡咯烷酮的方法

说明书

本发明涉及一种纯化N-烷基吡咯烷酮的方法，所述N-烷基吡咯烷酮由于先前使用而包含式I或式II的杂质中的至少一种

其中R为氢或C1-C20烷基。

在此方法中，

-向待纯化的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度为至少80℃，且

-自所获得的混合物中蒸馏出N-烷基吡咯烷酮。

本发明进一步涉及一种使用、纯化及再使用N-烷基吡咯烷酮的方法，其中

a)将聚合物溶解于N-烷基吡咯烷酮中，

b)使用此聚合物制造锂离子蓄电池的电极，且回收包含式I或式II的杂质中的至少一种的经污染的N-烷基吡咯烷酮

其中式I和式II中的R为氢或C1-C20烷基，

c)向经回收的N-烷基吡咯烷酮中添加碱性化合物，且在添加碱性化合物之后不超过20分钟混合物的温度增加至至少80℃，

d)自所获得的混合物中蒸馏出N-烷基吡咯烷酮，及

e)将其作为溶剂再用于制造锂离子蓄电池的电极。

聚合物常用于制造锂离子蓄电池，例如作为聚合物电解质或用于制造电极。通常使用例如聚偏二氟乙烯来制造电极。

为此，通常将聚偏二氟乙烯溶解于有机溶剂中且通过添加锂储存材料及任选的导电添加剂来制造悬浮液。电极通过用此悬浮液涂布例如金属载体的载体且随后移除溶剂而获得。已发现N-烷基吡咯烷酮、尤其N-甲基吡咯烷酮为适合溶剂。

溶剂由于以上使用而可能被污染。涂布工艺引入杂质，且由于所需的高温和/或氧化化合物的存在而也形成所使用的溶剂的副产物。在N-甲基吡咯烷酮(NMP)的情况下，以上式I和式II的化合物(其中R为H原子)通过不合乎需要的次级反应所形成。这些化合物具有类似于NMP沸点的沸点且因此极难通过蒸馏自NMP分离。

仅具有高纯度且不含水的溶剂可用于制造经久耐用的锂离子蓄电池。已经使用过一次的溶剂仅当其已经纯化且再次满足关于纯度及不含水的苛刻要求时可再使用。

JP 11071346及JP 10310795揭示通过添加酸性化合物、尤其通过与酸性固体接触来纯化已用作聚偏二氟乙烯的溶剂的NMP。

WO 2010/057917描述纯化已用作聚偏二氟乙烯的溶剂的NMP及制造锂离子蓄电池。纯化通过添加活性碳来实现，且因此该方法为通过吸附的纯化。

还已经描述向NMP中添加碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。因此，在碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物存在下蒸馏NMP以防止形成过氧化物且使NMP稳定自JP 2004284958及JP 2007099690已知。

US 4965370、JP 2001354769及JP 11349566描述纯化已用于制备聚芳硫醚的NMP；来自聚芳硫醚工艺的杂质在各情况下均可通过添加碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物移除，且NMP可再用于此工艺。

JP 03014559揭示通过添加金属氢氧化物或金属碳酸盐自NMP移除N-甲基琥珀酰亚胺及苯酚。此处同样，相关NMP来自聚芳硫醚工艺。

WO 03/053924描述一种自γ-丁内酯及甲胺制备NMP的方法。此处，金属氢氧化物用于通过形成盐来移除过量γ-丁内酯。

本发明的一个目的为提供一种纯化先前所用的N-烷基吡咯烷酮、尤其NMP的方法，该方法使N-烷基吡咯烷酮再用于任何应用中，尤其用于制造锂离子蓄电池。该方法应为极简单及有效的。已引入或形成的以上式I和式II的杂质理想地应通过该方法完全移除。

我们因此已发现以上所定义的方法。

本发明的方法为一种纯化已经使用至少一次的N-烷基吡咯烷酮的方法。举例而言，N-烷基吡咯烷酮可能已用作溶剂。

相关N-烷基吡咯烷酮优选为式A的N-烷基吡咯烷酮

其中R为氢或C1-C20烷基。

具体而言，式A中的R为氢或C1-C3烷基，且R特别优选为氢或甲基。若R为氢，则相关化合物为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，且若R为甲基，则相关化合物为N-乙基吡咯烷酮(NEP)。特别优选的为NMP或NEP。非常特别优选为NMP。

由于先前使用，因此N-烷基吡咯烷酮包含式I或式II的杂质中的至少一种

其中R为氢或C1-C20烷基。

式I和式II的化合物为常以混杂物形式存在的异构体。待纯化的N-烷基吡咯烷酮因此可包含两种化合物。R优选为氢或C1-C4烷基。