一种六氟磷酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，包括如下步骤：(a)向反应釜内加入无水氟化氢，降温反应釜，然后加入聚磷酸；(b)向反应釜内加入吡啶，加热反应釜，然后加入无水乙醇和碳酸锂，反应结束后过滤得到吡啶六氟磷酸锂溶液；(c)将吡啶六氟磷酸锂溶液浓缩结晶，过滤得到吡啶六氟磷酸锂晶体，然后干燥吡啶六氟磷酸锂晶体；(d)将干燥后的晶体转移到分解器中，氮气置换后封闭进行抽真空，加热分解器，向分解器内通入氮气，取出分解器内的固体进行真空保存。本发明专利技术工艺简单，逐步有序，反应温和，易于控制，安全性高，不采用深冷工艺，操作难度低，降低了能耗，反应转化率高，杂质含量低，保证了产品的收率和纯度。产品的收率和纯度。产品的收率和纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种六氟磷酸锂的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池制备
，尤其涉及一种六氟磷酸锂的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池是当今最具前景的储能电池，其比较传统电池具有电容量更大，平均输出电压更高，循环性能、电导性能更好等优势，为当前主流电源产品。广泛应用于电子、信息、计算机、军事、航空航天、动力汽车、电动车等领域。六氟磷酸锂是当前锂离子电池领域最常用的电解质之一，六氟磷酸锂溶于有机溶剂形成锂离子二次电池的电解液。
[0003]六氟磷酸锂最易实现工业化的生产方法是用五氟化磷与氟化理的氟化氢溶液中的氟化理反应生成六氟磷酸锂，反应后在低温下进行冷冻结晶，分离得到六氟磷酸锂，五氟化磷、无水氟化氢为剧毒危化品，需要苛刻的工艺条件和设备，能耗大，杂质含量高，分离困难，残留的氟化氢会腐蚀设备、管道和电池材料，进而影响电池性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种六氟磷酸锂的制备方法，工艺简单，逐步有序，反应温和，易于控制，安全性高，不采用深冷工艺，操作难度低，降低了能耗，反应转化率高，杂质含量低，保证了产品的收率和纯度。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0007](a)向反应釜内加入无水氟化氢，打开循环泵与冷却水储槽之间的控制阀，开启循环泵，循环泵将冷却水储槽内的冷却水打入到反应釜的内环腔中，对反应釜进行冷却降温，使反应釜的温度降至0～5℃，然后向反应釜内加入聚磷酸，控制反应温度为5～15℃，反应2～2.5h；
[0008](b)向反应釜内加入吡啶，启动电加热板，控制反应温度为20～45℃，反应3～5h，然后向反应釜内加入无水乙醇和碳酸锂，控制反应温度为40～60℃，反应时间为4～6h，过滤得到吡啶六氟磷酸锂溶液；
[0009](c)将吡啶六氟磷酸锂溶液浓缩结晶，过滤得到吡啶六氟磷酸锂晶体，浓缩分离的乙醇回收再用，然后将吡啶六氟磷酸锂晶体放入到真空干燥箱中进行干燥；
[0010](d)将干燥后的晶体转移到分解器中，氮气置换后封闭进行抽真空，启动电加热盘，将分解器内的温度升至25～50℃，反应5～8h，向分解器内通入氮气，分解器排出的气相通过冷凝器收集，取出分解器内的固体进行真空保存。
[0011]进一步，步骤(d)中抽真空分三段进行：先抽真空至30～50Pa，温度升至25～30℃，反应1～2h，再抽真空至10～30Pa，温度升至30～40℃，反应2～3h，最后抽真空至1～10Pa，温度升至40～50℃，反应2～3h，压力低有利于吡啶六氟磷酸锂的分解，采用分段减压的方式可以使吡啶和六氟磷酸锂分离更加彻底。
[0012]进一步，步骤(a)中反应釜内连接有搅拌机构，反应釜的釜体设有内环腔，内环腔
内设有电加热板，内环腔的进水口与出水口均连接循环泵，循环泵连接冷却水储槽，反应釜的底部设有排液口，反应釜的顶部设有进料口和进气口，冷却水循环流动在内环腔中，可通过冷却水储槽补充冷却水，从而精确控制反应釜的反应温度，反应放出的热量被冷却水吸收，温度上升，可用于加热反应釜，用于后续反应，充分利用反应热，节省了能耗，再通过电加热板加热，达到预计反应温度，从而降低了成本。
[0013]进一步，步骤(d)中分解器包括器体和顶盖，器体的顶部设有外沿板，外沿板的底部转动连接有U型安装块，U型安装块上螺纹连接有发条螺柱，顶盖上设有与发条螺柱相对应的定位凹孔，顶盖上设有排放口、压力计和导气口，排放口连接冷凝器，器体内设有电加热盘，合上顶盖，向上转动U型安装块，然后向下转动发条螺柱，使其转入到定位凹孔内，下压住顶盖，使得顶盖与外沿板紧密贴合，缝隙小，密封性强，阻止顶盖自由脱离器体，提高了顶盖的安装稳固性。
[0014]进一步，顶盖的底面上设有与器体顶部开口相适配的密封圈，一方面实现顶盖在器体上的快速安装定位，降低了对接难度，另一方面提高了顶盖与器体连接处的密封性，避免漏气而影响分解器内的压力状况。
[0015]进一步，步骤(a)中聚磷酸与无水氟化氢的摩尔比为1：5～6，采用杂质含量极低的聚磷酸和过量的无水氟化氢为起始原料，使得六氟磷酸的转化率很高，提高了原料的利用率。
[0016]进一步，步骤(b)中吡啶与碳酸锂的摩尔比为1：2～5，步骤(b)中碳酸锂的反应压力控制在0.03～0.08MPa，碳酸锂相较于氟化锂的成本低很多，且来源广泛易得；碳酸锂与过量的无水氟化氢反应生成氟化锂，既能消耗掉反应体系中多余的无水氟化氢，降低尾气处理压力，氟化锂又能成为六氟磷酸锂的反应原料，提高了利用率；在低于一个标准大气压的反应压力条件下，配合氮气与无水氟化氢形成的热气流循环搅拌作用，利于无水氟化氢与碳酸锂顺利进行。
[0017]进一步，步骤(c)中真空干燥箱的干燥温度为80～100℃，干燥时间为4～8h，干燥效率高、效果好，有效除去乙醇。
[0018]进一步，步骤(c)结晶过程中采用超声处理，超声波的频率为15
‑
30kHz，通过超声波产生的机械振动能量能够加速晶粒在溶液中的扩散，提升晶粒在溶液中分布的均匀程度，结晶后得到的吡啶六氟磷酸锂晶体的粒度分布均匀，杂质含量少，纯度高。
[0019]进一步，步骤(a)中在加入无水氟化氢前，先向反应釜内通入氮气，排空反应釜内的空气，使得反应釜内形成惰性环境。
[0020]本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
[0021]冷却水循环流动在反应釜的内环腔中，可通过冷却水储槽补充冷却水，从而精确控制反应釜的反应温度；反应放出的热量被冷却水吸收，温度上升，可用于加热反应釜，用于后续反应，充分利用反应热，节省了能耗，再通过电加热板加热，达到预计反应温度，从而降低了成本。
[0022]采用杂质含量极低的聚磷酸和过量的无水氟化氢为起始原料，使得六氟磷酸的转化率很高，提高了原料的利用率；吡啶作为络合剂用于稳定后续反应生成的六氟磷酸锂，相较于氢氟酸做溶剂，后续很难将其充分分离，残留的氢氟酸易对设备和管道造成腐蚀，进而带来各种杂质，还会引起产品分解和吸水，不利于产品保存；碳酸锂相较于氟化锂的成本低
很多，且来源广泛易得，碳酸锂与过量的无水氟化氢反应生成氟化锂，既能消耗掉反应体系中多余的无水氟化氢，降低尾气处理压力，氟化锂又能成为六氟磷酸锂的反应原料，提高了利用率；得到的吡啶六氟磷酸锂的化学性质比较稳定，不易分解，便于进行后续其它操作；最后采用分段减压的方式可以使吡啶和六氟磷酸锂分离彻底，防止六氟磷酸锂在较低、较高温度下易分解而导致收率降低。
[0023]本专利技术工艺简单，逐步有序，反应温和，易于控制，安全性高，不采用深冷工艺，操作难度低，降低了能耗，反应转化率高，杂质含量低，保证了产品的收率和纯度。
附图说明
[0024]下面结合附图对本专利技术作进一步说明：
[0025]图1为本专利技术中反应釜和冷却水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(a)向反应釜内加入无水氟化氢，打开循环泵与冷却水储槽之间的控制阀，开启循环泵，循环泵将冷却水储槽内的冷却水打入到反应釜的内环腔中，对反应釜进行冷却降温，使反应釜的温度降至0～5℃，然后向反应釜内加入聚磷酸，控制反应温度为5～15℃，反应2～2.5h；(b)向反应釜内加入吡啶，启动电加热板，控制反应温度为20～45℃，反应3～5h，然后向反应釜内加入无水乙醇和碳酸锂，控制反应温度为40～60℃，反应时间为4～6h，过滤得到吡啶六氟磷酸锂溶液；(c)将吡啶六氟磷酸锂溶液浓缩结晶，过滤得到吡啶六氟磷酸锂晶体，浓缩分离的乙醇回收再用，然后将吡啶六氟磷酸锂晶体放入到真空干燥箱中进行干燥；(d)将干燥后的晶体转移到分解器中，氮气置换后封闭进行抽真空，启动电加热盘，将分解器内的温度升至25～50℃，反应5～8h，向分解器内通入氮气，分解器排出的气相通过冷凝器收集，取出分解器内的固体进行真空保存。2.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于：步骤(d)中抽真空分三段进行：先抽真空至30～50Pa，温度升至25～30℃，反应1～2h，再抽真空至10～30Pa，温度升至30～40℃，反应2～3h，最后抽真空至1～10Pa，温度升至40～50℃，反应2～3h。3.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述反应釜内连接有搅拌机构，所述反应釜的釜体设有内环腔，所述内环腔内设有电加热板，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，胡彬，柯泓昊，何晖，陈晨凯，韩达成，徐爽，
申请(专利权)人：浙江三美化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：