[發明專利]一種六氟磷酸鹽的合成方法

在審

• 申請號: 202210746039.2
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115092944A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 楊夢薇;盧嘉春;李思洋;余榮彬;劉鑫
• 申請（專利權）人: 張家港博威新能源材料研究所有限公司
• 主分類號: C01D13/00
• 分類號: C01D13/00;C01D15/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;周敏

本發明公開一種六氟磷酸鹽的合成方法，即低溫下使六氟磷酸配合物在第一有機溶劑中與堿金屬化合物反應，反應完畢，通過降溫的方式萃取結晶，將六氟磷酸鹽析出，加入非質子有機溶劑與第二有機溶劑的混合溶液進行洗滌，然后依次經過濾、干燥等步驟生成高純度六氟磷酸鹽，可作為鋰離子電池或鈉離子電池的電解質。

技術領域

本發明具體涉及一種六氟磷酸鹽的合成方法。

背景技術

六氟磷酸鹽是二次電池中主要使用和研究的電解質，具體包括六氟磷酸鋰、六氟磷酸鈉、六氟磷酸鉀等。現有的六氟磷酸鹽的合成方法有：將五氟化磷氣體通入到已投加有氟化鋰和氟化氫液體的反應釜中進行反應，得到六氟磷酸鋰溶液，然后再進行低溫析晶、干燥得到六氟磷酸鋰。該方法制得的六氟磷酸鹽中的游離酸（HF）含量普遍在60ppm以上。由于酸的存在，使用該方法制得的六氟磷酸鹽作為二次電池的電解質時，需要在電解液中加入穩定劑，而穩定劑的加入會造成電池內阻的增加，不利于電池的電化學性能的保持。

有一些研究者使用六氟磷酸和吡啶為原料反應生成吡啶六氟磷酸；再以吡啶六氟磷酸和碳酸鋰為原料反應制備吡啶六氟磷酸鋰；最后將吡啶六氟磷酸鋰在真空條件下分解得到電池級六氟磷酸鋰。該方法雖然避免了氟化氫的使用，但是，反應過程中產生的水會與六氟磷酸以及六氟磷酸鹽發生副反應，產生一氟磷酸、二氟磷酸以及磷酸等多種物質的混合物，從而引入過多的雜質。另外，該方法使用的溶劑乙醇為質子溶劑，會與吡啶六氟磷酸中的六氟磷酸反應，生成多聚磷酸等副產物，從而會降低產物的收率、加大后續六氟磷酸鹽的提純難度。

發明內容

本發明的目的是提供一種酸度低、純度高的六氟磷酸鹽的合成方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種六氟磷酸鹽的合成方法，其包括使六氟磷酸配合物在第一有機溶劑中與堿金屬化合物在低溫下反應，所述第一有機溶劑包括非質子有機溶劑，所述非質子有機溶劑包括丙酮、乙二醇二甲醚、4-乙二醇二甲醚、四氫呋喃、1,4-二氧己環、乙腈、二甲基亞砜中的一種或多種。

六氟磷酸配合物與堿金屬化合物反應有水生成，而水的生成會促進生成的六氟磷酸鹽的水解，本發明使用與水混溶的非質子有機溶劑，分散反應體系生成的水，降低水分的濃度，通過溶劑分子的籠效應，減少六氟磷酸鹽與水的接觸，從而減少水解反應，提高了六氟磷酸鹽的收率以及純度。

優選地，所述第一有機溶劑還包括輔助溶劑，所述輔助溶劑選自氯化亞砜、乙酸酐、馬來酐中的一種或多種。通過添加輔助溶劑，使輔助溶劑與非質子有機溶劑協同作用，可進一步提高六氟磷酸鹽的收率以及純度。

進一步優選地，所述第一有機溶劑與所述輔助溶劑的投料體積比為（5~10）：1。

優選地，所述反應的溫度為-50~0℃。通過使反應體系保持在低溫狀態反應，可以抑制副反應的發生。

進一步優選地，所述反應的溫度為-30~-10℃。

優選地，所述合成方法還包括在反應結束后，維持體系的溫度至-50~0℃，通過萃取結晶使所述六氟磷酸鹽析出，然后加入所述非質子有機溶劑與第二有機溶劑的混合溶劑清洗所述六氟磷酸鹽，最后對所述六氟磷酸鹽進行真空干燥。

進一步優選地，所述第二有機溶劑包括1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、乙醚、正己烷中的一種或多種。

更進一步優選地，所述第二有機溶劑與所述非質子有機溶劑的投料體積比為2~20:1。

優選地，所述真空干燥的溫度為50~80℃。

優選地，所述堿金屬化合物包括堿金屬的氧化物（例如氧化鈉、氧化鉀等）、堿金屬的碳酸化合物（例如碳酸鈉、碳酸鋰等）、堿金屬的氯化物（例如氯化鈉、氯化鉀等）或堿金屬的氫氧化物（例如氫氧化鈉等），所述堿金屬選自鈉、鉀或鋰。