[发明专利]六氟磷酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸锂的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有平台电压高、循环性能好、工作温度范围宽、能量密度大、无记忆效应等优点，广泛应用于移动通讯、便携式电子产品、电动工具、武器装配等领域，目前在动力汽车中也具有广阔的应用前景。电解液和其中的电解质是锂电池的关键原材料，并且直接影响所制备电池的性能，因此电解质必须满足：电导率高、化学及电化学性能稳定、可使用温度范围宽和价格低。六氟磷酸锂满足以上要求，并可作为优良的电解质，但是六氟磷酸锂产品在纯度、水分含量、游离酸含量等方面都必须受到严格要求和限制。

由于材料科学的不断发展，新型的六氟磷酸锂合成方法不断涌现。工艺路线的选择研究成为优化材料特性的一种重要途径。专利JP 6056413介绍，使PCl₅与HF反应制得PF₃Cl₂，然后将LiF溶解在HF中，向其中通入PF₃Cl₂，HF与LiF的物质的量比为12—20，最后得到LiPF₆质量分数大于99%；专利JP 211907介绍，将PCl₅与HF反应可以制得PF₅，将LiF溶解在HF中，然后向其通入F₂去除水分，然后是PF₅与LiF反应，得到高纯LiPF₆；专利US 3907977介绍采用LiF和HF高温合成LiHF₂，然后在高温下将HF去除，得到多孔LiF，并将PF₅气体与多孔的LiF在不使用任何介质的情况下反应，得到高纯LiPF₆。

然而目前为止，大部分合成方法都还处在实验室研究阶段，产业化的方法基本是利用氢氟酸作溶剂合成六氟磷酸锂。氢氟酸具有易挥发和强腐蚀的特点，因此六氟磷酸锂生产污染大，过程安全性差，制备成本高。

发明内容：

本发明的目的是为了改善现有六氟磷酸锂生产中的耗能、低效、重污染和产品纯度低、杂质多等缺陷，提供一种六氟磷酸锂的无氢氟酸制备方法，该方法制备出的六氟磷酸锂纯度高，水分含量少，游离酸和金属杂质含量低。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明六氟磷酸锂的制备方法包括如下步骤：

1）将五氧化二磷固体溶解分散在有机溶剂当中，配置成五氧化二磷为1wt%～100wt%的混合溶液，再加入F:P物质的量比为4.0～6.0:1的氟化合物，反应温度控制在-30℃～240℃，制得五氟化磷气体，干燥；

2）将氟化锂固体悬浮在有机溶剂中，配置成F:P物质的量比为1:0.5～1:2的氟化锂悬浮液，并将温度控制在5℃～120℃；

3）将制得的五氟化磷气体与氟化锂悬浮液持续反应富集并保持搅拌0.5～10小时，得到澄清溶液；

4）将该澄清溶液浓缩分离，得到大量固体，并在10℃～120℃，0.01MPa～0.99MPa条件下干燥该固体0.5～10小时；

5）将干燥后固体饱和溶解在有机溶剂中，得到澄清溶液；

6）重复步骤4），得到高纯六氟磷酸锂，

上述的有机溶剂为碳酸酯类、烷烃类、醚类、含氮有机物中的至少一种。

上述的氟化物为氟化钠、氟化钙、氟化铵、氟化锂中的至少一种。

上述的碳酸酯类为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一种，烃类为正丁烷、石油醚、环己烷中的至少一种，醚类为乙二醇二甲醚、丁醚、异丙醚、苯甲醚中的至少一种，含氮有机物为乙腈。

本发明方法制备的六氟磷酸锂纯度高，水分含量少，纯度大于99%（按substrating method）,湿含量为10～17 ppm（按费歇尔库仑法），游离酸和金属杂质含量少，游离氟化氢含量为90 ppm（按碱量滴定法）。采用获得的LiPF₆制备的电解质溶液（EC/DEC重量比为1:1，1M）的分析结果表明电导率为7.3～8.0 mS/cm。

具体实施方式

实施例1：