[发明专利]低氯离子电解质

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从氟化锂和五氟化磷开始制备低氯离子六氟磷酸锂(low-chloridelithiumhexafluorophosphate)的方法以及其在电解质中的用途。

背景技术

便携式电子设备(例如膝上型和掌上型计算机，移动电话或摄影机)的全球蔓延，以及因此还有对轻质且高性能的电池和蓄电池的需求，在过去的几年里已经大大增加了。通过用这种类型的蓄电池及电池来装备电动车，这在将来将增加。

六氟磷酸锂(LiPF₆)在高性能蓄电池的生产中特别地作为一种导电盐已经获得了高的工业意义。为了保证此类蓄电池起作用的能力和寿命以及因此其品质，特别重要的是所使用的锂化合物包含最低比例的氯离子。氯根离子对由于腐蚀的电池短路负有责任。

现有技术披露了许多用于制备六氟磷酸锂的方法。例如，一种选项是根据以下反应方案制备：

阶段1PCl₃+3HF→PF₃+3HCl

阶段2PF₃+Cl₂→PCl₂F₃

阶段3PCl₂F₃+2HF→PF₅+2HCl

阶段4PF₅+LiF→LiPF₆

DE19712988A1描述了一种从三氯化磷(PCl₃)开始分批操作的方法。这涉及将实验反应器最初装入氟化锂，并且在150℃下在氩气下将它烘干(bakingitout)。将三氯化磷装入一个实验室高压釜中，然后计量加入氟化氢并且然后元素氯。使所产生的氯化氢和五氟化磷的气体混合物穿过在该实验反应器中的氟化锂以获得六氟磷酸锂。

JP11171518A2描述了一种用于制备六氟磷酸锂的方法，该方法从三氯化磷和氟化氢出发经由三氟化磷进行，其中三氟化磷首先与元素氯反应以给出三氟二氯化磷，三氟二氯化磷进而与氟化氢反应以给出五氟化磷，并且五氟化磷最后在一种有机溶剂中与氟化锂反应以给出六氟磷酸锂。所使用的有机溶剂是二乙醚和碳酸二甲酯。JP11171518A2确实指出了有毒HCl气体的形成，但在现有技术中不存在所获得的六氟磷酸锂中的氯离子含量的指标。然而，该方法方案提出了显著的氯离子含量。

US3594402描述了从四乙腈锂(tetraacetonitrilolithium)六氟磷酸盐通过氟化锂和五氟化磷与过量的乙腈的反应制备改进的六氟磷酸锂。在真空下除去过量的乙腈。

一种用于制备六氟磷酸锂溶液的方法从US5378445也是已知的，该方法包括使锂盐在碱性条件下与选自钠盐、钾盐、铵盐或有机六氟磷酸铵的盐在一种低沸点、非质子有机溶剂中反应。在这种情况下，获得了一种包含六氟磷酸锂和沉淀的钠盐、钾盐、铵盐或有机铵盐的溶液，该盐包含锂盐反应配偶子的阴离子。

DE2026110描述了一种用于制备四乙腈锂六氟磷酸盐的方法，其特征在于使化学计量过量的乙腈与锂的六氟磷酸盐在约-40℃至约80℃的温度下反应。在减压下除去过量的乙腈。

在J.Liu,X.Li,Z.Wang,H.Guo,W.Peng,Y.Zhang,Q.Hu,中国有色金属学会会刊(Trans.NonferrousMet.Soc.China)2010，20，344-348中，描述了一种用于六氟磷酸锂的制备方法。首先从氟化钙和五氧化二磷制备五氟化磷。在一种乙腈溶液中通过使氟化锂与五氟化磷在室温下反应合成六氟磷酸锂。所制备的六氟磷酸锂的纯度是99.98％。

现有技术示出达到六氟磷酸锂的高纯度，并且尤其是保持氯离子含量低在技术上是非常复杂的。迄今已知的用于制备六氟磷酸锂的方法因此是无法满足每个纯度要求的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是开发一种用于制备低氯离子六氟磷酸锂的有效方法。

该问题的解决方案以及本发明的主题是一种用于制备低氯离子六氟磷酸锂的方法，该方法包括至少以下步骤：

a)使在一种含有腈的第一有机溶剂中的氟化锂与一种包含五氟化磷和氯化氢的气体相接触，其中获得了一种包含六氟磷酸锂、含有腈的第一有机溶剂、和氯化氢的反应混合物，

b)使该根据a)形成的反应混合物与另一种有机溶剂相接触，该另一种有机溶剂不同于该第一有机溶剂，此时六氟磷酸锂沉淀出，并且c)分离所沉淀的六氟磷酸锂。