一种液态六氟磷酸锂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种液态六氟磷酸锂的制备方法，包括以下步骤：(1)将氟化氢和多聚磷酸泵入六氟磷酸合成釜，反应生成六氟磷酸和水；(2)将步骤(1)得到的混合液泵入混酸釜，同时泵入发烟硫酸脱除混合液中的水；(3)反应完成后将混酸釜中物料泵入发气塔中，加热将六氟磷酸分解成气态五氟化磷和氟化氢；发气塔中的气相经冷凝后进入精馏塔中，经过精馏得到五氟化磷；(4)在六氟磷酸锂合成釜内将氟化锂分散在碳酸酯溶剂中，然后将步骤(3)得到的五氟化磷通入六氟磷酸锂合成釜与氟化锂反应，反应生成的六氟磷酸锂溶于碳酸酯溶剂中，得到液态六氟磷酸锂。本发明专利技术到的是直接可用于电解液配置的电子级液态六氟磷酸锂，省去了结晶干燥等工序。省去了结晶干燥等工序。省去了结晶干燥等工序。

【技术实现步骤摘要】
一种液态六氟磷酸锂的制备方法


[0001]本专利技术涉及电解液
，具体涉及一种液态六氟磷酸锂的制备方法。

技术介绍

[0002]六氟磷酸锂(LiPF6)被公认为当前锂离子电池中首选的电解质材料，具有良好的离子电导率和电化学稳定性。目前，由于制备六氟磷酸锂的生产环节多、工艺复杂、设备要求较高，导致其生产成本居高不下。
[0003]中国专利CN1850592A公开了一种制备六氟磷酸锂的方法，该方法包括将五氯化磷升华提纯，将无水氟化氢精馏提纯，然后将精制后的五氯化磷与无水氟化氢溶液反应制得五氟化磷和氯化氢混合气体，再将五氟化磷和氯化氢混合气体导入氟化锂的无水氟化氢溶液中，经反应、结晶、分离、干燥制得纯净的六氟磷酸锂产品。
[0004]中国专利CN101353161A中公开了一种制备五氟化磷气体及采用该气体制备六氟磷酸锂的方法，其中，通过在醚、乙腈、碳酸酯或乙酸乙酯等溶剂的存在下使得五氯化磷与无水氟化氢反应，制备五氟化磷；另外，通过将固体氟化锂与五氟化磷气体进行接触反应，制备六氟磷酸锂。
[0005]中国专利CN 113353958A公开了一种六氟磷酸盐的清洁生产工艺，所述工艺包含以下步骤：(1)将五氯化磷与无水氢氟酸或者氟化氢气体进行反应，制备五氟化磷，将反应后所得气体混合物通过氟化锂进行吸附，解吸后得到纯化后的五氟化磷气体；未被吸附的氯化氢和氟化氢气体再通过变温变压进行吸附分离后，分别得到氯化氢气体和氟化氢气体；(2)六氟磷酸盐的制备：将所得纯化后的五氟化磷与锂源或钠源反应制备得到六氟磷酸盐；(3)将步骤(1)分离所得的氟化氢作为原料引入五氟化磷的制备步骤中回用。
[0006]上述方法的缺点在于反应过程中产生的氯化氢沸点与五氟化磷相近，无法将氯化氢除去，故此法产生的五氟化磷只能生产固体六氟磷酸锂，且产品六氟磷酸锂中易残留氟化氢、氢氧化物、氟化锂和金属离子等杂质，产品纯度低，必须进行进一步的纯化，增加了成本。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种液态六氟磷酸锂的制备方法，直接生成可用于电解液配置的电子级液态六氟磷酸锂，省去结晶干燥等工序。
[0008]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：
[0009]本专利技术公开了一种液态六氟磷酸锂的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将氟化氢(HF)和多聚磷酸(PPA)泵入六氟磷酸合成釜，反应生成六氟磷酸(HPF6)和水；
[0011](2)将步骤(1)得到的混合液泵入混酸釜，同时泵入发烟硫酸脱除混合液中的水；
[0012](3)反应完成后将混酸釜中物料泵入发气塔中，加热将六氟磷酸(HPF6)分解成气态五氟化磷(PF5)和氟化氢(HF)；发气塔中的气相经冷凝后进入精馏塔中，经过精馏得到五
氟化磷(PF5)；
[0013](4)在六氟磷酸锂合成釜内将氟化锂(LiF)分散在碳酸酯溶剂中，然后将步骤(3)得到的五氟化磷(PF5)通入六氟磷酸锂合成釜与氟化锂(LiF)反应，反应生成的六氟磷酸锂(LiPF6)溶于碳酸酯溶剂中，经浓缩，得到液态六氟磷酸锂(LiPF6)。
[0014]作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，控制反应温度为0℃
‑
30℃。
[0015]作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，发烟硫酸用量为六氟磷酸摩尔量的100％
‑
130％。
[0016]作为优选的技术方案，所述步骤(2)中，控制反应温度为10℃
‑
40℃。
[0017]作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，加热温度为110℃
‑
170℃。
[0018]作为优选的技术方案，所述步骤(4)中，碳酸酯溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯中的至少一种。
[0019]作为优选的技术方案，所述步骤(4)中，控制反应温度为20℃
‑
50℃。
[0020]作为优选的技术方案，所述步骤(4)中，液态六氟磷酸锂浓缩至六氟磷酸锂质量浓度为20％
‑
60％。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术首先利用多聚磷酸、无水氟化氢和发烟硫酸制备五氟化磷，然后五氟化磷气体在碳酸酯溶剂中与氟化锂直接制备液态六氟磷酸锂，碳酸酯溶剂是配制电解液通用溶剂，六氟磷酸锂在碳酸酯溶剂中有较高的溶解度，五氟化磷与碳酸酯溶剂不发生反应，因此得到的是直接可用于电解液配置的电子级液态六氟磷酸锂，省去了结晶干燥等工序。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。
[0025]1、六氟磷酸合成工序
[0026]先将来自缓冲储罐的无水氟化氢(HF)和多聚磷酸(PPA)通过计量泵泵入六氟磷酸合成釜，开启搅拌，无水氟化氢过量，摩尔比为14:1。投料结束后通过六氟磷酸合成釜夹套低温导热油控制温度保持15℃，微正压下保持搅拌进行反应，反应时间约为4h，反应后生成六氟磷酸(HPF6)和水。
[0027]将生成的六氟磷酸、水和过量的氟化氢泵入混酸釜中，然后将发烟硫酸通过计量泵泵入混酸釜中，通过混酸釜夹套低温导热油控制反应温度为30
‑
40℃，反应时间约为4h，发烟硫酸与水发应生成硫酸，除去水分。为完全除去水分，反应过程中发烟硫酸过量10％。
[0028]2、五氟化磷合成工序
[0029]反应完成后将混酸釜中物料缓慢泵入发气塔中，发气塔设置加热盘管通过高温导热油控制反应温度为120℃，在此温度下六氟磷酸加热完全分解成气态五氟化磷(PF5)和氟化氢(HF)，发气塔中气相(PF5、HF、SO3)经二级冷凝器(低温导热油，冷凝温度
‑
10℃，效率70％)后回收物料返回六氟磷酸合成釜重复利用，其余不凝气(PF5、HF、SO3)进入洗涤塔中。
发气塔中液相硫酸及未参与反应的多聚磷酸杂质从发气塔底部泵入废硫酸处理釜。
[0030]3、五氟化磷精制工序
[0031]气相PF5和未冷凝的HF、SO3通入洗涤塔中，洗涤塔以无水氟化氢为吸收液，可有效吸收SO3，洗涤塔设置盘管通过低温导热油控制温度为
‑
15℃，洗涤冷却后液相HF、SO3回收物料至冷凝收集罐(低温导热油，冷凝却效率80％)。再将洗涤后含有少量HF杂质的PF5气体通过深冷(冷凝介质为乙醇，冷凝温度
‑
40℃，冷凝效率为90％)，冷凝液至缓冲罐，不凝气再通入精馏塔中，在
‑
80℃下精馏制得99.95％以上的PF5。冷凝收集罐中收集的HF、SO3回收物料回用于六氟磷酸合成釜中。
[0032]4、液态六氟磷酸锂合成工序
[0033]将碳酸二甲酯(DMC)或碳酸甲乙酯(EMC)泵入六氟磷酸锂合成釜中，通过六氟磷酸锂合成釜夹套低温导热油控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将氟化氢和多聚磷酸泵入六氟磷酸合成釜，反应生成六氟磷酸和水；(2)将步骤(1)得到的混合液泵入混酸釜，同时泵入发烟硫酸脱除混合液中的水；(3)反应完成后将混酸釜中物料泵入发气塔中，加热将六氟磷酸分解成气态五氟化磷和氟化氢；发气塔中的气相经冷凝后进入精馏塔中，经过精馏得到五氟化磷；(4)在六氟磷酸锂合成釜内将氟化锂分散在碳酸酯溶剂中，然后将步骤(3)得到的五氟化磷通入六氟磷酸锂合成釜与氟化锂反应，反应生成的六氟磷酸锂溶于碳酸酯溶剂中，经浓缩，得到液态六氟磷酸锂。2.根据权利要求1所述的液态六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，控制反应温度为0℃
‑
30℃。3.根据权利要求1所述的液态六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，发烟硫酸用量为六氟磷酸摩尔量的100％

【专利技术属性】
技术研发人员：陈久存，辛民昌，
申请(专利权)人：山东氟能化工材料有限公司，
类型：发明
国别省市：