[發明專利]一種單氟磷酸鋰的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202110994916.3
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113716543B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 邵俊華;李海杰;張利娟;孔東波;王郝為;郭飛;閆國鋒;宋東亮;王亞洲;侯紅歧;謝佳慶;韓飛;喬文忠
• 申請（專利權）人: 湖南法恩萊特新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B25/455
• 分類號: C01B25/455;H01M10/0567;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 趙琴娜

本發明公開了一種單氟磷酸鋰的制備方法及其應用。一種單氟磷酸鋰的制備方法，包括將六氟磷酸鋰、碳酸鋰和磷源進行一鍋反應。本發明的單氟磷酸鋰的制備方法，由于優化了制備原料，因此能夠實現一鍋反應，簡化了制備工藝；同時，又由于舍棄了腐蝕性嚴重的制備原料，因此緩解了制備過程對設備的腐蝕。

技術領域

本發明屬于鋰電池原材料技術領域，具體涉及一種單氟磷酸鋰的制備方法。

背景技術

新能源汽車等領域的迅猛發展，對鋰離子電池及其關鍵材原料提出了更高的要求。六氟磷酸鋰由于具備優異的化學和電化學性能，是目前應用最為廣泛的電解質材料，但是六氟磷酸鋰的熱穩定性差、對水分敏感性高、易分解生成腐蝕性物質，因此以六氟磷酸鋰為電解質鹽的鋰電池，工作過程中，會產生電解液分解等副反應，這會影響電池的循環、高溫存儲等性能，進而限制了鋰電池在高溫、低溫以及高倍率等特殊條件下的應用。因此，開發可提升鋰電池電化學和化學穩定性的電解質鹽作為添加劑，以輔助、提升六氟磷酸鋰的性能，進而提升鋰電池性能，成為了現階段重要的研究方向。

單氟磷酸鋰，分子式Li₂PO₃F，作為鋰電池添加劑，能夠顯著提升鋰電池的綜合性能，具體的：在有機溶劑(電解液)中以單氟磷酸鋰和二氟磷酸鋰中的至少一種作為添加劑，則所得非水電解液可在鋰電池正極、負極表面形成被膜，進而抑制由于非水電解液與正極活物質或負極活物質接觸而引起的電解液分解，并可以抑制自放電、改善保存性能，顯著提高鋰離子電池的高溫存儲等性能。

但是現階段制備單氟磷酸鋰的工藝復雜，對設備腐蝕嚴重，難以實現批量、高品質的生產。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種單氟磷酸鋰的制備方法，由于優化了制備原料，因此能夠實現一鍋反應，簡化了制備工藝；同時，又由于舍棄了腐蝕性嚴重的制備原料，因此緩解了制備過程對設備的腐蝕。

本發明還提出一種具有上述制備方法所得的單氟磷酸鋰的鋰電池。

根據本發明的一個方面，提出了一種單氟磷酸鋰的制備方法，以六氟磷酸鋰、碳酸鋰和磷源為原料，經一鍋反應制備得到。

根據本發明的一種優選的實施方式，至少具有以下有益效果：

(1)傳統的單氟磷酸鋰的制備方法，通常采用氟氣或氟化氫作為氟源，這種氟源雖然具有高反應活性，但也正因為此，為抑制副反應的產生，需對反應條件進行嚴格的環境控制，增加了制備成本；同時這種氟源具有較強的毒性和腐蝕性，對操作人員及制備設備均有較強的危害；本發明采用六氟磷酸鋰作為氟源降低了毒性和腐蝕性的危害，同時其中的磷還可對磷源進行補充，其中的鋰還可對鋰源進行補充，因此保證了反應產物的收率。

(2)由于選用的制備原料和產物具有不同的極性，在特定溶劑中的溶解度不同，因此僅通過調整單氟磷酸鋰在一鍋反應后所得混合物中的溶解度即可實現殘余反應物和單氟磷酸鋰的分離，不需對中間產物進行分離，這簡化了制備工藝，提升了所得單氟磷酸鋰的純度。

在本發明的一些實施方式中，所述六氟磷酸鋰和所述碳酸鋰的摩爾比為(1.95～2.15):11。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述六氟磷酸鋰和所述碳酸鋰的摩爾比為(2～2.1):11。

在本發明的一些實施方式中，所述六氟磷酸鋰中鋰原子和所述磷源中磷原子的摩爾比為(21.5～23.5):10。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述六氟磷酸鋰中鋰原子和所述磷源中磷原子的摩爾比為(22～23.1):10。

在本發明的一些實施方式中，所述六氟磷酸鋰的添加量為理論反應用量的1～1.07倍。

在本發明的一些優選的實施方式中，所述六氟磷酸鋰的添加量為理論反應用量的1～1.05倍。