[发明专利]一种利用废旧氟利昂制备六氟磷酸锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用废旧氟利昂制备六氟磷酸锂的方法，属于锂电池材料制备技术领域。

背景技术

氟利昂，又名氟里昂，名称源于英文Freon，它是一个由美国杜邦公司注册的制冷剂商标。在中国，氟利昂定义存在分歧，一般将其定义为饱和烃(主要指甲烷、乙烷和丙烷)的卤代物的总称，按照此定义，氟利昂可分为CFC、HCFC、HFC等4类；有些学者将氟利昂定义为CFC制冷剂；在部分资料中氟利昂仅指二氯二氟甲烷(CCl₂F₂，即R12，CFC类的一种)。

随着废旧制冷设备的大量淘汰，废旧氟利昂的处理成为人们关注的焦点，由于二氯二氟甲烷等CFC类制冷剂破坏大气臭氧层，已限制使用。地球上已出现很多臭氧层空洞，有些漏洞已超过非洲面积，其中很大的原因是因为CFC类氟利昂的化学性质。氟利昂的另一个危害是温室效应。全世界向大气中排放的R12已达到了上千万吨，如何处理这些废旧氟利昂成为大家关注的焦点。

六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质，主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池，同时是近中期不可替代的锂离子电池电解质。其为白色结晶或粉末，相对密度1.50。潮解性强；易溶于水、还溶于低浓度甲醇、乙醇、丙酮、碳酸酯类等有机溶剂。六氟磷酸锂是电解液成分最重要的组成部分，约占到电解液总成本的43％。氟化工行业中，虽然传统产品同比降幅明显，但高端产品需求增长保持了强劲势头。尤其是六氟磷酸锂产销继续保持良好态势。随着未来新能源领域的持续扩张，六氟磷酸锂望迎来持续爆发。

但是随着国家新能源战略的提升，要求降低锂电池的制造成本成为重要一环，电解液的成本也需要进行大幅度的降低，则六氟磷酸锂的成本直接影响电解液的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用废旧氟利昂制备六氟磷酸锂的方法，有效的资源化利用废旧氟利昂，得到锂电池电解液六氟磷酸锂，制备成本低，生产效率高。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种利用废旧氟利昂制备六氟磷酸锂的方法，其为以下步骤：

(1)收集废旧氟利昂，同时测量其中的氟含量，然后将其加热得到氟利昂气体，将无水氯化锂加热至沸腾，产生得到氯化锂的气体，将红磷加热升华得到红磷气体；

(2)在高温密封炉内将氟利昂气体、氯化锂气体、红磷气体和氧气同时加入，在温度为1400-1500℃下反应，然后通过抽风机抽出，冷却至温度为80-100℃，收集得到六氟磷酸锂，再将剩余的气体冷却至30-40℃，回收其中的四氯化碳，剩余气体通过氢氧化钠溶液3-5级喷淋吸收；

(3)将得到的六氟磷酸锂加入乙醚中，在温度为15-20℃进行搅拌溶解，然后过滤，滤渣经过烘干后得到无水氯化锂，返回继续反应，得到的滤液在压力为1000-5000pa、温度为25-30℃下浓缩蒸发结晶得到六氟磷酸锂晶体。

加入高温密封炉中的氟利昂中的氟、氯化锂、红磷气体中的磷和氧气的摩尔比为24:4.05-4.1:3.98-4:6-7。

所述步骤(2)反应时，在高温密封炉内填充催化剂网，所述催化剂的组分为纳米二氧化钛中负载氧化钯和五氧化二钒，将催化剂在在高压下压制成网状结构填充到高温密封炉内，催化剂中纳米二氧化钛、氧化钯和五氧化二钒的质量比为85-90:0.05-0.1：9.9-14.95。

所述催化剂的制备方法为将氯化钯晶体和五氯化钒晶体搅拌溶解到四氯化钛液体中，然后喷雾的形式进入高温分解炉中，在温度为950-1050℃的条件下分解，冷却至200-300℃，收集得到的固体即为催化剂，剩余的气体继续冷却至常温，收集得到盐酸溶液。

所述步骤(3)中浓缩蒸发出来的乙醚蒸汽经过冷凝后回收，返回继续溶解六氟磷酸锂。

所述步骤(2)中在高温密封炉中的物料的停留时间为0.5-1min,采用连续进料和出料的方式。

以R-12的废旧氟利昂为例，在催化剂的作用下，其发生的化学反应方程式如下：

4LiCl+12CCl₂F₂+4P+5O₂-----4LiPF₆+5CO₂+7CCl₄

通过将无水氯化锂加热至沸腾，产生得到氯化锂的气体，将红磷加热升华得到红磷气体，得到的气体采用气相反应，大大增加了接触面积，缩短了反应时间，提高了生产效率，且通过连续进料和出料的方式，实现了连续化生产。