[发明专利]一种高纯六氟磷酸锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料制造技术领域，具体为一种高纯六氟磷酸锂的制备方法。更具体涉及一种简单有效并且安全经济的方法通过制备PF₅来生产高纯六氟磷酸锂。

背景技术

锂离子二次电池主要由氧化锂阳极（如：LiMnO₄等）、碳负极材料（如：石墨等）和电解液等构成。其中锂离子二次电池的电解液主要含有有机溶剂和电解质，形成电解液的有机溶剂主要包括碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸乙烯酯（EC）等。六氟磷酸锂因具有良好的导电性和电化学稳定性，是锂离子二次电池中使用最主要的电解质锂盐。

相关专利涉及了几种六氟磷酸锂的制备方法。如日本专利JP2001122605提出了利用磷源与无水氟化氢反应以制得PF₅和氟化氢的混合气体，再与LiF和无水氟化氢的混合溶液反应，经过滤、洗涤、干燥制得六氟磷酸锂产品。在这一方法中，六氟磷酸锂制备的生产环节多、危险性大、工艺复杂、设备要求高而导致生产成本居高不下。并且PCl₅产品由于制备的问题，产品中不可避免的存在POF₃，从而造成产品质量下降。

美国专利US5496661提出利用LiF悬浮于EC、DEC、DME等锂电池有机电解质中，然后通入PF₅，产物LiPF₆能溶解于有机溶剂中，使界面不断更新，提高效率。该方法虽然制备简单，但PF₅气体容易与有机溶剂反应，并且由于有机溶剂很难从产品中除去，从而存在产品纯度不高的问题。并且由于该方法使用PF₅气体，该气体价格较高，导致产品成本升高，不适于工业化生产。

中国专利CN1224505提到了一种直接合成LiPF₆的方法，该方法为将过量的LiF与PCl₅或POCl₃混合，并加入一定量的溶剂。反应先在150-300℃的条件下，反应0.1-5小时，接着在0-80℃的条件下，反应0.1-5小时，然后利用溶剂过滤含有LiPF₆的溶液，与不溶的反应产物分离，最后通过蒸发溶剂的方法获得LiPF₆。该方法虽然反应条件简单，并且实验危险性低，但是该反应消耗能量过大，不适于工业化生产。

发明内容

本发明为克服现有工艺中生产成本高，生产环节多、提纯困难等缺点，提供了一种安全性高，生产成本低，生产环节少的高纯六氟磷酸锂制备方法。

本发明提供了一种高纯六氟磷酸锂的制备方法，其方法在于利用六氟磷酸盐MPF₆在混合溶剂中的溶解度较大从而有利于PF₅气体生成的特点。在反应罐中将MPF₆溶于混合溶剂中后，MPF₆与混合溶剂中的无水HF反应生成HPF₆，HPF₆在加热条件下不能稳定存在，分解形成PF₅气体，所产生的PF₅气体在吸收罐中与无水LiF反应生成LiPF₆。回流冷凝管中，通入冷却介质，使反应罐中蒸发的无水HF有一部分能够被冷凝下来，以保证MPF₆不断溶解，并转化为HPF₆。

本发明为一种高纯六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于：具体工艺过程为：取一定量的六氟磷酸盐MPF₆；其中M为Na、K、NH₄、Ag中的一种或几种；优选M为Na、K、NH₄中的一种或几种；和一定量的混合溶剂，置于带有搅拌、温度计和加热装置的反应罐中，反应罐中加入混合溶剂的质量为MPF₆质量的3-10倍，优选为5倍；使MPF₆转化为HPF₆；

吸收罐中加入一定量的LiF和无水HF，加入无水HF的质量为LiF质量的1-5倍，优选3倍；使反应罐中产生的PF₅气体与LiF反应生成LiPF₆；

对反应罐进行加热，缓慢升温，加热温度为80-150℃，优选为100℃，并维持80℃以上温度4-24小时，优选24小时；使HPF₆在加热条件下不断分解形成PF₅气体；