一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法技术

本发明专利技术提供了一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法，该方法包括以下步骤：S1.将二氯磷酸与氟氮混合气体接触反应后蒸馏，收集馏分，得到高纯度二氟磷酸；S2.将步骤S1所得高纯度二氟磷酸加入有机锂的溶液中反应，过滤后，得到含有二氟磷酸锂的滤液；S3.将步骤S2所得滤液负压浓缩后，加入非极性溶剂结晶，过滤，得到滤饼，干燥所述滤饼，即得所述的高纯度二氟磷酸锂。利用本制备方法制取的高纯度二氟磷酸锂，纯度≥99.98％，游离酸≤100ppm，不溶物≤100ppm，水分≤5ppm，SO

【技术实现步骤摘要】
一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法
本专利技术涉及锂离子电池电解液添加剂领域，具体涉及一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法。
技术介绍
二氟磷酸锂是一种锂离子电池电解液添加剂。二氟磷酸锂在锂离子电池体系中所起的作用是：在活化循环(FormationCycle)中，于正负极表面，参与形成均一、致密、高稳定的SEI(SolidElectrolyteInterface)膜，从而降低电池阻抗，延缓电解液的溶剂、溶质分解，进而延长电池的使用寿命、提高锂电池的低温和倍率性能。因此，二氟磷酸锂的制备方法，成为行业研究热点。现有技术中，二氟磷酸锂的制备方法主要有以下几种：(1)以六氟磷酸锂为原料，水解生成二氟磷酸锂，该方法生成物中水分含量难以控制；(2)以六氟磷酸锂、磷氧化合物或硼氧化合物为原料，高温煅烧，该方法耗能高、原料的转化率较低，且无机物杂质难以去除；(3)以六氟磷酸锂为原料，在非水溶剂中，与硼酸盐反应，该方法产物的酸度难控制、副产物多；(4)以二氯磷酸锂/二氯磷酸盐为原料，分别进行氟化和锂化，现有技术中，本类方法存在氯离子等杂质较高，难以去除的问题。而二氟磷酸锂作为锂离子电池电解液的添加剂，其中的杂质可能带来锂离子电池性能的严重衰减。例如，水分可导致电解液溶质，六氟磷酸锂，的分解；氯离子等卤族离子，可导致集流体，铝箔和铜箔的腐蚀；游离酸，特别是氟化氢，可导致正极金属离子的溶出，同时也可导致正极集流体的腐蚀。因此，需研发一种兼具节能、环保优势的高纯度二氟磷酸锂的制备方法。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法。一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法，包含以下步骤：S1.将二氯磷酸与氟氮混合气体接触反应后蒸馏，收集馏分，得到所述的高纯度二氟磷酸；S2.将步骤S1所得高纯度二氟磷酸加入有机锂的溶液中反应，过滤后，得到含有二氟磷酸锂的滤液；S3.将步骤S2所得滤液负压浓缩后，加入非极性溶剂结晶，过滤，得到滤饼，干燥所述滤饼，即得所述的高纯度二氟磷酸锂；所述的高纯度二氟磷酸：纯度≥99.0％；所述的高纯度二氟磷酸锂：纯度≥99.98％，游离酸≤100ppm，不溶物≤100ppm，水分≤5ppm，SO42-≤5ppm，Cl-≤1ppm，金属离子杂质的含量之和≤1ppm。其中所述的金属离子杂质包括：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Ni2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述的氟氮混合气体中，氟气的质量百分比含量为15％～25％。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述的二氯磷酸与氟气的摩尔比为1:(1～1.5)。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述的接触反应，反应温度为10～45℃。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1的接触反应中，所述的氟氮混合气体从反应体系底部通入。氟氮混合气体从反应体系底部通入的目的是，使混合气体与二氯磷酸充分接触反应。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述的氟氮混合气体，通入速度为300-600mL/min。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述的氟氮混合气体，氟气的作用是氟化剂，氮气的作用是载气和保护气体。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，所述的蒸馏为常压蒸馏，温度为100～150℃。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，还包括用碱的水溶液吸收副产物氯气。根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述的碱的水溶液，是氢氧化钠的水溶液。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，反应的机理如式(1)所示：HPO2Cl2+F2＝HPO2F2+Cl2(1)。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的有机锂选自甲醇锂、异丙醇锂、叔丁醇锂、乙酸锂和甲酸锂中的一种。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述有机锂的溶液中有机锂的摩尔浓度为3.6～3.7mol/L。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的有机锂与高纯度二氟磷酸的摩尔比为1：(1～1.05)。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的反应，加料温度为-5～15℃。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的反应，为放热反应。若加料温度＞15℃，则会导致加料过程中，反应速度过快，放热过多，进而造成反应釜承压过大，发生爆炸。反应过程中，由于反应放热，反应体系温度会升高；但若高于35℃，则发生安全隐患几率增大，且副反应增多。因此，步骤S2中，加料温度和反应温度应精确控制，且加料温度低于反应温度。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的反应，反应温度为25～35℃。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的反应，反应时间120～240min。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，反应机理如式(2)所示：HPO2F2+RLi＝LiPO2F2+RH(2)，其中RH为一种醇或一种酸。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的有机锂溶液，溶剂选用有机溶剂。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的有机锂溶液，溶剂为醇类、酯类、醚类、腈类中的一种。根据本专利技术的一种优选的实施方式，步骤S2中，所述的有机锂溶液，溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙醚、甲基叔丁基醚醚、异丙醚、乙二醇二甲醚、乙腈中的一种。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的有机锂溶液，溶剂水分含量≤5ppm。根据本专利技术的一种优选的实施方式，步骤S2中，所述的有机锂溶液的溶剂，和式(2)中所述的RH相同。步骤S2中，所述的有机锂溶液的溶剂，和式(2)中所述的RH相同的目的是，反应后体系单一，便于除杂。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，所述的过滤为精密过滤，所用的滤膜孔径为0.25-0.5μm。步骤S2中，所述的过滤的目的为，滤去体系中的微小不溶物。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，所述的负压浓缩，压力为-0.1MPa，温度为45～80℃，有机溶剂蒸出量为60％～70％。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，所述的非极性溶剂包括但不限于二氯甲烷、二氯乙烷中的一种。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，所述的非极性溶剂的作用为调节体系极性，促进二氟磷酸锂结晶析出。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，所述的加入非极性溶剂结晶，温度为5～25℃。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，所述的过滤，所用滤纸孔径为1-5μm。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，所述的干燥，温度为80～150℃。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，未反应的有机锂，通过步骤S3所述的过滤步骤除去，以溶质的形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法，其特征在于，包含以下步骤：/nS1.将二氯磷酸与氟氮混合气体接触反应后蒸馏，收集馏分，得到所述的高纯度二氟磷酸；/nS2.将步骤S1所得高纯度二氟磷酸加入有机锂的溶液中反应，过滤后，得到含有二氟磷酸锂的滤液；/nS3.将步骤S2所得滤液负压浓缩后，加入非极性溶剂结晶，过滤，得到滤饼，干燥所述滤饼，即得所述的高纯度二氟磷酸锂；/n所述的高纯度二氟磷酸：纯度≥99.0％；/n所述的高纯度二氟磷酸锂：纯度≥99.98％，游离酸≤100ppm，不溶物≤100ppm，水分≤5ppm，SO

【技术特征摘要】
1.一种同时制备高纯度二氟磷酸和高纯度二氟磷酸锂的方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.将二氯磷酸与氟氮混合气体接触反应后蒸馏，收集馏分，得到所述的高纯度二氟磷酸；
S2.将步骤S1所得高纯度二氟磷酸加入有机锂的溶液中反应，过滤后，得到含有二氟磷酸锂的滤液；
S3.将步骤S2所得滤液负压浓缩后，加入非极性溶剂结晶，过滤，得到滤饼，干燥所述滤饼，即得所述的高纯度二氟磷酸锂；
所述的高纯度二氟磷酸：纯度≥99.0％；
所述的高纯度二氟磷酸锂：纯度≥99.98％，游离酸≤100ppm，不溶物≤100ppm，水分≤5ppm，SO42-≤5ppm，Cl-≤1ppm，金属离子杂质的含量之和≤1ppm。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的氟氮混合气体中，氟气的质量百分含量为15％～25％。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的二氯磷酸与氟气的摩尔比为1:(1～1.5)。


4.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊华，张利娟，李海杰，孔东波，王郝为，郭飞，闫国锋，宋东亮，王亚洲，侯红歧，谢佳庆，韩飞，乔文忠，
申请(专利权)人：湖南博信新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43