[发明专利]一种六氟磷酸锂的化学深度纯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子化学品领域，具体涉及一种六氟磷酸锂的化学深度纯化方法。

背景技术

六氟磷酸锂（LiPF₆）作为一种电解质盐，具有良好的应用和环境性能，是目前唯一商业化的锂离子电池电解质。由于石油资源紧张加之环保需要，锂离子动力电池成为未来发展趋势，而锂离子电池寿命、性能均与六氟磷酸锂质量紧密相关，开发六氟磷酸锂深度纯化技术至关重要。

六氟磷酸锂杂质主要有不溶物（以未完全反应的LiF为主），游离酸（六氟磷酸锂晶体内部包裹HF）以及金属杂质离子（如铁、钠、钾、铜等）。其中金属杂质离子主要是由原料引入的，可以通过对原料提纯进行控制，但不溶物和游离酸很难去除。而现有六氟磷酸锂的制备工艺都是间歇式反应，反应过程不能做到连续稳定，导致六氟磷酸锂中不溶物、游离酸含量高，同时六氟磷酸锂又对不溶物、游离酸含量要求极高，行业标准HG/T4066～4067-2008《六氟磷酸锂和六氟磷酸锂电解液》指标要求六氟磷酸锂游离酸含量≤150ppm，不溶物含量≤1000ppm。

六氟磷酸锂最常见的纯化方法是氟气干燥法、热真空干燥法、溶解重结晶法，基本原理都是物理干燥方法，不能有效去除六氟磷酸锂中的不溶物和游离酸含量，得到高品质的六氟磷酸锂产品。

如中国专利公开号CN102180456A描述了一种六氟磷酸锂纯化方法：将装有六氟磷酸锂的振动反应炉抽真空干燥，同时注入干燥惰性气体和氟气干燥，该方法核心是利用真空干燥及氟气干燥，氟气干燥只能对六氟磷酸锂产品中水分进行脱除，而对除去HF没有实质性作用，产品中不溶物、游离酸含量仍较高。

又如中国专利公开号CN102153064A介绍了用惰性气体、氟气或者氟气和五氟化磷气体的混合气加热后通入六氟磷酸锂固体中，实质也是利用气体的物理热效应脱除HF，不足之处是产品中不溶物、游离酸含量仍较高。

再如中国专利公开号CN1884046A披露了一种有机溶剂纯化方法，该方法将六氟磷酸锂溶解于有机溶剂中，然后重结晶得到产品，再对产品进行真空干燥。该方法操作复杂，纯化效率低，产品不可避免带入一定量有机溶剂，而且产品为粉状而不是市场上需求的晶体状。

上述方法都不能有效去除六氟磷酸锂中的不溶物和游离酸含量，因此必须开发六氟磷酸锂的深度纯化技术来降低产品中不溶物、游离酸含量，得到高品质的六氟磷酸锂产品。

发明内容

本发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种工艺简单、纯化效率高、产品质量好的六氟磷酸锂的化学深度纯化方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种六氟磷酸锂的化学深度纯化方法，包括以下步骤：

（a）在惰性气体保护下，将六氟磷酸锂与含氯磷化物按质量比为20～45:1加入容器中，密封静置1～10h；

（b）控制容器内压力为-0.07～-0.09MPa，温度为60～80℃进行干燥，干燥时间为3～9h；

（c）以1～4m³/h的流量向容器中通入氟气与惰性气体的混合气，通气时间为0.5～2h；

（d）以1～3m³/h的流量向容器中通入惰性气体置换5～30min后，在惰性气体保护下卸料即得到纯化后的六氟磷酸锂产品。

进一步的：

所述的惰性气体优选为高纯氮气或高纯氩气。

步骤（a）中所述的含氯磷化物优选为PCl₃或PCl₅或二者的混合物。

步骤（c）中所述的氟气与惰性气体的混合气中氟气的质量百分比含量优选为1～5%。

本发明的六氟磷酸锂的化学深度纯化方法，是在六氟磷酸锂粗产品中加入少量含氯磷化物，含氯磷化物与六氟磷酸锂中的HF反应生成PF₅（或PF₃）气体并逸出，同时PF₅（或PF₃）又会和六氟磷酸锂中的LiF不溶物反应得到LiPF₆（或得到LiPF₄，再与F₂反应得到LiPF₆），本发明的方法不仅仅降低游离酸HF含量还降低了不溶物含量，同时又提高了产品纯度，具有纯化效率高、操作简单、产品质量稳定的优点。其主要化学反应如下：

a、以PCl₅为例：

（1）PCl₅+HF PF₅+HCl