一种制备六氟磷酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备六氟磷酸锂的方法，该方法包括：以六氯磷酸锂为原料，使其与氟化试剂在有机胺引发剂存在下、在有机溶剂中、在30

【技术实现步骤摘要】
一种制备六氟磷酸锂的方法


[0001]本专利技术属于锂电池领域，尤其是涉及一种锂离子电池电解质，具体涉及一种制备六氟磷酸锂的方法。

技术介绍

[0002]六氟磷酸锂（LiPF6）作为锂离子电池电解质，广泛应用于动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池上。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%。随着未来新能源领域的持续扩张，六氟磷酸锂有望迎来持续爆发。
[0003]目前，六氟磷酸锂的合成方法主要采用无水氟化氢法，如五氯化磷和无水氟化氢反应制得五氟化磷，五氟化磷在氟化锂的氟化氢混合液中反应制得六氟磷酸锂，然后经结晶、干燥工序得到六氟磷酸锂产品，该合成工艺需要以无水氟化氢为氟源，存在反应安全隐患大，且反应设备放大困难、生产效率低及三废处理繁琐等缺陷。
[0004]针对上述问题，中国专利CN112707418A，其公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)将五氯化磷与第一非质子有机胺混合，形成能够溶解于第一非质子有机胺中的五氯化磷有机胺配合物，得到五氯化磷有机胺配合物的混合物；然后向五氯化磷有机胺配合物的混合物中加入有机胺氟化剂，与五氯化磷有机胺配合物进行氟氯取代反应，生成五氟化磷有机胺配合物；(2)将氟化锂分散在第二非质子有机胺中，制成氟化锂混合物； (3)将五氟化磷有机胺配合物与氟化锂混合物混合，反应生成六氟磷酸锂配合物，分离，制成六氟磷酸锂。该专利虽然规避了采用安全隐患较大的气态氟化氢参与反应，但是操作工艺较复杂，不利于工业化应用。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的制备六氟磷酸锂的方法，该方法在确保操作过程较为安全、工艺路线较短的基础上还能够获得较为理想的收率和纯度，适于工业化应用。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种制备六氟磷酸锂的方法，所述方法包括：以六氯磷酸锂为原料，使其与氟化试剂在有机胺引发剂存在下、在有机溶剂中、在30
‑
60℃下发生氟化反应生成六氟磷酸锂，脱出有机溶剂，获得含有六氟磷酸锂的胺盐混合物；所述氟化试剂为选自三乙胺氟化氢络合物、N,N
‑
二乙基甲胺氟化氢络合物、吡啶氟化氢络合物中的一种或多种的组合；然后向该含有六氟磷酸锂的胺盐混合物中加入醚类溶剂，使胺盐析出，固液分离，脱出醚类溶剂，重结晶，干燥，制得纯度大于等于99.99%的六氟磷酸锂产品。
[0007]本专利技术中，三乙胺氟化氢络合物（化学式为：Et3N
·
nHF）是指三乙胺与1
‑
5个氟化氢络合形成的络合物，优选与3
‑
5个氟化氢络合形成；N,N
‑
二乙基甲胺氟化氢络合物（C5H
13
N
·
nHF）是指N,N
‑
二乙基甲胺与1
‑
5个氟化氢络合形成的络合物，优选与3
‑
5个氟化氢络合形成；吡啶氟化氢络合物（C5H5N
·
nHF）是指吡啶与1
‑
5个氟化氢络合形成的络合物，优
选与3
‑
5个氟化氢络合形成。
[0008]根据本专利技术的一些具体方面，所述六氯磷酸锂可以商购或者通过本领域常规方法制备而得，例如使五氯化磷和氯化锂在醇溶液中、有机碱催化下反应制得六氯磷酸锂。
[0009]根据本专利技术的一些优选方面，控制所述六氯磷酸锂中的磷与所述氟化试剂中的氟原子个数之比为1∶6
‑
6.1。
[0010]根据本专利技术的一些优选方面，所述有机胺引发剂为选自三乙胺、N,N
‑
二乙基甲胺、吡啶中的一种或多种的组合。本专利技术中，以有机胺为引发剂的同时其还可以作为缚酸剂，在有机胺碱的气氛下进行，使得酸性气体以胺盐形式结合，无酸性气体逸出，安全环保。
[0011]根据本专利技术的一些优选方面，所述有机胺引发剂的使用量为所述六氯磷酸锂的添加量的0.1
‑
5mol%。
[0012]根据本专利技术的一些优选方面，所述有机溶剂为沸点低于110℃的腈类溶剂或烷基碳酸酯类溶剂。
[0013]根据本专利技术的一些优选且具体的方面，所述腈类溶剂包括乙腈，所述烷基碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯。
[0014]根据本专利技术的一些优选方面，所述有机胺引发剂通过滴加形式添加，滴加完成后进行升温并保温反应。
[0015]根据本专利技术的一些优选方面，所述醚类溶剂为选自甲基叔丁基醚、异丙基甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、三甘醇二甲醚中的一种或多种的组合。
[0016]根据本专利技术的一些优选方面，所述醚类溶剂的用量为所述六氯磷酸锂的添加量的1
‑
2.5倍。
[0017]根据本专利技术的一些优选方面，使所述氟化反应在保护气体气氛下进行。其中，所述保护气体包括但不限于氮气、氩气等。
[0018]根据本专利技术的一些优选方面，所述方法中，通过使胺盐在0
‑
10℃下、在搅拌条件下析出。
[0019]根据本专利技术的一些优选方面，所述重结晶采用的溶剂为碳酸二甲酯。
[0020]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述方法的实施方式包括：在保护气体保护下，将六氯磷酸锂、氟化试剂和有机溶剂混合，搅拌升温至第一温度，滴加有机胺引发剂，滴加完毕后，升温至第二温度进行保温反应，反应完成后进行蒸馏以除去有机溶剂和部分有机胺引发剂，然后加入醚类溶剂，在搅拌条件下、在0
‑
10℃下使胺盐析出，过滤，将滤液进行蒸馏以除去醚类溶剂，然后加入重结晶溶剂进行重结晶，真空干燥，制得纯度大于等于99.99%的六氟磷酸锂产品；其中，所述第一温度为30
‑
40℃，所述第二温度为45
‑
60℃。
[0021]根据本专利技术的一些具体方面，所述重结晶溶剂为碳酸二甲酯。
[0022]根据本专利技术的一些具体方面，所述真空干燥为在55
‑
60℃下、在1
‑
5mmHg下进行。
[0023]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术基于现有制备六氟磷酸锂存在的需要采用气相氟化氢进行反应或者操作工序较多的缺陷，创新地提供了一种以六氯磷酸锂为原料，并且使其在与氟化试剂在有机胺引发剂存在下、在有机溶剂中、在30
‑
60℃下发生氟化反应，直接生成六氟磷酸锂，再经特定的提纯工序，获得了纯度能够高达99.99%的六氟磷酸锂产品，而且收率较为理想，同时操作工艺易实施且较为简单，操作过程更安全，对设备要求不高，且转化率高，利于工业化应
用。
具体实施方式
[0024]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本专利技术的基本原理、主要特征和优点，而本专利技术不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于，所述方法包括：以六氯磷酸锂为原料，使其与氟化试剂在有机胺引发剂存在下、在有机溶剂中、在30
‑
60℃下发生氟化反应生成六氟磷酸锂，脱出有机溶剂，获得含有六氟磷酸锂的胺盐混合物；所述氟化试剂为选自三乙胺氟化氢络合物、N,N
‑
二乙基甲胺氟化氢络合物、吡啶氟化氢络合物中的一种或多种的组合；然后向该含有六氟磷酸锂的胺盐混合物中加入醚类溶剂，使胺盐析出，固液分离，脱出醚类溶剂，重结晶，干燥，制得纯度大于等于99.99%的六氟磷酸锂产品。2.根据权利要求1所述的制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于，控制所述六氯磷酸锂中的磷与所述氟化试剂中的氟原子个数之比为1∶6
‑
6.1。3.根据权利要求1所述的制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于，所述有机胺引发剂为选自三乙胺、N,N
‑
二乙基甲胺、吡啶中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1或3所述的制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于，所述有机胺引发剂的使用量为所述六氯磷酸锂的添加量的0.1
‑
5mol%。5.根据权利要求1所述的制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于，所述有机溶剂为沸点低于110℃的腈类溶剂或烷基碳酸酯类溶剂，所述腈类溶剂包括乙腈，所述烷基碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯。6.根据权利要求1所述的制备六...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪许诚，王小龙，
申请(专利权)人：苏州华一新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：