CN116239129A - 一种高效制备六氟磷酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效制备六氟磷酸锂的方法，所述高效制备六氟磷酸锂的方法的制备方法具体步骤如下：步骤一：生产备料；步骤二：反应合成；步骤三：结晶；步骤四：对LiPF6一次品依次进行破碎、干燥、筛分得到高纯度LiPF6产品，本发明一种高效制备六氟磷酸锂的方法，该反应由于液相无水氢氟酸可带走大量热量，反应可在100～200℃温度下高效反应，该工艺具有原料来源广泛、易获取，反应过程易控制，反应时间短，原料转化率高，产品纯度高、杂质含量低。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效制备六氟磷酸锂的方法，属于六氟磷酸锂制备技术领域。
背景技术
锂离子电池具有循环寿命长、无污染、循环效率高等优点，已经在小型移动电源、电动车、电动汽车等领域广泛使用。锂离子电池中应用最广泛的锂离子电池电解质是六氟磷酸锂(LiPF6)，该物质具有在电解液中易于解离、提高电解液电导率、合成工艺筒单等一系列优点，可在电极材料表面形成SEI膜，抑制集流体腐蚀。虽然其热稳定性差，受热易分解。但是，与其他新型电解质锂盐相比，如二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂等，六氟磷酸锂的综合性能仍为最优。目前，LiPF6仍然在锂离子电池电解质中占有主要地位。LiPF6现有的合成工艺有
以下四种：气相固相反应法、有机溶剂络合物法和离子交换法。
LiPF6对水非常敏感，在潮湿的空气中或者接触到水分时会立刻分解，生成五氟化磷和氟化锂等物质，进而降低产品纯度，所以，该产品通常在氮气或者真空条件下进行保存。LiPF6的热稳定性较差，在高温下容易发生分解，生成氟化锂和五氟化磷。在有机溶剂中的溶解度较高，易溶于有机溶剂；由于LiPF6遇水或者接触到潮湿空气容易发生水解，降低产品纯度，因此，在LiPF6的制备过程中，要求整个反应体系为惰性气氛，以防止LiPF6发生水解；同时，由于反应原料及反应产品具有强腐蚀性，LiPF6整个生产过程对设备的要求较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效制备六氟磷酸锂的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效制备六氟磷酸锂的方法，所述高效制备六氟磷酸锂的方法的制备方法
具体步骤如下：
步骤一：生产备料，
4)原料AHF自AHF量筒经压力输送至无水氟化氢储槽，最后进入并联的AHF量筒；
5)将原料AHF转移至烧杯；
6)原料PCl5经计量后，加入烧瓶中进行投料，将反应气进入PF5缓冲罐，经PF5精密过滤漏斗过滤后进入LiPF6合成***；
步骤二：反应合成，烧杯中LiF溶解液分别进入一组(两台)反应器，与自PF5精密过滤漏斗而来的PF5进入反应器进行合成反应，合成LiPF6，反应尾气经回流第一冷凝器冷却回收AHF后进入反应器，继续进行合成反应，剩余反应尾气经回第二流冷凝器冷却回收AHF，至吸收***，待合成反应完成后反应器合成液进入锥形瓶；
步骤三：结晶，合成液自锥形瓶通过合成液转移至锥形瓶降温进入结晶器，经结晶器降温析出LiPF6晶体，液相为母液，经母液锥形瓶转移至反应器回用，结晶器内排完母液后的物料经升温干燥，进行筛分，筛分后的一次品置于实验室指定地点，细粉粉料返回反应器回用；
步骤四：对LiPF6一次品依次进行破碎、干燥、筛分得到高纯度LiPF6产品。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一中，AHF需要先经过AHF过滤漏斗过滤后进入AHF中转桶。
作为本发明的一种优选技术方案，所述AHF输送至烧杯后与来自母液槽而来的循环母液混合后形成溶解液，原料LiF经计量后至烧杯加料仓加入烧杯，在溶解液中溶解备用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤一种原料PCl5经烧瓶分别进入一组(两台)反应烧杯，与自量筒而来的AHF的进行反应，反应生成PF5、HCl。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中的化学反应方程式如式(1)、(2)所示：
PCl5+5HF→PF5+5HCl (1)
PF5+LiF→LiPF6 (2)。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中的反应尾气包含少量AHF和HCl。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤三中的结晶通过结晶器升温干燥后需要通过氮气置换合格后再进入下一步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种高效制备六氟磷酸锂的方法，该反应由于液相无水氢氟酸可带走大量热量，反应可在100～200℃温度下高效反应，该工艺具有原料来源广泛、易获取，反应过程易控制，反应时间短，原料转化率高，产品纯度高、杂质含量低。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高效制备六氟磷酸锂的方法，所述高效制备六氟磷酸锂的方法的制备方法
具体步骤如下：
步骤一：生产备料，
7)原料AHF自AHF量筒经压力输送至无水氟化氢储槽，最后进入并联的AHF量筒；
8)将原料AHF转移至烧杯；
9)原料PCl5经计量后，加入烧瓶中进行投料，将反应气进入PF5缓冲罐，经PF5精密过滤漏斗过滤后进入LiPF6合成***；
步骤二：反应合成，烧杯中LiF溶解液分别进入一组(两台)反应器，与自PF5精密过滤漏斗而来的PF5进入反应器进行合成反应，合成LiPF6，反应尾气经回流第一冷凝器冷却回收AHF后进入反应器，继续进行合成反应，剩余反应尾气经回第二流冷凝器冷却回收AHF，至吸收***，待合成反应完成后反应器合成液进入锥形瓶；
步骤三：结晶，合成液自锥形瓶通过合成液转移至锥形瓶降温进入结晶器，经结晶器降温析出LiPF6晶体，液相为母液，经母液锥形瓶转移至反应器回用，结晶器内排完母液后的物料经升温干燥，进行筛分，筛分后的一次品置于实验室指定地点，细粉粉料返回反应器回用；
步骤四：对LiPF6一次品依次进行破碎、干燥、筛分得到高纯度LiPF6产品。
进一步地，所述步骤一中，AHF需要先经过AHF过滤漏斗过滤后进入AHF中转桶。
更进一步地，所述AHF输送至烧杯后与来自母液槽而来的循环母液混合后形成溶解液，原料LiF经计量后至烧杯加料仓加入烧杯，在溶解液中溶解备用。
其中，所述步骤一种原料PCl5经烧瓶分别进入一组(两台)反应烧杯，与自量筒而来的AHF的进行反应，反应生成PF5、HCl。
优选地，所述步骤二中的化学反应方程式如式(1)、(2)所示：
PCl5+5HF→PF5+5HCl (1)
PF5+LiF→LiPF6 (2)。
其中，所述步骤二中的反应尾气包含少量AHF和HCl。
因此，所述步骤三中的结晶通过结晶器升温干燥后需要通过氮气置换合格后再进入下一步骤。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于，所述高效制备六氟磷酸锂的方法的制备方法
具体步骤如下：
步骤一：生产备料，
1)原料AHF自AHF量筒经压力输送至无水氟化氢储槽，最后进入并联的AHF量筒；
2)将原料AHF转移至烧杯；
3)原料PCl5经计量后，加入烧瓶中进行投料，将反应气进入PF5缓冲罐，经PF5精密过滤漏斗过滤后进入LiPF6合成***；
步骤二：反应合成，烧杯中LiF溶解液分别进入一组(两台)反应器，与自PF5精密过滤漏斗而来的PF5进入反应器进行合成反应，合成LiPF6，反应尾气经回流第一冷凝器冷却回收AHF后进入反应器，继续进行合成反应，剩余反应尾气经回第二流冷凝器冷却回收AHF，至吸收***，待合成反应完成后反应器合成液进入锥形瓶；
步骤三：结晶，合成液自锥形瓶通过合成液转移至锥形瓶降温进入结晶器，经结晶器降温析出LiPF6晶体，液相为母液，经母液锥形瓶转移至反应器回用，结晶器内排完母液后的物料经升温干燥，进行筛分，筛分后的一次品置于实验室指定地点，细粉粉料返回反应器回用；
步骤四：对LiPF6一次品依次进行破碎、干燥、筛分得到高纯度LiPF6产品。
2.根据权利要求1所述的一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述步骤一中，AHF需要先经过AHF过滤漏斗过滤后进入AHF中转桶。
3.根据权利要求1所述的一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述AHF输送至烧杯后与来自母液槽而来的循环母液混合后形成溶解液，原料LiF经计量后至烧杯加料仓加入烧杯，在溶解液中溶解备用。
4.根据权利要求1所述的一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述步骤一种原料PCl5经烧瓶分别进入一组(两台)反应烧杯，与自量筒而来的AHF的进行反应，反应生成PF5、HCl。
5.根据权利要求1所述的一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述步骤二中的化学反应方程式如式(1)、(2)所示：
PCl5+5HF→PF5+5HCl (1)
PF5+LiF→LiPF6 (2)。
6.根据权利要求1所述的一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述步骤二中的反应尾气包含少量AHF和HCl。
7.根据权利要求1所述的一种高效制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述步骤三中的结晶通过结晶器升温干燥后需要通过氮气置换合格后再进入下一步骤。
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