[发明专利]一种合成六氟磷酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸锂的合成方法，属于无机化学技术领域。

背景技术

六氟磷酸锂(LiPF₆)用作锂离子电池电解质材料，是制造锂离子电池的主要原料。锂离子电池是目前世界公认的理想绿色能源，其体积小、电容量大，已被广泛应用于笔记本电脑、手机、电动自行车、电动工具等便携式电器的主要电源。近年来，锂离子电池还应用于电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车的能源，应用前景非常广阔。

目前合成六氟磷酸锂的方法，一般采用五氟化磷或六氟磷酸与氟化锂的氟化氢溶液反应合成六氟磷酸锂。发明专利申请名称为“用流变相反应法合成六氟磷酸锂”，公开号为：CN101962181A，公开日为：2011.2.2，公开了一种用二氯六氟磷酸和氟化锂为原料合成六氟磷酸锂的方法，包括将二氯六氟磷酸和氯化锂加入反应器中，再加入无水氟化氢制成流变体；然后在电磁搅拌作用下进行流变相反应得到六氟磷酸锂微晶和氟化氢的固液混合物；最后经蒸馏分离液体氟化氢及用无水乙醇浸泡提纯得到六氟磷酸锂晶体。该方法设备简单、反应温和、安全性高，成品六氟磷酸锂纯度大于99.9％，氟化氢用量少且可回收利用，生产成本低。

但该发明专利申请公开的合成六氟磷酸锂的方法仍然存在缺陷与不足：一是二氯六氟磷酸和氯化锂的反应温度较低，导致反应时间长、反应不够充分；二是氟化锂的氟化氢溶液浓度较低，导致二氯六氟磷酸和氯化锂的反应效率低，以及六氟磷酸锂成品产出率低；三是从六氟磷酸锂的氢氟酸溶液中结晶、提纯六氟磷酸锂的方法复杂、成本较高。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供一种利用二氯六氟磷酸和氟化锂为原料，在较高温度下反应合成六氟磷酸锂的方法，有效提高了二氯六氟磷酸和氟化锂的反应效率，缩短了反应时间，显著提高了六氟磷酸锂成品的一次产出率，并且简化了六氟磷酸锂的结晶与提纯方法流程，降低了生产成本。

本发明实现技术目的采用的技术方案是：

一种合成六氟磷酸锂的方法，包括以下步骤：A.在惰性气体保护下向反应器中加入氟化锂和无水氟化氢，配置成氟化锂的氢氟酸溶液，其质量浓度为20％～40％；

B.向氟化锂的氢氟酸溶液中加入二氯六氟磷酸，搅拌形成悬浊液；

C.二氯六氟磷酸和氟化锂发生反应，反应温度为16～60℃，反应4～6小时，形成六氟磷酸锂的氢氟酸溶液；

D.反应结束后，排除未反应的氯化氢气体，并从六氟磷酸锂的氢氟酸溶液分离得到六氟磷酸晶体。

一种合成六氟磷酸锂的方法，所述步骤D包括以下步骤：

D1.反应结束后，冷却六氟磷酸锂的氢氟酸溶液，析出六氟磷酸锂结晶；

D2.将结晶的六氟磷酸锂晶体过滤干燥，得到六氟磷酸锂成品。

一种合成六氟磷酸锂的方法，所述步骤D1中，六氟磷酸锂的氢氟酸溶液冷却步骤包括先将六氟磷酸锂的氢氟酸溶液自然冷却至室温，再梯度降温至0℃。

一种合成六氟磷酸锂的方法，所述反应器为釜式反应器，所述釜式反应器内的反应压强为1～2MPa。

一种合成六氟磷酸锂的方法，二氯六氟磷酸和氟化锂的摩尔比为1∶1。

一种合成六氟磷酸锂的方法，所述步骤D之后，还包括步骤E：分离六氟磷酸锂后的氢氟酸溶液，得到无水氟化氢，重复用于步骤A中。

现有技术的利用二氯六氟磷酸和氟化锂合成六氟磷酸锂的方法中，反应温度通常为0～15℃，而本发明提供了一种在16～60℃的高温下合成六氟磷酸锂的方法。16～60℃的反应温度仍在安全范围内，而较高的反应温度有效提高了反应液的浓度和反应效率，从而显著提高了反应设备单位容积的生产效率，简化了工艺流程，提高了产品的质量及一次成品产出率，本发明提供的合成方法的一次出产品的产出率提高至85％。高温反应同时还节省了为维持反应所需的低温所消耗的能量，并显著缩短了反应时间，本发明提供的方法的反应时间由原来的5～10小时缩短为4～6小时，有效提高了生产效率、节约了生产成本。

本发明提供的合成六氟磷酸锂的方法中，配置的氟化锂的氢氟酸溶液浓度为20％～40％，属于高浓度溶液，使反应后成品六氟磷酸锂混合溶液的浓度增高，提高了反应效率，以及六氟磷酸锂成品的一次产出率。