[发明专利]一种六氟磷酸锂生产方法

说明书

本发明公开了一种六氟磷酸锂生产方法，在由五氯化磷与氟化氢制备五氟化磷形成的五氟化磷、氟化氢、氯化氢混合气体中，加入缚氟剂、缚氯剂，使氟化氢、氯化氢分别反应除去；将经过纯化后的五氟化磷通入碳酸二甲酯溶液中，并加入氟化锂，制备出六氟磷酸锂的碳酸二甲酯溶液。本发明得到的产品溶液品质稳定性高，成本低、生产效率高。

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸锂的生产方法。

背景技术

六氟磷酸锂作为锂离子二次电池主流电解质，生产工艺主要有干法和温法两种。目前最成功的工业化方法是湿法工艺。湿法工艺中主要以无水氟化氢作为原料与五氯化磷反应产生五氟化磷，再用五氟化磷与氟化锂在无水氟化氢溶液中反应生成六氟磷酸锂，但普遍存在氟源利用率低，副产酸量大，生产成本高等弊端，但也存在产品质量最好、运输费用低的优势。

美国专利US2001041158A1公开了发烟硫酸与六氟磷酸反应制备五氟化磷，该工艺避开了生成氯化氢。在这个过程中需要对五氟化磷进行纯化。

目前，主要五氟化磷的制备方法大致可分为直接法和间接法。

直接法一般采用氟化氢和氟气等为原料，通过一步反应制备五氟化磷。例如：利用氟气和单质磷反应合成五氟化磷，反应方程式为2P+5F2=2PF5；五氯化磷和无水氟化氢反应制备五氟化磷，这也是六氟磷酸锂行业最为成熟、也最为常见的工艺，反应方程式为PCl5+5HF=PF5+5HCl；由三氟化磷反应制备五氟化磷，反应方程式为5PF3+3X2→3PF5+ 2PX5（其中X为卤素）。

上述反应采用的氟气和氟化氢，是具有强腐蚀性和有毒的原料，对反应器要求较高，而且反应剧烈放热，难于控制，容易产生三氟化磷等副产物，影响产品纯度。国内四川大学、国外霍尼韦尔公司均申请过相关工艺专利。

虽然，五氯化磷和无水氟化氢反应五氟化磷的制备方法已实现产业化，国内商业化五氟化磷的制备多采用这种方法。但是由于此反应强烈放热，需严格控制反应过程温度。另外这种方法产生的五氟化磷是与氟化氢和氯化氢的混合气体，纯化非常困难。

间接生产方法是使适量反应物首先生成中间产物（主要是POF3和HPF6），再对中间产物进行处理生成五氟化磷。间接生产法反应步骤多，相对工艺步骤复杂。

美国专利（专利号：US3592594）公开了一种利用中间产物三氟氧磷的间接生产法，反应原理为CaF2和无水亚硫酸反应生成CaF(SO3F)，再与H3PO4反应生成三氟氧磷。继续让三氟氧磷与HF反应生成PF5。反应方程式分别为：CaF2+H2SO3→CaF(SO3F)+H2，3CaF(SO3F)+2H3PO4→3CaSO4+ 2POF3+3H2O，POF3+2HF→PF5+ H2O。

上述方法曾经一度是传统制备五氟化磷的重要方法，但由于反应副产物对环境污染严重，该方法如今已经停止使用。

美国专利（申请号：US2001041158A1）公开了一种利用多聚磷酸、无水氟化氢、发烟硫酸制备五氟化磷的方法，最终的产品是包括五氟化磷、三氟氧磷和氟化氢的混合物。想要得到高纯的五氟化磷仍旧比较困难。

中国专利（申请号：201010255966.1）公开了一种纯化五氟化磷的的方法。通过液化五氟化磷，再经过吹脱过程得到高纯产品。过程中需要通过降温得到五氟化磷液体，能耗太大，使用到非常昂贵的蒙乃尔合金设备，且最终的产品品质也仅仅达到99.9%。

除了相关的生产技术，市售产品也有两种形态。一种是晶体，称为固盐；另一种是溶解在有机溶剂中的，称为液盐。液盐和固盐生产工艺均有多种公知技术，但各自独立生产过程中或多或少均存在一定的制约因素，固盐生产尾气处理困难，反应效率低，生产成本相对较高，液盐生产效率高，包装运输方便，生产成本低，但因产品贮存量受限，产能受下游需求影响大等，本发明通过对各自生产工艺改进创新，并高效集成后，有效解决了以上问题。