[发明专利]一种二氟磷酸锂合成尾气回收利用的方法

说明书

本发明公开了一种二氟磷酸锂合成尾气回收利用的方法，解决了现有技术中制备二氟磷酸锂的原材料利用率低、生产成本高、尾气污染环境的问题。本发明的方法中制备二氟磷酸锂产生的尾气主要为五氟化磷和三甲基氟硅烷，先通过冷凝使三甲基氟硅烷成为液态分离，然后用碱液与三甲基氟硅烷液体反应，经过分液、脱水、蒸馏得到制备二氟磷酸锂的原材料六甲基二硅氧烷；尾气中的五氟化磷气体用离子液体吸收成为配合物，再通过加热该配合物使五氟化磷气体释放继续用于制备二氟磷酸锂。本发明工艺简单，操作简便，有效的提高了原材料利用率，降低了生产成本，减少了污染。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种二氟磷酸锂合成尾气回收利用的方法。

背景技术

近年来随着国家相继出台政策发展新能源，同时提出了“碳达峰、碳中和、”的目标，新能源产业正进入高速发展期，锂离子电池在电动汽车、储能电池、数码电子产品等领域拥有巨大的应用市场，未来锂离子电池的市场需求将保持快速增长速度，同时也对锂离子电池的性能和成本提出了更高的要求。电解液作为锂离子电池4大主要组成部分，被称作锂离子电池的“血液”，其技术的发展是锂电池技术发展的关键环节。研究表明，二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)作为添加剂加入到锂离子电池电解液中，可以提高电池的高低温性能、循环性能和存储性能等，在电动汽车用锂离子电池电解液中广泛添加。

二氟磷酸锂的制备方法主要有二氟磷酸法、六氟磷酸锂、五氟化磷气体等方法。二氟磷酸法使用二氟磷酸为原料制备二氟磷酸锂，但高纯的二氟磷酸制备困难并且价格高，难以实现工业化；目前采用六氟磷酸锂作为原料制备二氟磷酸锂受到六氟磷酸锂涨价的影响，导致成本大幅提高；使用五氟化磷气体直接制备二氟磷酸锂，避免了合成六氟磷酸锂的步骤，极大的降低了原材料成本。用五氟化磷法直接合成二氟磷酸锂的工艺中，主要反应为：

PF₅+2C₆H₁₈Si₂O+LiF＝LiPO₂F₂+4C₃H₉SiF

可以看出反应中会有大量合成尾气产生，尾气中主要是五氟化磷和三甲基氟硅烷，目前工业中大多采用碱液直接吸收，导致无法重复利用，原材料利用率低，成本增加。

CN107244663A的专利一种二氟磷酸锂的制备方法公开了六氟磷酸锂在有机碳酸酯溶剂中与含有Si-O结构的化合物反应，制备二氟磷酸锂的方法，但是该方法存在六氟磷酸锂价格昂贵、同时未对尾气进行处理。CN202110269945的专利一种高纯二氟磷酸锂的制备方法公开了使用五氟化磷、硅氧烷化合物、卤化锂制备二氟磷酸锂的方法，但并未介绍尾气处理的方法，同时存在五氟化磷随尾气排出浪费的问题。因此，提供一种工艺简单、高效、环保、可回收利用尾气中有效成分的处理方法，提高工业生产中原材料利用率高，降低生产成本，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种二氟磷酸锂合成尾气回收利用的方法，解决现有技术中制备二氟磷酸锂产生的尾气中的有效成分不能回收利用，导致原材料利用率低、生产成本增加的问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种二氟磷酸锂合成尾气回收利用的方法，将尾气中的五氟化磷和三甲基氟硅烷通过冷凝分离，然后用碱液与三甲基氟硅烷液体反应制备六甲基二硅氧烷；尾气中的五氟化磷气体用离子液体吸收成为配合物，再通过加热该配合物使五氟化磷气体释放继续用于制备二氟磷酸锂。

进一步地，所述冷凝温度为-20℃～10℃。

进一步地，所述碱液为金属的氢氧化物、强碱弱酸盐、碱式盐、活泼金属氧化物中的一种或多种的水溶液，反应方程式如下(以氢氧化钠水溶液为例)：