一种六氟磷酸盐的合成方法技术

本发明专利技术公开一种六氟磷酸盐的合成方法，即低温下使六氟磷酸配合物在第一有机溶剂中与碱金属化合物反应，反应完毕，通过降温的方式萃取结晶，将六氟磷酸盐析出，加入非质子有机溶剂与第二有机溶剂的混合溶液进行洗涤，然后依次经过滤、干燥等步骤生成高纯度六氟磷酸盐，可作为锂离子电池或钠离子电池的电解质。可作为锂离子电池或钠离子电池的电解质。

【技术实现步骤摘要】
一种六氟磷酸盐的合成方法


[0001]本专利技术具体涉及一种六氟磷酸盐的合成方法。

技术介绍

[0002]六氟磷酸盐是二次电池中主要使用和研究的电解质，具体包括六氟磷酸锂、六氟磷酸钠、六氟磷酸钾等。现有的六氟磷酸盐的合成方法有：将五氟化磷气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中进行反应，得到六氟磷酸锂溶液，然后再进行低温析晶、干燥得到六氟磷酸锂。该方法制得的六氟磷酸盐中的游离酸（HF）含量普遍在60ppm以上。由于酸的存在，使用该方法制得的六氟磷酸盐作为二次电池的电解质时，需要在电解液中加入稳定剂，而稳定剂的加入会造成电池内阻的增加，不利于电池的电化学性能的保持。
[0003]有一些研究者使用六氟磷酸和吡啶为原料反应生成吡啶六氟磷酸；再以吡啶六氟磷酸和碳酸锂为原料反应制备吡啶六氟磷酸锂；最后将吡啶六氟磷酸锂在真空条件下分解得到电池级六氟磷酸锂。该方法虽然避免了氟化氢的使用，但是，反应过程中产生的水会与六氟磷酸以及六氟磷酸盐发生副反应，产生一氟磷酸、二氟磷酸以及磷酸等多种物质的混合物，从而引入过多的杂质。另外，该方法使用的溶剂乙醇为质子溶剂，会与吡啶六氟磷酸中的六氟磷酸反应，生成多聚磷酸等副产物，从而会降低产物的收率、加大后续六氟磷酸盐的提纯难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种酸度低、纯度高的六氟磷酸盐的合成方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种六氟磷酸盐的合成方法，其包括使六氟磷酸配合物在第一有机溶剂中与碱金属化合物在低温下反应，所述第一有机溶剂包括非质子有机溶剂，所述非质子有机溶剂包括丙酮、乙二醇二甲醚、4
‑
乙二醇二甲醚、四氢呋喃、1,4
‑
二氧己环、乙腈、二甲基亚砜中的一种或多种。
[0006]六氟磷酸配合物与碱金属化合物反应有水生成，而水的生成会促进生成的六氟磷酸盐的水解，本专利技术使用与水混溶的非质子有机溶剂，分散反应体系生成的水，降低水分的浓度，通过溶剂分子的笼效应，减少六氟磷酸盐与水的接触，从而减少水解反应，提高了六氟磷酸盐的收率以及纯度。
[0007]优选地，所述第一有机溶剂还包括辅助溶剂，所述辅助溶剂选自氯化亚砜、乙酸酐、马来酐中的一种或多种。通过添加辅助溶剂，使辅助溶剂与非质子有机溶剂协同作用，可进一步提高六氟磷酸盐的收率以及纯度。
[0008]进一步优选地，所述第一有机溶剂与所述辅助溶剂的投料体积比为（5~10）：1。
[0009]优选地，所述反应的温度为
‑
50~0℃。通过使反应体系保持在低温状态反应，可以抑制副反应的发生。
[0010]进一步优选地，所述反应的温度为
‑
30~
‑
10℃。
[0011]优选地，所述合成方法还包括在反应结束后，维持体系的温度至
‑
50~0℃，通过萃取结晶使所述六氟磷酸盐析出，然后加入所述非质子有机溶剂与第二有机溶剂的混合溶剂清洗所述六氟磷酸盐，最后对所述六氟磷酸盐进行真空干燥。
[0012]进一步优选地，所述第二有机溶剂包括1，2
‑
二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、乙醚、正己烷中的一种或多种。
[0013]更进一步优选地，所述第二有机溶剂与所述非质子有机溶剂的投料体积比为2~20:1。
[0014]优选地，所述真空干燥的温度为50~80℃。
[0015]优选地，所述碱金属化合物包括碱金属的氧化物（例如氧化钠、氧化钾等）、碱金属的碳酸化合物（例如碳酸钠、碳酸锂等）、碱金属的氯化物（例如氯化钠、氯化钾等）或碱金属的氢氧化物（例如氢氧化钠等），所述碱金属选自钠、钾或锂。
[0016]更进一步优选地，所述六氟磷酸配合物与所述碱金属化合物的投料摩尔比为1:（0.5~5）。
[0017]优选地，所述合成方法还包括使路易斯碱与氟化氢、五氟化磷中的任一个反应后，再与氟化氢、五氟化磷中的另一个反应制备所述六氟磷酸配合物，所述路易斯碱含有氮原子、氧原子、硫原子中的一种或多种。通过使用含有孤对电子的路易斯碱与五氟化磷络合，然后再与氟化氢形成六氟磷酸配合物，该配合物纯度高并且可以稳定存在。
[0018]优选地，所述路易斯碱选自胺类化合物、醚类化合物、硫类化合物、羧酸酯类化合物中的一种或多种，其中，所述胺类化合物为直链胺和/或环状胺，所述直链胺包括甲胺、乙胺、乙二胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、异丙胺、二异丙胺中的一种或多种；所述环状胺包括吡啶及其衍生物、嘧啶及其衍生物、吡咯烷、甲酰基哌啶、苯胺及其衍生物、哌嗪及其衍生物、三乙烯二胺中的一种或多种；所述醚类化合物为直链醚和/或环状醚，所述直链醚包括二乙基醚、甲基乙基醚、二丙醚、乙基丙基醚、苯基甲基醚、苯基乙基醚、乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚及上述直链醚的衍生物中的一种或多种；所述环状醚包括四氢呋喃及其衍生物、1,4
‑
二氧己环及其衍生物中的一种或多种；所述硫类化合物为含硫的直链化合物和/或含硫的环状化合物，所述含硫的直链化合物包括二乙基硫醚、甲基乙基硫醚、二丙硫醚、乙基丙基硫醚、二苯硫醚、苯基甲基硫醚、乙二醇二甲硫醚及上述含硫的直链化合物的衍生物中的一种或多种；所述含硫的环状化合物包括噻吩及其衍生物中的一种或多种；所述羧酸酯类化合物为直链羧酸酯类化合物和/或环状羧酸酯类化合物，所述直链羧酸酯类化合物包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸苯酯及上述直链羧酸酯类化合物的衍生物；所述环状羧酸酯类化合物包括γ
‑
丁内酯、β
‑
丙内酯、α
‑
呋喃酯及上述环状羧酸酯类化合物的衍生物中的一种或多种。
[0019]优选地，控制体系的温度为
‑
50~10℃。
[0020]优选地，所述氟化氢与所述路易斯碱的投料摩尔比为（1~10）：1；和/或所述五氟化磷与所述路易斯碱的投料摩尔比为1:（0.5~5）。
[0021]优选地，反应结束后，控制反应体系的温度为
‑
30~
‑
10℃以使所述六氟磷酸配合物结晶析出，对析出的所述六氟磷酸配合物洗涤、真空干燥。
[0022]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：本专利技术通过使用与水混溶的非质子有机溶剂，分散反应体系生成的水，降低水分
的浓度，减少六氟磷酸盐与水接触而导致的水解反应，降低了六氟磷酸盐中不溶物和酸度的含量，提高了六氟磷酸盐的纯度。
具体实施方式
[0023]酸以及水的存在，均会促进六氟磷酸盐的水解，从而会降低六氟磷酸盐的收率、纯度，以及增加六氟磷酸盐的提纯难度。本专利技术使用六氟磷酸配合物与碱金属化合物在第一溶剂的存在下反应，既降低了六氟磷酸盐的游离酸，又减少了体系中生成的水与六氟磷酸盐接触而导致的水解反应的发生。以下对本专利技术的方案做进一步论述。
[0024]根据一些优选的实施方式，一种六氟磷酸盐的合成方法，其包括如下步骤制备而成：（1）使六氟磷酸配合物在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六氟磷酸盐的合成方法，其特征在于：所述合成方法包括使六氟磷酸配合物在第一有机溶剂的存在下与碱金属化合物反应，所述第一有机溶剂包括非质子有机溶剂，所述非质子有机溶剂包括丙酮、乙二醇二甲醚、4
‑
乙二醇二甲醚、四氢呋喃、1,4
‑
二氧己环、乙腈、二甲基亚砜中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的合成方法，其特征在于：所述第一有机溶剂还包括辅助溶剂，所述辅助溶剂选自氯化亚砜、乙酸酐、马来酐中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的六氟磷酸盐的合成方法，其特征在于：所述非质子溶剂与所述辅助溶剂的投料体积比为（5~10）：1。4.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的合成方法，其特征在于：所述反应的温度为
‑
50~0℃。5.根据权利要求4所述的六氟磷酸盐的合成方法，其特征在于：所述反应的温度为
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30~
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10℃。6.根据权利要求1所述的六氟磷酸盐的合成方法，其特征在于：所述合成方法还包括在反应结束后，控制体系的温度
‑
50...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梦薇，卢嘉春，李思洋，余荣彬，刘鑫，
申请(专利权)人：张家港博威新能源材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：