專利名稱：一種合成六氟磷酸鋰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種六氟磷酸鋰的合成方法，屬于無機(jī)化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
六氟磷酸鋰(LiPF6)用作鋰離子電池電解質(zhì)材料，是制造鋰離子電池的主要原料。 鋰離子電池是目前世界公認(rèn)的理想綠色能源，其體積小、電容量大，已被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、電動自行車、電動工具等便攜式電器的主要電源。近年來，鋰離子電池還應(yīng)用于電動汽車、混合動力汽車等新能源汽車的能源，應(yīng)用前景非常廣闊。目前合成六氟磷酸鋰的方法，一般采用五氟化磷或六氟磷酸與氟化鋰的氟化氫溶液反應(yīng)合成六氟磷酸鋰。發(fā)明專利申請名稱為“用流變相反應(yīng)法合成六氟磷酸鋰”，公開號為CN101962181A，
公開日為2011. 2. 2，公開了一種用二氯六氟磷酸和氟化鋰為原料合成六氟磷酸鋰的方法，包括將二氯六氟磷酸和氯化鋰加入反應(yīng)器中，再加入無水氟化氫制成流變體；然后在電磁攪拌作用下進(jìn)行流變相反應(yīng)得到六氟磷酸鋰微晶和氟化氫的固液混合物；最后經(jīng)蒸餾分離液體氟化氫及用無水乙醇浸泡提純得到六氟磷酸鋰晶體。該方法設(shè)備簡單、反應(yīng)溫和、安全性高，成品六氟磷酸鋰純度大于99.9%，氟化氫用量少且可回收利用， 生產(chǎn)成本低。但該發(fā)明專利申請公開的合成六氟磷酸鋰的方法仍然存在缺陷與不足一是二氯六氟磷酸和氯化鋰的反應(yīng)溫度較低，導(dǎo)致反應(yīng)時間長、反應(yīng)不夠充分；二是氟化鋰的氟化氫溶液濃度較低，導(dǎo)致二氯六氟磷酸和氯化鋰的反應(yīng)效率低，以及六氟磷酸鋰成品產(chǎn)出率低； 三是從六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液中結(jié)晶、提純六氟磷酸鋰的方法復(fù)雜、成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種利用二氯六氟磷酸和氟化鋰為原料，在較高溫度下反應(yīng)合成六氟磷酸鋰的方法，有效提高了二氯六氟磷酸和氟化鋰的反應(yīng)效率，縮短了反應(yīng)時間，顯著提高了六氟磷酸鋰成品的一次產(chǎn)出率，并且簡化了六氟磷酸鋰的結(jié)晶與提純方法流程，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的采用的技術(shù)方案是—種合成六氟磷酸鋰的方法，包括以下步驟A.在惰性氣體保護(hù)下向反應(yīng)器中加入氟化鋰和無水氟化氫，配置成氟化鋰的氫氟酸溶液，其質(zhì)量濃度為20% 40% ；B.向氟化鋰的氫氟酸溶液中加入二氯六氟磷酸，攪拌形成懸濁液；C. 二氯六氟磷酸和氟化鋰發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度為16 60°C，反應(yīng)4 6小時，形成六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液；D.反應(yīng)結(jié)束后，排除未反應(yīng)的氯化氫氣體，并從六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液分離得到六氟磷酸晶體。一種合成六氟磷酸鋰的方法，所述步驟D包括以下步驟Dl.反應(yīng)結(jié)束后，冷卻六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液，析出六氟磷酸鋰結(jié)晶；
D2.將結(jié)晶的六氟磷酸鋰晶體過濾干燥，得到六氟磷酸鋰成品。一種合成六氟磷酸鋰的方法，所述步驟Dl中，六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液冷卻步驟包括先將六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液自然冷卻至室溫，再梯度降溫至0°c。一種合成六氟磷酸鋰的方法，所述反應(yīng)器為釜式反應(yīng)器，所述釜式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)壓強(qiáng)為1 2MPa。一種合成六氟磷酸鋰的方法，二氯六氟磷酸和氟化鋰的摩爾比為1 1。一種合成六氟磷酸鋰的方法，所述步驟D之后，還包括步驟E 分離六氟磷酸鋰后的氫氟酸溶液，得到無水氟化氫，重復(fù)用于步驟A中?，F(xiàn)有技術(shù)的利用二氯六氟磷酸和氟化鋰合成六氟磷酸鋰的方法中，反應(yīng)溫度通常為0 15°C，而本發(fā)明提供了一種在16 60°C的高溫下合成六氟磷酸鋰的方法。16 60°C 的反應(yīng)溫度仍在安全范圍內(nèi)，而較高的反應(yīng)溫度有效提高了反應(yīng)液的濃度和反應(yīng)效率，從而顯著提高了反應(yīng)設(shè)備單位容積的生產(chǎn)效率，簡化了工藝流程，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量及一次成品產(chǎn)出率，本發(fā)明提供的合成方法的一次出產(chǎn)品的產(chǎn)出率提高至85%。高溫反應(yīng)同時還節(jié)省了為維持反應(yīng)所需的低溫所消耗的能量，并顯著縮短了反應(yīng)時間，本發(fā)明提供的方法的反應(yīng)時間由原來的5 10小時縮短為4 6小時，有效提高了生產(chǎn)效率、節(jié)約了生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供的合成六氟磷酸鋰的方法中，配置的氟化鋰的氫氟酸溶液濃度為 20% 40%，屬于高濃度溶液，使反應(yīng)后成品六氟磷酸鋰混合溶液的濃度增高，提高了反應(yīng)效率，以及六氟磷酸鋰成品的一次產(chǎn)出率。二氯六氟磷酸與氟化鋰高溫反應(yīng)生成高溫的六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液，通過自然冷卻，使六氟磷酸鋰晶體結(jié)晶析出，避免了蒸餾分離、乙醇浸泡等步驟，簡化了提純方法，降低了生產(chǎn)成本，且為自然降溫結(jié)晶，產(chǎn)品結(jié)晶均勻，產(chǎn)品純度高。另外，分離的氟化氫母液可回收利用，可進(jìn)一步提高了原料的利用率。本發(fā)明提供的合成反應(yīng)使用的反應(yīng)器為高壓反應(yīng)釜，二氯六氟磷酸與氟化鋰在密封狀態(tài)下反應(yīng)，避免了外界環(huán)境的二次污染，保障了產(chǎn)品質(zhì)量。并且反應(yīng)都是在同一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，使反應(yīng)設(shè)備得到大大簡化，大幅度降低了設(shè)備成本和生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，僅在于說明本發(fā)明而決不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1在一個壓力為IMI^a磁力攪拌反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入52g氟化鋰及122g無水氟化氫，電磁攪拌使之形成氟化鋰的氫氟酸溶液，然后加入438g 二氯六氟磷酸，攪拌形成懸濁液，反應(yīng)釜溫度為25°C。然后將反應(yīng)釜的溫度的逐漸升高至60°C，反應(yīng)4小時；反應(yīng)結(jié)束后使得體系自然冷卻至室溫，然后降溫至0°C，并維持2小時，保證結(jié)晶析出完全；然后排除未參與反應(yīng)的氯化氫氣體，并過濾干燥得到六氟磷酸鋰成品，母液以備回用；最終得到六氟磷酸成品為258. 8g，一次性產(chǎn)出率達(dá)到84. 8%。實(shí)施例2在一個壓力為2ΜΙ^磁力攪拌反應(yīng)釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入26g氟化鋰及20g無水氟化氫和42g母液(實(shí)施例1得到的母液)，電磁攪拌使之形成氟化鋰的氫氟酸溶液，然后加入219g 二氯六氟磷酸，在室溫下攪拌形成懸濁液，反應(yīng)釜溫度為16°C。然后將反應(yīng)釜的溫度的逐漸升高至60°C，反應(yīng)6小時；反應(yīng)結(jié)束后使得體系自然冷卻至室溫，然后降溫至0°C，并維持2小時，保證結(jié)晶析出完全；然后排除未參與反應(yīng)的氯化氫氣體，并過濾干燥得到六氟磷酸鋰成品，母液以備回用。最終得到六氟磷酸成品為U9g，一次性產(chǎn)出率達(dá)到 85%。產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的檢測結(jié)果見表1。表1.六氟磷酸鋰產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的檢測結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種合成六氟磷酸鋰的方法，其特征在于包括以下步驟A.在惰性氣體保護(hù)下向反應(yīng)器中加入氟化鋰和無水氟化氫，配置成氟化鋰的氫氟酸溶液，其質(zhì)量濃度為20% 40% ；B.向氟化鋰的氫氟酸溶液中加入二氯六氟磷酸，攪拌形成懸濁液；C.二氯六氟磷酸和氟化鋰發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度為16 60°C，反應(yīng)時間4 6小時，形成六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液；D.反應(yīng)結(jié)束后，排除未反應(yīng)的氯化氫氣體，并從六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液分離得到六氟磷酸晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述步驟D包括以下步驟 Dl.反應(yīng)結(jié)束后，冷卻六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液，析出六氟磷酸鋰結(jié)晶；D2.將結(jié)晶的六氟磷酸鋰晶體過濾干燥，得到六氟磷酸鋰成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成方法，其特征在于所述步驟Dl中，六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液冷卻步驟包括先將六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液自然冷卻至室溫，再梯度降溫至0°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述反應(yīng)器為釜式反應(yīng)器，所述釜式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)壓強(qiáng)為1 2MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于二氯六氟磷酸和氟化鋰的摩爾比為1 Io
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于所述步驟D之后，還包括步驟E分離六氟磷酸鋰后的氫氟酸溶液，得到無水氟化氫，重復(fù)用于步驟A中。
全文摘要
一種合成六氟磷酸鋰的方法，包括以下步驟A.在惰性氣體保護(hù)下向反應(yīng)器中加入氟化鋰和無水氟化氫，配置成氟化鋰的氫氟酸溶液；B.向氟化鋰的氫氟酸溶液中加入二氯六氟磷酸，攪拌形成懸濁液；C.二氯六氟磷酸和氟化鋰發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)溫度為16～60℃，反應(yīng)4～6小時，形成六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液；D.反應(yīng)結(jié)束后，排除未反應(yīng)的氯化氫氣體，并從六氟磷酸鋰的氫氟酸溶液分離得到六氟磷酸晶體。本發(fā)明提供的二氯六氟磷酸和氟化鋰在較高溫度下反應(yīng)合成六氟磷酸鋰的工藝，有效提高了二氯六氟磷酸和氟化鋰的反應(yīng)效率，縮短了反應(yīng)時間，提高了單位容積的成品產(chǎn)出率，并且簡化了六氟磷酸鋰的結(jié)晶與提純工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C01B25/455GK102275895SQ20111018503
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者劉華華, 尹國平, 徐俊, 晏浩哲, 鄧支華 申請人:湖北省宏源藥業(yè)有限公司