[发明专利]六氟磷酸锂的纯化方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种六氟磷酸锂的纯化方法及其专用装置。

背景技术

六氟磷酸锂是外观呈白色粉末状或细小晶粒，易溶于DEC(碳酸二乙酯)、EC(碳酸乙烯酯)等有机溶剂中，化学稳定性较好，与大多数有机和无机物不反应，但又是有毒性的化学试剂，遇水分解变成酸，对肌体组织有腐蚀作用，不能直接接触，必须储存于气密性容器内，使用时必须在绝对湿度＜10ppm的干燥气氛下操作，防止分解。

在过去的10多年中，六氟磷酸锂一直是商品化锂离子电池中使用的最主要的电解质锂盐。六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质锂盐主要有以下优点：(1)它能够在电极上，尤其是碳负极上，形成适当的固体电解质相界面膜；(2)它能够对正极集流体实现有效的钝化，以阻止其溶解；(3)它有较宽广的电化学稳定窗口；(4)它在各种非水溶剂中有适当的溶解度和较高的电导率；(5)它有相对较好的环境友好性。虽然前人对各种结构类型的电解质锂盐进行了广泛的研究，但六氟磷酸锂作为锂离子电池技术中的主导电解质锂盐的地位仍然是无法挑战的。它能够在碳负极上形成适当的固体电解质相界面膜和对Al集流体实现有效钝化是其目前仍然主导着商品化锂离子电池电解质锂盐市场的主要原因。

作为锂离子电池电解质锂盐的六氟磷酸锂，其最重要的质量参数除产品的纯度外，主要是要求产品中含有较少的水和自由酸(以HF计)。一般情况下，其至少具有以下质量指标：

(1)纯度大于99.9％；

(2)H₂O含量小于20ppm；

(3)HF含量小于80ppm。

LiPF₆通常以磷的卤化物和LiF或LiCl为原料，采用无水氟化氢作溶剂进行生产。采用该工艺产品的结晶分离较容易，易于实现工业化，是目前较成熟的LiPF₆生产工艺路线。如CN1339401A和CN1850592A都披露了，采用无水氟化氢、五卤化磷、卤化锂为原料制备六氟磷酸锂的生产工艺。CN1317445中则披露了，以五氟化磷和LiF为原料，以氟化氢为溶剂制备六氟磷酸锂的生产工艺。

但由于LiPF₆生产中使用无水氟化氢作溶剂，LiPF₆与HF易生成LiPF₆*HF复合物，导致LiPF₆粗产品中通常都含有一定量的氟化氢。此外，由于生产LiPF₆的原料中通常都含有微量的氧化物，在LiPF₆的生产过程中会与氟化氢反应生成水，而且无水氟化氢溶剂中通常也含有微量的水。因此，采用无水氟化氢生产LiPF₆的生产工艺中，最终获得的LiPF₆粗产品中含有一定量的水和氟化氢是不可避免的。因此，如何脱除LiPF₆粗产品中的水和氟化氢，使其符合锂离子电池工业的要求，是LiPF₆生产中最关键的步骤之一。但LiPF₆极易水解，而且热稳定性较差，这使LiPF₆的纯化变得非常困难。