[发明专利]一种二氟磷酸锂的催化制备方法

说明书

本发明涉及一种二氟磷酸锂的催化制备方法，包括以下步骤：在通有惰性气体的反应釜中依次加入非质子性溶剂、碳酸锂和催化剂，搅拌配制成悬浊液并对反应釜进行加热。将六氟磷酸锂溶液逐滴滴加到上述体系中进行反应，反应结束后加入良性溶剂将产品溶解，过滤除去不溶物，减压除去溶剂，干燥后得到二氟磷酸锂产品。本发明原料易得、反应条件温和、催化剂用量少、产品提纯容易、所得产品酸度低、水分低、工艺简单、适合大规模生产。

[技术领域]

一种二氟磷酸锂的催化制备方法，属于锂离子电池电解液添加剂技术领域。

[背景技术]

随着石油资源的枯竭及环境污染的加重，动力锂离子电池驱动的新能源电动车成为未来汽车发展的方向，同时也是各国竞相竞争的制高点。其中三元NCM和NCA电池具有高能量密度、低成本等特点，成为动力锂离子电池研究的热点，但其循环寿命及高低温循环及存储性能还存在一些缺陷。二氟磷酸锂是一种重要的锂盐添加剂，含有二氟磷酸锂的锂离子电池电解液能够显著提升三元电池的循环寿命及高低温性能。但目前二氟磷酸锂的合成及大规模生产还存在一些问题，如原材料成本高、反应收率低、产品纯度低等。因此探索新型的二氟磷酸锂制备方法具有非常大的理论及实际生产意义。目前，CN101847753A公开了一种采用六氟磷酸锂与碳酸锂在非质子溶剂中制备二氟磷酸锂的方法，该方法制备的二氟磷酸锂溶液中容易残留微溶于溶剂的氟化锂，这会增大电池的阻抗并对电池性能产生不良影响；CN107381531A公开了采用碳酸锂与六氟磷酸锂在高温高压条件下反应制备二氟磷酸锂的方法，但是该方法对设备要求高、不适合规模化生产；日本专利特開2014-62036公开采用除氟化物以外的卤化物、六氟磷酸锂、水制备二氟磷酸锂，该方法不容易控制，会产生LiPO₄F、HF等影响电池性能的杂质。

[发明内容]

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于改善现有技术的不足，提供一种原料易得，工艺简单，反应时间短，操作方便，副产物较少，环境友好，产品纯度高的二氟磷酸锂制备的方法。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

在碳酸锂悬浊液中加入催化剂，加热到一定温度，将六氟磷酸锂溶液滴加到反应体系中，常压加热反应制备二氟磷酸锂。其中以水作为催化剂为例，化学反应方程式为：

反应机理为：

LiPF₆+H₂O→POF₃+2HF+LiF

POF₃+H₂O→HPO₂F₂+HF

HPO₂F₂+2Li₂CO₃+3HF→2CO₂+LiPO₂F₂+2H₂O+3LiF

上述的制备方法中，包括以下步骤：

(1)常温下，在通有惰性气体的反应釜中依次加入一定量的非质子性溶剂、碳酸锂和催化剂，搅拌配制成悬浊液。

(2)将反应釜加热到一定温度，在一定时间内将六氟磷酸锂溶液滴加到反应釜中，滴加完毕后继续反应一段时间；

(3)反应结束后，加入二氟磷酸锂的良性溶剂，过滤除去不溶物，对滤液进行减压蒸馏得到湿品，最后对固体进行真空高温干燥，得二氟磷酸锂纯品。

作为优选的，在上述制备方法中，所述的所述的碳酸锂悬浊液，碳酸锂浓度为2.5～5mol/L；优选为4.5～5mol/L。

作为优选的，在上述制备方法中，所述的催化剂为甲醇、乙醇、水中的一种或多种任意比例混合。