电解质处理系统及方法与流程

1.本发明总体上涉及去除在诸如锂离子二次电池组(battery)的电化学电池(cell)中使用的电解质中存在的hf、水分或其他杂质的无机清除剂。更具体地，本公开涉及使用沸石颗粒和吸附性填料颗粒的混合物作为无机清除剂的装置和系统以及方法。


背景技术：

2.本部分中的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并不构成现有技术。
3.锂离子二次电池电池组的一个主要优点是它们在变得无效之前可多次充电。锂离子二次电池组进行多次充放电循环的能力源于发生的氧化还原反应的可逆性。锂离子二次电池组由于其高能量密度而被广泛用作许多便携式电子设备(如手机、笔记本电脑等)、电动工具、电动汽车和电网储能的能源。
4.然而，存在可以导致锂离子二次电池组的性能下降的多种因素。这些因素之一是非水性电解质中多种有害物质的存在。这些有害物质包括水分(例如水或水蒸气)、氟化氢(hf)和溶解的过渡金属离子(tm
n
)。
5.电解质中的水分主要作为制造残留物产生和由有机电解质的分解产生。尽管需要干燥的环境，但在电池组或电池组电池的生产中使用的传统制造工艺不能完全排除水分的存在。电解质中的有机溶剂倾向于分解产生co2和h2o，尤其是当电池组在高温下运行时。水(h2o)可以与锂盐如lipf6反应，导致氟化锂(lif)和氟化氢(hf)的生成。由锂离子电池组中存在的水分残留物发生的反应如方程式1)和方程式2)所示，其中m代表通常存在于正极材料中的过渡金属。
[0006][0007]
不可溶的氟化锂(lif)可以沉积在阳极或阴极的活性材料的表面上，形成固体电解质界面(sei)。这种固体电解质界面(sei)会减少或延迟锂离子嵌入(脱嵌)并使活性材料的表面失活，从而导致较差的倍率性能和/或容量损失。
[0008]
此外，当氟化氢(hf)存在时，其可能会侵蚀含有过渡金属和氧离子的正极，导致形成更多的水和在组成上与活性材料不同的过渡金属化合物。当水存在并用作反应物时，发生的反应可能会变成循环的，导致对电解质和活性材料的持续破坏。
[0009]
此外，形成的过渡金属化合物可能是不可溶的和电化学惰性的。这些过渡金属化合物可以停留在正极的表面上，从而形成固体电解质界面(sei)或钝化层。另一方面，任何可溶的过渡金属化合物都可以溶解到电解质中，产生过渡金属离子(tm
n
)。这些游离的过渡金属离子，例如mn
2
和ni
2
，可以向阳极移动，在那里它们可以沉积为sei，导致引入多种不同的反应。这些反应可以消耗电极的活性材料和电解质中存在的锂离子，也会导致锂离子
二次电池组的容量损失。
[0010]
在运行过程中，希望锂离子二次电池组表现出的库仑效率或电流效率和放电容量保持相对恒定。库仑效率描述了电子在电池组内传输的充电效率。放电容量代表可以从电池组中提取的电荷量。锂离子二次电池组可能由于长时间暴露于水分(例如水)、氟化氢(hf)和溶解的过渡金属离子(tm
n
)而经受容量和/或效率的退化。事实上，一旦20％或更多的原始可逆容量丢失或变得不可逆，锂离子二次电池组的寿命就会受到严重限制。延长锂离子二次电池组的可充电容量和整体寿命的能力可以降低更换成本并减少处理和回收的环境风险。


技术实现要素：

[0011]
本公开总体上涉及一种用于去除在电化学电池中使用的非水性电解质中的杂质的装置。更具体地，本公开涉及使用沸石颗粒和吸附性填料颗粒的混合物作为无机清除剂的装置和系统以及方法。
[0012]
根据本公开的一个方面，所述装置包括包括一个或多个腔室的容器以及位于所述一个或多个腔室内的无机清除剂，所述腔室具有配置为允许电解质通过所述一个或多个腔室的流动的入口和出口。所述无机清除剂包括一种或多种类型的沸石颗粒、至少一种类型的吸附性填料颗粒；或所述沸石颗粒和所述吸附性填料颗粒的组合。所述无机清除剂吸附所述非水性电解质中作为杂质存在的水分、游离的过渡金属离子或氟化氢(hf)中的一种或多种。这种无机清除剂可以通过离子交换机制清除过渡金属阳离子和氢氟酸。
[0013]
所述容器构造有具有预定容积的腔室，使得所述容器可以承受于最高至500psi的压力和约50℃的温度的暴露，同时表现出在所述电解质的存在下化学抵抗物理性能的退化。所述容器还可以包括至少一个阀，配置为在所述阀打开时允许电解质通过所述腔室的流动。
[0014]
所述一种或多种类型的沸石颗粒和所述吸附性填料颗粒填充所述腔室，使得组成(composition)包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的均质混合物、沸石颗粒和吸附性填料颗粒的梯度混合物、或沸石颗粒和吸附性填料颗粒的分隔区域。沸石颗粒与吸附性填料颗粒的比例可以为1:3至3:1。所述一种或多种类型的沸石颗粒和吸附性填料颗粒可以以松散堆积的颗粒存在；以被压实以形成适于装入所述腔室的至少一种片剂、圆盘或挤出物的形状的颗粒存在；或以它们的组合存在。所述松散堆积的颗粒可以通过形成所述腔室的容器的内表面，通过将一个或多个膜、筛网或过滤器并入到所述腔室中，或它们的组合而保持在适当位置，前提是这样的膜、筛网或过滤器允许所述电解质从其中通过。
[0015]
所述沸石颗粒表现出具有fau结构、mfi结构、cha结构、lta结构、bea结构或其混合的骨架以及范围为1至约100的二氧化硅与氧化铝比率(sar)。所述沸石颗粒可以包括基于所述沸石类型的总重量的小于25重量％的钠离子浓度。所述沸石颗粒可以是锂离子交换沸石，其中锂离子已被交换为钠离子，使得所述锂离子的浓度为基于所述一种或多种类型的沸石颗粒的总重量的约0.5重量％至约20重量％。
[0016]
所述吸附性填料颗粒基本上由氧化铝、硫酸铜、硅胶、氯化钙、硫酸钙或其混合物组成。所述无机清除剂可以包括范围为约5微米(μm)至约100微米(μm)的粒度(d
50
)。沸石颗粒类型的粒度(d
50
)和吸附性填料颗粒的粒度(d
50
)可以相差至少2倍。
[0017]
所述非水性电解质是锂盐分散在有机溶剂中的溶液。这种非水性电解质可以是lipf6在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯(ec/dec＝50/50体积)的混合物中的溶液。
[0018]
根据本公开的又一方面，提供了一种用于去除在电化学电池中使用的非水性电解质中的杂质的处理系统。所述系统包括：储罐，容纳所述非水性电解质；泵，配置为使所述非水性电解质流动；电化学电池；至少一个如上所述且在本文中进一步定义的装置，与所述储罐和所述电化学电池两者是流体连通的；和计量器，配置为允许预定量的所述非水性电解质填充所述电化学电池。所述装置包括具有一个或多个腔室的容器以及位于所述一个或多个腔室内的无机清除剂，所述腔室具有配置为允许所述电解质通过其的流动的入口和出口，所述无机清除剂包括一种或多种类型的沸石、至少一种类型的吸附性填料颗粒、或所述沸石颗粒和所述吸附性填料颗粒的组合。所述无机清除剂吸附所述非水性电解质中作为杂质存在的水分、游离的过渡金属离子或氟化氢(hf)中的一种或多种。所述处理系统还可以包括控制系统，所述控制系统配置为控制所述装置中的温度或压力；流过所述装置的所述电解质的流速；以及允许填充所述电化学电池的预定量的所述电解质中的一个或多个。
[0019]
根据本公开的又一方面，提供了一种用于去除电化学电池中使用的非水性电解质中的杂质的方法。所述方法包括以下步骤：将所述非水性电解质从储罐转移到如上所述且如本文进一步定义的至少一个装置中，所述装置包括无机清除剂，所述无机清除剂包括一种或多种类型的沸石、至少一种类型的吸附性填料颗粒，或它们的组合；允许所述非水性电解质流过所述至少一个装置；去除所述非水性电解质中作为杂质存在的水分、游离的过渡金属离子或氟化氢(hf)中的一种或多种；用流过所述装置并离开所述装置的预定量的所述电解质填充所述电化学电池；以及密封或封闭所述电化学电池。所述方法还可以包括包括再生或更换所述至少一个装置中的所述无机清除剂的步骤。
[0020]
可应用的其他领域从本文提供的描述中将变得显而易见。应当理解，说明书和具体实例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
[0021]
为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图描述其以实例的方式给出的其多种形式。每个附图中的组件不一定按比例绘制，而是重在说明本发明的原理。
[0022]
图1是根据本公开的教导形成的锂离子二次电池的示意图，其中根据本公开的教导对电解质进行处理以去除杂质。
[0023]
图2a是根据本公开的教导的包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的均质混合物的用于去除电解质中的杂质的装置的示意图。
[0024]
图2b是根据本公开的教导的包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的梯度混合物的另一装置的示意图。
[0025]
图2c是根据本公开的另一方面的包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的梯度混合物的又一装置的示意图。
[0026]
图2d是根据本公开的教导的包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的分隔区域的另一装置的示意图。
[0027]
图2e是根据本公开的另一方面的包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的分隔区域的又一装置的示意图。
[0028]
图2f是根据本公开的另一方面的包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的分隔区域以及包括沸石颗粒和吸附性填料颗粒的混合物的区域的组合的又一装置的示意图。
[0029]
图2g是根据本公开的另一个方面的图2c的装置的示意图，其中沸石颗粒和吸附性填料颗粒的不同梯度混合物被放置在分隔区域中。
[0030]
图2h是根据本公开的教导将多个图2a和图2f的装置连接在一起并串联使用以增加电解质对无机清除剂的暴露的示意图。
[0031]
图2i是多个装置连接在一起并串联使用的示意图，其中每个装置包括沸石颗粒或吸附性填料颗粒。
[0032]
图3是根据本公开的教导的处理系统的示意图，所述处理系统并入了用于去除电解质中的杂质的装置。
[0033]
图4是说明根据本公开的教导的用于去除电解质中的杂质的方法的流程图。
[0034]
本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
[0035]
以下描述本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在限制本公开或其应用或用途。例如，根据本文包含的教导处理和使用的电解质在本公开全文中是结合用于锂离子二次电池组的二次电池进行描述的，以便更充分地说明其结构要素及其用途。这种处理过的电解质在其他应用(包括但不限于其他电化学电池，例如在锂离子电池组中使用的一次电池)中的并入和使用预期在本公开的范围内。
[0036]
应当理解，在整个说明书和附图中，相应的参考标号表示类似或相应的部件和特征。如本文所用，“电池”是指包括电极、隔件和电解质的电池组的基本电化学单元。相比之下，“电池组”是指电池(例如一个或多个电池)的集合，并且包括外壳(housing)、电连接以及用于控制和保护的可能的电子器件。
[0037]
出于本公开的目的，术语“约”和“大体上”在本文中用于关于由于本领域技术人员已知的预期变化(例如，测量中的限制和可变性)而导致的可测量值和范围。
[0038]
出于本公开的目的，术语“至少一个”和“一个或多个”的要素可互换使用并且可以具有相同的含义。表示包含单个要素或多个要素的这些术语也可以由该要素末尾的后缀“(s)”表示。例如，“至少一种金属”、“一种或多种金属”、“金属”可互换使用，并旨在具有相同的含义。
[0039]
本公开总体上提供了一种装置和系统，以及在电解质用于电化学电池如二次锂离子电池之前使用所述装置处理电解质的方法。参考图1，二次锂离子电池1通常包括正极10、负极20、非水性电解质30和隔件40。正极10包括用作电池1的阴极5的活性材料和与阴极5接触的集流体7，使得当电池1充电时锂离子45从阴极5流向阳极15。类似地，负极20包括用作电池1的阳极15的活性材料和与阳极15接触的集流体17，使得当电池1放电时锂离子45从阳极15流向阴极5。阴极5和集流体7之间的接触，以及阳极15和集流体17之间的接触可以被独立地选择为直接接触或间接接触；或者，直接进行阳极15或阴极5与相应的集流体17、7之间的接触。
[0040]
非水性电解质30位于负极20和正极10两者之间并与负极20和正极10两者接触，即与负极20和正极10两者流体连通。该非水性电解质30支持锂离子45在正极10和负极20之间
的可逆流动。隔件40放置在正极10和负极20之间，使得隔件40将阳极15和电解质30的一部分与阴极5和电解质30的剩余部分分隔开。隔件40是可渗透的以使锂离子45通过其可逆流动。
[0041]
现在参考图2a-图2g，用于去除在电化学电池中使用的非水性电解质中的杂质的装置50通常包括容器55，所述容器55包括一个或多个腔室70，所述腔室70具有入口60和出口65。入口60和出口65配置为允许电解质30通过一个或多个腔室70的流动。所述装置还包括位于一个或多个腔室70内的无机清除剂75。所述无机清除剂75包括一种或多种类型的沸石颗粒85、至少一种类型的吸附性填料颗粒80、或沸石85和吸附性填料颗粒80的组合。所述无机清除剂75吸附非水性电解质中作为杂质存在的水分、游离的过渡金属离子或氟化氢(hf)中的一种或多种。
[0042]
所述装置中的容器55构造有具有预定容积的腔室70。该预定容积可以但不限于为约250毫升(ml)至200升；或者，所述容积为500毫升至100升；或者为5升至75升；或者为大于1升。容器55可由金属、塑料、陶瓷或它们的组合制成，条件是容器能够承受运行期间于最高至500psi的压力和约50℃的温度的暴露。容器55可以构造为用于有限的使用，例如填充单个电化学电池，或用于多次使用，例如填充多个电化学电池。或者，容器55所暴露的压力可以为大气压至500psi；或者为100psi至约450psi。温度还可以为室温至50℃；或者为约30℃至约50℃。此外，在所采用的压力和温度条件下，在装置55的结构中使用的材料应在电解质的存在下化学抵抗其物理性能的退化。
[0043]
仍然参考图2a-图2g，装置50还包括至少一个阀90，所述阀90配置为当阀打开时允许电解质通过腔室的流动。阀90可以位于入口60处、出口65处、或入口60和出口65两者处。每个阀可以手动操作或由控制系统或控制器远程操作。配件95可以位于入口和出口两者处。每个配件95可以包括标准管道/螺纹设计、一种类型的快速连接设计等。
[0044]
用于处理电解质30的无机清除剂75可以包括一种或多种类型的沸石颗粒85和至少一种类型的吸附性填料颗粒80的混合物、基本上由一种或多种类型的沸石颗粒85和至少一种类型的吸附性填料颗粒80的混合物组成，或由一种或多种类型的沸石颗粒85和至少一种类型的吸附性填料颗粒80的混合物组成。为了处理上述问题，沸石颗粒85和填料颗粒80用作存在于电解质30内的有害物质的捕集剂或清除剂。换句话说，沸石颗粒85和填料颗粒80通过以下方式来实现该目的：有效地选择性吸附水分、游离的过渡金属离子和/或氟化氢(hf)，而不影响非水性电解质30(包括其中所含的锂离子和有机传输介质)的性能。这些有害物质的清除有效地延长了电池组的存储寿命(calendar lifetime)和循环寿命。
[0045]
沸石是晶体或准晶体铝硅酸盐，其由重复的to4四面体单元组成，其中t是最常见的硅(si)或铝(al)。这些重复单元连接在一起以形成在晶体结构内包括分子尺寸的空腔和/或通道的晶体骨架或结构。因此，铝硅酸盐沸石至少包括作为并入其骨架结构中的原子的氧(o)、铝(al)和硅(si)。由于沸石呈现二氧化硅(sio2)和氧化铝(al2o3)经由共享的氧原子相互连接的晶体骨架，它们可以通过晶体骨架中存在的sio2：al2o3(sar)的比例来表征。
[0046]
本公开的沸石呈现出菱沸石(骨架符号＝“cha”)、水硅锰钙铍石(chi)、八面沸石(fau)、林德a型(lta)和浊沸石(lau)的骨架拓扑结构。骨架符号表示由国际沸石协会(iza)指定的代码，其定义了沸石的骨架结构。因此，例如，菱沸石是指沸石的主晶相为“cha”的沸石。
[0047]
沸石的晶相或骨架结构可以通过x射线衍射(xrd)数据表征。然而，xrd测量可能受到多种因素(例如沸石的生长方向；构成元素的比例；吸附物质、缺陷等的存在；以及xrd光谱中每个峰的强度比或位置的偏差)的影响。因此，如iza提供的定义中所述，对于每种沸石的骨架结构的每个参数测量的数值中，10％或更少的偏差、或者5％或更少的偏差、或者1％或更少的偏差在预期公差内。
[0048]
根据本公开的一个方面，本公开的沸石85可以包括天然沸石、合成沸石或它们的混合物。或者，所述沸石是合成沸石，因为此类沸石在sar、微晶尺寸和微晶形态方面表现出更好的一致性，并且具有更少且较不集中的杂质(例如碱土金属)。
[0049]
根据本公开的另一方面，一种或多种类型的沸石颗粒85的sio2：al2o3(sar)比率的范围可以为约1至100；或者为约2至75；或者为约2至50；或者为约2至25；或者为约2至约20；或者为约5至约15。
[0050]
所述沸石85可以包括一种类型的沸石或多种沸石类型的组合，所述沸石的骨架选自但不限于abw、afg、bea、bhp、cas、cha、chi、dac、doh、edi、esv、fau、fer、fra、gis、goo、gon、heu、kfi、lau、lta、ltn、mei、mer、mor、mso、nat、nes、par、pau、phi、rho、rte、sod、sti、ter、tho、vet、yug和zsm。或者，所述沸石的骨架是fau、mfi、cha、lta或bea结构，或它们的组合。
[0051]
所述沸石85可以呈现出板状、立方体、球形或其组合的形态。或者，所述形态本质上主要是球形。这些颗粒的平均粒度(d
50
)的范围可以为约1微米(μm)至约200微米(μm)；或者为约3微米(μm)至约150微米(μm)；或者为5微米(μm)至约100微米(μm)；或者为7微米(μm)至约75微米(μm)；或者为大于或等于1μm；或者为大于或等于5μm；或者为小于150μm；或者为小于或等于100μm。扫描电子显微镜(sem)或本领域已知的其他光学或数字成像方法可以用于确定沸石的形状和/或形态。可以使用任何常规技术(例如筛分、显微镜、库尔特计数、动态光散射或颗粒成像分析等)测量平均粒度和粒度分布。或者，使用激光粒子分析仪来确定平均粒度及其相应的粒度分布。
[0052]
所述沸石85还可以呈现出范围为约5m2/g至约5000m2/g的表面积；或者约10m2/g至约2500m2/g的表面积；或者约10m2/g至约1000m2/g的表面积；或者约25m2/g至约750m2/g的表面积。所述沸石的孔体积的范围可以为约0.05cc/g至约3.0cc/g；或者为0.1cc/g至约2.0cc/g；或者为0.15cc/g至约1.5cc/g。可以使用任何已知技术来完成所述沸石的表面积和孔体积的测量，包括但不限于显微镜、小角x射线散射、水银孔隙度计和brunauer、emmett和teller(bet)分析。或者，使用brunauer、emmett和teller(bet)分析来确定表面积和孔隙体积。
[0053]
所述沸石85可以包括基于沸石的总重量的约0.05重量％至约30重量％的初始钠(na)浓度。或者，初始na浓度的范围可以为约0.1重量％至约25重量％；或者为约0.25重量％至约20重量％；或者为小于25重量％。所述沸石颗粒可以是锂离子交换沸石，使得锂离子通过离子交换替代骨架中的至少一部分钠离子。锂离子通过离子交换替代骨架中的一些初始钠离子以达到0.1重量％至25重量％的浓度。或者，锂离子的浓度为基于锂交换沸石的总重量的约0.5重量％至约20重量％；或者约0.75重量％至约15重量％。进行锂离子交换后，沸石中的最终钠(na)浓度可能低于15重量％；或者小于10重量％；或者小于7.5重量％。当需要时，所述沸石还可以包括选自li、na、al、mn、sm、y、cr、eu、er、ga、zr和ti的一种或多
种掺杂元素。
[0054]
所述无机清除剂75中的吸附性填料颗粒80可以包括氧化铝、硫酸铜、硅胶、氯化钙、硫酸钙或其混合物，或基本上由氧化铝、硫酸铜、硅胶、氯化钙、硫酸钙或其混合物组成。或者，所述吸附性填料颗粒可以基本上由氯化钙、硅胶或其混合物组成。
[0055]
所述吸附性填料颗粒80的平均粒度(d
50
)的范围可以为约1微米(μm)至约200微米(μm)；或者为约3微米(μm)至约150微米(μm)；或者为5微米(μm)至约100微米(μm)；或者为7微米(μm)至约75微米(μm)；或者为大于或等于1μm；或者为大于或等于5μm；或者为小于150μm；或者为小于或等于100μm。所述吸附性填料颗粒80可以具有与所述沸石颗粒85大致相同的粒度。或者，所述吸附性填料颗粒80可以具有比所述沸石颗粒85更小的粒度。为了提高吸附性填料颗粒80和沸石颗粒85混合时的堆积密度，沸石颗粒的粒度(d
50
)和吸附性填料颗粒的粒度(d
50
)至少相差1.5倍；或者相差2倍或更多；或者相差约3倍；或者相差2倍至9倍。
[0056]
所述非水性电解质30用于支持氧化/还原过程并为锂离子提供在电化学电池中的阳极15和阴极5之间流动的介质。非水性电解质30可以是锂盐在有机溶剂中的溶液。锂盐的若干实例包括但不限于六氟磷酸锂(lipf6)、双(草酸根)-硼酸锂(libob)和双(三氟甲磺酰基)亚胺锂(litfsi)。这些锂盐可以与例如有机溶剂形成溶液，该有机溶剂为例如碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸亚乙烯酯(vc)和氟代碳酸乙烯酯(fec)等。电解质的一个具体实例是1摩尔(molar)的lipf6在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯(ec/dec＝50/50体积)的混合物中的溶液。
[0057]
为了抑制由上述因素引起的退化，本公开的沸石颗粒(优选与锂(li)进行离子交换)和吸附性填料颗粒清除包括在二次锂离子电池生产过程中存在于电解质中的游离的过渡金属离子、氢氟酸和/或水分的有害物质。使用沸石颗粒和吸附性填料颗粒处理电解质的最终结果是延长了电池的整体循环寿命。虽然不想拘泥于理论，但相信当锂-交换沸石和/或填料颗粒与hf反应形成lif和h-交换沸石，而不是形成金属氟化物和水时，方程式1)和方程式2)中所示的循环反应会被发生的离子交换破坏。无机清除剂还可以通过离子交换机制清除过渡金属阳离子和氢氟酸。
[0058]
再次参考图2a-图2g，一种或多种类型的沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80填充腔室70。无机清除剂75的组成可以包括沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80(图2a)的均质混合物，沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80的梯度混合物(图2b-图2c、图2g)，沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80的分隔区域(图2d-图2e)，沸石颗粒85、吸附性填料颗粒80的分隔区域和它们的梯度混合物的组合(图2f)；或放置在分隔区域中的沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80的混合物(例如，梯度混合物)(图2g)。对于梯度混合物，沸石颗粒85的量可能如图2b所示在容器55的入口60附近更大，或如图2c和图2g所示在容器55的出口65附近更大。类似地，在分隔区域中，沸石颗粒85可以位于入口附近(未示出)或如图2d和图2f所示的位于出口65附近。
[0059]
所述沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80可以通过形成腔室70的容器55的内表面，通过将一个或多个膜、筛网或过滤器97并入到腔室70中，或它们的组合而分隔并保持在适当的位置，前提是这样的膜、筛网或过滤器97允许电解质从其中通过(图2d-图2g)。选择膜、筛网或过滤器97的组成以提供对在所采用的压力和温度条件下在电解质的存在下发生的化学和机械性能退化的抗性。
[0060]
沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80可以如图2a-图2g所示以松散堆积的颗粒存在。
然而，在不超出本公开的范围的情况下，也可以将颗粒压实以形成至少一种片剂、圆盘或挤出物。压实的结构还应该对应于腔室70的形状，使得压实结构可以容易地放置到腔室70中。当需要时，可以使用松散堆积的颗粒和压实的片剂、圆盘或挤出物的组合。
[0061]
所使用的沸石颗粒和吸附性填料颗粒的量填充了腔室。腔室中存在的沸石颗粒与吸附性填料颗粒的比例可以为10：1至1：10；或者为5：1至1：5；或者为1：3至3：1；或者为1：2至2：1；或者为约1：1。
[0062]
现在参考图2h和图2i，多个装置50可以连接或联接在一起，使得每个装置50是流体连通的。使用串联联接的多个装置50增加了电解质对无机清除剂75的暴露。每个联接的装置50可以包含相同分布的沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80、或不同分布的沸石颗粒85和吸附性填料颗粒80。例如，在图2h中，先前在图2a和2f中示出的装置50的组合被连接或联接以串联使用。装置50可以使用包括但不限于快速连接的任何常规的联接99而连接在一起。当需要时，联接在一起的装置50也可以各自完全包括沸石颗粒85或吸附性填料颗粒80，如图2i所示。
[0063]
根据本公开的另一方面，提供了一种用于去除在电化学电池中使用的非水性电解质中的杂质的处理系统。现在参考图3，该处理系统100通常包括储罐110，容纳非水性电解质30；泵120，配置为使所述非水性电解质30流动；电化学电池140；至少一个如上所述形成的且在本文中进一步定义的装置50，与所述储罐110和所述电化学电池140两者是流体连通的；以及计量器130，配置为允许预定量的所述非水性电解质30填充所述电化学电池140。所述装置50通常包括具有一个或多个腔室的容器以及位于所述一个或多个腔室内的无机清除剂，所述腔室具有配置为允许电解质通过其的流动的入口和出口，所述无机清除剂包括一种或多种类型的沸石、至少一种类型的吸附性填料颗粒、或所述沸石和吸附性填料颗粒的组合。所述无机清除剂吸附所述非水性电解质中作为杂质存在的水分、游离的过渡金属离子或氟化氢(hf)中的一种或多种。
[0064]
所述处理系统100还可以包括控制系统(未示出)，其配置为控制以下的一个或多个：所述装置中的温度或压力；流过所述装置的所述电解质的流速；以及用于测量允许填充所述电化学电池的预定量的所述电解质。所述控制系统可以包括控制器或计算机以及相应的软件，其能够监测位于所述处理系统内的传感器(例如，压力、温度、流速等)并用于控制所述处理系统内的各种部件的运行。
[0065]
根据本公开的又一方面，提供了一种用于去除在电化学电池中使用的非水性电解质中的杂质的方法。现在参考图4，所述方法150通常利用之前在图3中描述的处理系统以及在图2a-图2e中描述的装置。该方法150包括将非水性电解质从储罐转移155到如上所述的装置的步骤。所述方法150允许非水性电解质流过如先前所定义的装置。该装置通常包括具有一个或多个腔室的容器以及位于一个或多个腔室内的无机清除剂，所述腔室具有配置为允许电解质通过其的流动的入口和出口，所述无机清除剂包括一种或多种类型的沸石、至少一种类型的吸附性填料颗粒、或所述沸石和吸附性填料颗粒的组合。所述无机清除剂吸附或去除165所述非水性电解质中作为杂质存在的水分、游离的过渡金属离子或氟化氢(hf)中的一种或多种。然后用流过所述装置并离开所述装置的预定量的所述电解质填充170所述电化学电池。然后密封或封闭175所述电化学电池。
[0066]
任选地，所述方法150还可以包括再生或更换180所述装置中的所述无机清除剂的
步骤。在允许任何大量的杂质保留在所述电解质中之前，应再生或更换无机清除剂。或者，通过将使用过的装置更换为未使用过的装置来更换所述无机清除剂。在一些情况下，所述无机清除剂可以用于填充单个电化学电池或填充多个电化学电池。
[0067]
对处理过的电解质中存在的水分、过渡金属离子和/或hf的量进行的常规监测可用于确定何时需要再生或更换无机清除剂。电解质中过渡金属离子的存在可以通过电感耦合等离子体-光学发射光谱法(icp-oes)来确定。电解质中存在的hf的量可以使用氟离子比(specific)(ise)计量仪来分析。电解质中存在的水分(h2o)的量可以根据任何常规方法来确定，包括但不限于色谱法、karl-fischer滴定法等。
[0068]
本公开中提供的具体实例是用于说明本发明的各种实施方案，而不应被解释为限制本公开的范围。实施方案已按照能够撰写清楚且简洁的说明书的方式进行了描述，但是其旨在并且应被理解为在不脱离本发明的情况下可以以各种方式对实施方案进行组合或分离。例如，应当理解，本文描述的所有优选的特征都适用于本文描述的本发明的所有方面。
[0069]
在本说明书中，实施方案已按照能够撰写清楚且简洁的说明书的方式进行了描述，但是其旨在并且应被理解为在不脱离本发明的情况下可以以各种方式对实施方案进行组合或分离。例如，应当理解，本文描述的所有优选的特征都适用于本文描述的本发明的所有方面。
[0070]
根据本公开，本领域技术人员将理解，可以对本文公开的具体实施方案进行许多改变并且仍然获得相同或相似的结果，而不脱离或超出本公开的精神或范围。本领域技术人员将进一步理解，本文报道的任何特性代表常规测量的并且可以通过多种不同方法获得的特性。本文描述的方法代表一种这样的方法并且可以使用其他方法而不超出本公开的范围。
[0071]
本发明的各种形式的上述描述是为了说明和描述的目的而呈现的。并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。根据上述教导，许多修改或变化是可能的。选择和描述了所讨论的形式以提供对本发明的原理及其实际应用的最佳说明，从而使本领域普通技术人员能够以各种形式利用本发明并进行各种修改以适应所预期的具体用途。当根据其公平、合法、公正地享有的范围进行解释时，所有这些修改和变化都在所附权利要求确定的本发明的范围内。