[发明专利]一种二氟磷酸锂的生产工艺及生产系统

说明书

本发明公开了一种二氟磷酸锂的生产工艺，所述生产工艺包括：氟磷酸制备工序：五氧化二磷与无水氟化氢反应生成氟磷酸溶液，所述氟磷酸溶液经减压蒸馏后获得无水氟磷酸溶液；反应工序：所述无水氟磷酸溶液与包含六氟磷酸锂的母液通入第三微通道反应器，获得包含二氟磷酸锂的产物流；后处理工序：过滤所述包含二氟磷酸锂的产物流，对滤液进行加热干燥或低温结晶后获得二氟磷酸锂产品。本发明具有产品纯度高、杂质少，生产效率高，适于产业化生产等优点。

技术领域

本发明涉及二氟磷酸锂的制备，特别涉及在微通道反应器中二氟磷酸锂的连续生产工艺及生产系统。

背景技术

锂离子电池自从商业化以来，由于它的比能量高、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。随着锂离子电池的推广应用，对锂离子电池的容量、循环性能、倍率性能、充放电性能、循环寿命、安全性、保存性能等都提出了更高的要求。电解液包括电解质、溶剂和添加剂，是锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能影响重大。

六氟磷酸锂是最为常见的电解质，应用于电解液中时对六氟磷酸锂的纯度要求特别高，其中的杂质含量必须严格控制，否则将导致电池内阻增大，电池容量衰减快，安全性降低。但是由于六氟磷酸锂制备难度较大、条件苛刻，而且六氟磷酸锂具有特定的性质，例如低的热稳定性、高的吸湿性和易水解性，获得高品质的六氟磷酸锂是非常困难的。

二氟磷酸锂(LiPO2F2，LiDFP)主要作为添加剂使用，也可作为电解质盐，与六氟磷酸锂相比，二氟磷酸锂使锂离子电池具有更高的电池循环性能，更为优异的高低温性能，更宽的适用温度范围。

二氟磷酸锂作为电解液添加剂，能够先于电解液在电极表面进行氧化还原反应，生成一层稳定致密的保护膜，避免电解液在正极材料表面的持续分解，从而提升锂电池的循环性能。但二氟磷酸锂的纯度对电池的性能有显著的影响，因此选择杂质少，纯度高的二氟磷酸锂作为电解液添加剂尤为重要。

专利JP4674444A公开了通过六氟磷酸锂和碳酸盐在非水溶剂中反应制备二氟磷酸锂的方法，但该方法并未测定二氟磷酸锂纯度，同时会生成副产物氟化锂，在电解液中无法溶解，会影响电解液的性能。

专利CN108910857A公开了六氟磷酸锂与氢氧化锂在有机溶剂中接触反应制备二氟磷酸锂的方法，但该方法得到的二氟磷酸锂产品中杂质含量多，尤其是游离酸和水分含量高，严重影响电解液的性能。

专利CN102036912A采用两种工序制备二氟磷酸锂，工序(1)：使(A)选自磷的含氧酸、磷的含氧酸酐和磷的卤氧化物中的至少1种与(B)六氟磷酸盐在氟化氢的存在下反应；工序(2)：使选自卤化碱金属、卤化碱土金属、卤化铝和卤化鎓中的至少1种卤化物与二氟磷酸在六氟磷酸盐的存在下反应，但该方法制备获得的二氟磷酸锂纯度也只有95％。

在上述现有技术中，二氟磷酸锂的制备工艺都是间歇式反应，其不仅生产效率低下，同时安全风险也较高，重要的是二氟磷酸锂纯度低，大大影响了其在锂离子电池中的各项应用性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种产品纯度高、杂质少，生产效率高，适于产业化生产的二氟磷酸锂连续生产工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种二氟磷酸锂的生产工艺，所述生产工艺包括：

氟磷酸制备工序：五氧化二磷与无水氟化氢反应生成氟磷酸溶液，所述氟磷酸溶液经减压蒸馏除水，获得无水氟磷酸溶液；

反应工序：所述无水氟磷酸溶液与包含六氟磷酸锂的母液通入第三微通道反应器，获得包含二氟磷酸锂的产物流；