[发明专利]一种晶体六氟磷酸锂的制备方法

说明书

技术领域

一种晶体六氟磷酸锂的制备方法，属于六氟磷酸锂制备领域。

背景技术

近年来，六氟磷酸锂大量用于锂离子二次电池电解液的电解质，因六氟磷酸锂具有良好的综合性能得到广泛应用。六氟磷酸锂的合成方法，包括气固反应法、有机溶剂法、离子交换法、无水氟化氢非水溶剂法等，以上方法中只有无水氟化氢非水溶剂法成功实现了工业化生产。无水氟化氢非水溶剂法合成六氟磷酸锂的方法中，尽管有几种不同的工艺路线，最终合成工艺的核心工序，都是利用了气态五氟化磷与氟化锂的无水氟化氢溶液反应，从而合成晶体六氟磷酸锂。传统的气液合成法利用反应器内气液界面的混合反应，混合效率低，反应速度慢，反应过程中易产生多种副反应杂质，影响六氟磷酸锂的纯度，且反应产物难分离。含副反应杂质的六氟磷酸锂将对锂电池的储电能力造成不良影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的不足，提供一种晶体六氟磷酸锂的制备方法，该方法工艺简便，按该方法制得的晶体六氟磷酸锂纯度高，且无副反应产物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该晶体六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：

1）将密闭的容器抽真空，充入氮气或氩气，加入过量无水氟化氢，搅拌下冷却至-40~-20℃，加入六氯磷酸锂，常压下，保持温度-40~-20℃直至反应结束，调整液体物料温度至10~20℃；

2）将步骤1）中反应生成的气体，先经冷凝器冷凝回收氟化氢，后经盐酸吸收塔吸收氯化氢；

3）将步骤1）中反应生成的液体物料投入结晶罐中，-40~-20℃下结晶，将母液和结晶的固体物料分离，固体物料干燥即为晶体六氟磷酸锂，母液返回密闭容器循环利用。

优选的，步骤1）中所述的无水氟化氢与六氯磷酸锂的摩尔比为6.1~80：1。

具体的，步骤1）中所述的六氯磷酸锂是采用如下方法制得：

a）将反应罐抽真空，充入氮气或氩气，投入有机溶剂，搅拌条件下按摩尔比1：1投入氯化锂和五氯化磷，常温常压条件下反应，反应时间2~5小时；

b）反应结束后将反应罐中物料蒸发，去除有机溶剂，蒸发温度为30~100℃，蒸发结束，分离、干燥反应罐中剩余物料即得六氯磷酸锂。

优选的，步骤a）中所述的有机溶剂为醚类、腈类、碳酸酯类中的任意一种。

优选的，步骤a）中所述的有机溶剂为乙醚、乙腈、碳酸二甲酯中的任意一种。

本发明的反应方程式为：反应产物LiPF₆为液态，HCl为气态，反应产物分离方便。

六氯磷酸锂的制备反应方程式为:

与现有技术相比，本发明的晶体六氟磷酸锂的制备方法具有的有益效果是：本发明的晶体六氟磷酸锂的制备方法是以六氯磷酸锂和无水氟化氢为原料，反应制备六氟磷酸锂。本发明反应过程中无副反应杂质，且反应产物均为可再利用。反应生成的气体氯化氢可快速自密闭容器中抽走，经盐酸吸收塔吸收；气体氯化氢中混有的气体氟化氢可冷凝回收，留作本发明反应的原料。本发明在温度-40~-20℃进行结晶获得的晶体六氟磷酸锂晶体颗粒大小适中，更加方便应用于电解液制备。产物晶体六氟磷酸锂纯度可达到99.99%。本发明的的晶体六氟磷酸锂的制备方法，反应过程中无废液产生，结晶后剩余母液循环使用，直接投入密闭容器中，添加无水氟化氢和六氯磷酸锂进行重复反应，制备晶体六氟磷酸锂，提高了生产效率，且不会造成环境污染和浪费，环保经济。六氯磷酸锂的制备方法简单，且在常温、常压下即可进行生产，在进行工业大规模生产时，便于与本发明的晶体六氟磷酸锂的制备方法的生产设备组成生产线。

具体实施方式

实施例1

首先采用如下方法制备六氯磷酸锂：

a）将反应罐抽真空，充入氮气，投入乙醚，搅拌条件下按摩尔比1：1投入氯化锂和五氯化磷，常温常压条件下反应，反应时间2~5小时；

b）反应结束后将反应罐中物料蒸发，蒸发温度30~100℃，蒸发结束，分离、干燥反应罐中剩余物料即得六氯磷酸锂。

使用上述制得的六氯磷酸锂制备晶体六氟磷酸锂：

1）将手套箱抽真空，充入氮气保护，向手套箱中的不锈钢衬四氟容器中加入360g无水氟化氢，开启冷凝器，开启盐酸吸收装置，并在搅拌下将反应容器冷却至-40~-20℃，缓慢加入124g六氯磷酸锂，常压下，保持温度-40~-20℃直至反应结束，调整物料温度至10℃；

2）将密闭的反应容器中生成的气体，先经冷凝器冷凝回收氟化氢，后经盐酸吸收装置吸收氯化氢；