[發(fā)明專(zhuān)利]一種高純六氟磷酸鋰的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310383320.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103466589A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紅光;王坤;郭西鳳;葉學(xué)海;劉大凡;安峰;袁莉;張玥;趙洪;趙慶云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院;中海油能源發(fā)展股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01B25/455
• 分類(lèi)號(hào): C01B25/455
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高純六氟磷酸鋰的制備方法。更具體涉及一種簡(jiǎn)單有效并且安全經(jīng)濟(jì)的方法通過(guò)制備PF₅來(lái)生產(chǎn)高純六氟磷酸鋰。

背景技術(shù)

鋰離子二次電池主要由氧化鋰陽(yáng)極（如：LiMnO₄等）、碳負(fù)極材料（如：石墨等）和電解液等構(gòu)成。其中鋰離子二次電池的電解液主要含有有機(jī)溶劑和電解質(zhì)，形成電解液的有機(jī)溶劑主要包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙烯酯（EC）等。六氟磷酸鋰因具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性，是鋰離子二次電池中使用最主要的電解質(zhì)鋰鹽。

相關(guān)專(zhuān)利涉及了幾種六氟磷酸鋰的制備方法。如日本專(zhuān)利JP2001122605提出了利用磷源與無(wú)水氟化氫反應(yīng)以制得PF₅和氟化氫的混合氣體，再與LiF和無(wú)水氟化氫的混合溶液反應(yīng)，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥制得六氟磷酸鋰產(chǎn)品。在這一方法中，六氟磷酸鋰制備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、危險(xiǎn)性大、工藝復(fù)雜、設(shè)備要求高而導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。并且PCl₅產(chǎn)品由于制備的問(wèn)題，產(chǎn)品中不可避免的存在POF₃，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量下降。

美國(guó)專(zhuān)利US5496661提出利用LiF懸浮于EC、DEC、DME等鋰電池有機(jī)電解質(zhì)中，然后通入PF₅，產(chǎn)物L(fēng)iPF₆能溶解于有機(jī)溶劑中，使界面不斷更新，提高效率。該方法雖然制備簡(jiǎn)單，但PF₅氣體容易與有機(jī)溶劑反應(yīng)，并且由于有機(jī)溶劑很難從產(chǎn)品中除去，從而存在產(chǎn)品純度不高的問(wèn)題。并且由于該方法使用PF₅氣體，該氣體價(jià)格較高，導(dǎo)致產(chǎn)品成本升高，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

中國(guó)專(zhuān)利CN1224505提到了一種直接合成LiPF₆的方法，該方法為將過(guò)量的LiF與PCl₅或POCl₃混合，并加入一定量的溶劑。反應(yīng)先在150-300℃的條件下，反應(yīng)0.1-5小時(shí)，接著在0-80℃的條件下，反應(yīng)0.1-5小時(shí)，然后利用溶劑過(guò)濾含有LiPF₆的溶液，與不溶的反應(yīng)產(chǎn)物分離，最后通過(guò)蒸發(fā)溶劑的方法獲得LiPF₆。該方法雖然反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，并且實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性低，但是該反應(yīng)消耗能量過(guò)大，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服現(xiàn)有工藝中生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、提純困難等缺點(diǎn)，提供了一種安全性高，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少的高純六氟磷酸鋰制備方法。

本發(fā)明提供了一種高純六氟磷酸鋰的制備方法，其方法在于利用六氟磷酸鹽MPF₆在混合溶劑中的溶解度較大從而有利于PF₅氣體生成的特點(diǎn)。在反應(yīng)罐中將MPF₆溶于混合溶劑中后，MPF₆與混合溶劑中的無(wú)水HF反應(yīng)生成HPF₆，HPF₆在加熱條件下不能穩(wěn)定存在，分解形成PF₅氣體，所產(chǎn)生的PF₅氣體在吸收罐中與無(wú)水LiF反應(yīng)生成LiPF₆?；亓骼淠苤?，通入冷卻介質(zhì)，使反應(yīng)罐中蒸發(fā)的無(wú)水HF有一部分能夠被冷凝下來(lái)，以保證MPF₆不斷溶解，并轉(zhuǎn)化為HPF₆。

本發(fā)明為一種高純六氟磷酸鋰的制備方法，其特征在于：具體工藝過(guò)程為：取一定量的六氟磷酸鹽MPF₆；其中M為Na、K、NH₄、Ag中的一種或幾種；優(yōu)選M為Na、K、NH₄中的一種或幾種；和一定量的混合溶劑，置于帶有攪拌、溫度計(jì)和加熱裝置的反應(yīng)罐中，反應(yīng)罐中加入混合溶劑的質(zhì)量為MPF₆質(zhì)量的3-10倍，優(yōu)選為5倍；使MPF₆轉(zhuǎn)化為HPF₆；

吸收罐中加入一定量的LiF和無(wú)水HF，加入無(wú)水HF的質(zhì)量為L(zhǎng)iF質(zhì)量的1-5倍，優(yōu)選3倍；使反應(yīng)罐中產(chǎn)生的PF₅氣體與LiF反應(yīng)生成LiPF₆；

對(duì)反應(yīng)罐進(jìn)行加熱，緩慢升溫，加熱溫度為80-150℃，優(yōu)選為100℃，并維持80℃以上溫度4-24小時(shí)，優(yōu)選24小時(shí)；使HPF₆在加熱條件下不斷分解形成PF₅氣體；