[发明专利]一种高纯六氟磷酸锂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯六氟磷酸锂的制备方法，包括五氟化磷的制备，高纯氟化锂的制备以及六氟磷酸锂的合成三个步骤，通过精确控制原料纯度、用量以及反应条件，制备出高纯度的五氟化磷和氟化锂，二者在密闭条件下进行反应即可得到高纯六氟磷酸锂。在反应的过程中，通过控制氯气、氟化氢气体相对PCl₃均过量，可以有效提高五氟化磷的产率，降低生产成本；将氟化锂在氮气保护下在电阻炉中加热，促使未反应的硝酸铵完全分解成气体并释放，有利于中间产物氟化锂纯度的提高，进而提高产物的纯度。本发明制备方法简单易控，对生产设备要求低，得到的产物六氟磷酸锂纯度高，是一种优良的锂电池电解质材料，是一种具有广阔前景的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种化合物的制备方法，尤其是涉及一种高纯六氟磷酸锂的制备方法。

背景技术

六氟磷酸锂，其化学式为LiPF₆，室温下的六氟磷酸锂为白色结晶或粉末，潮解性强，易溶于水、还溶于低浓度甲醇、乙醇、丙酮、碳酸酯类等有机溶剂，暴露空气中或加热时分解，释放出PF₅而产生白色烟雾。

锂离子电池是当前常用的电池，具有体积小、电容量大、反复充放电稳定性好的特点，被广泛用于移动电话、手提电脑和其他电子产品中。其中六氟磷酸锂是电解液成分最重要的组成部分，约占到电解液总成本的43％。

使用六氟磷酸锂制造的锂离子电池具有以下优点：1.能在电极上形成适当的SEL膜；2.有较宽广的电化学稳定性；3.能对正极集流体实现有效的钝化，以阻止其溶解；4.在各种废水溶剂中有适当的溶解度和较高的电导率；5.有相对较好的环境友好性。

锂离子电池在充放电时，锂离子会循环在阳极和阴极间移动，其中电解液则起到移动介质的作用。因此，电解液的纯度、稳定性等参数，对于锂离子电池的寿命有着重要的影响，需要对电解液的纯度进行严格控制。目前六氟磷酸锂的生产过程复杂、设备要求较高，生产成本居高不下。

中国专利申请(CN200510115856.4)公开了一种制备六氟磷酸锂的方法，包括将氟化锂与磷源反应，其中，所述氟化锂由碳酸锂和氟化氢反应制得。该方法生产的六氟磷酸锂纯度偏低，严重影响到锂离子电池的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯六氟磷酸锂的制备方法，该方法对设备要求简单，流程简短，产物纯度高、成本低。

本发明制备高纯六氟磷酸锂的方法包括五氟化磷的制备，高纯氟化锂的制备以及六氟磷酸锂的合成。

其中，五氟化磷的制备方法为：将PCl₃充入一密闭容器中并维持温度不高于5℃，从容器底部向其中缓慢的通入干燥的氯气，反应1h后停止通入氯气，继续从容器底部充入干燥的氟化氢气体1h反应得到五氟化磷，其中，氯气、氟化氢气体相对PCl₃均过量。

高纯氟化锂的制备方法为：在高压反应釜中加入适量蒸馏水，然后将液氨、干燥的氟化氢注入高压反应釜内，反应40-60h得到高纯氟化铵溶液，再将分析纯的硝酸锂用热蒸馏水溶解得到硝酸锂溶液，将其缓慢注入到高压反应釜内，生成氟化锂沉淀浆料，过滤，用蒸馏水洗涤3-5次得到高纯氟化锂。

六氟磷酸锂的合成方法为：将高纯氟化锂溶解于氢氟酸中，通入到装有五氟化磷的密闭容器中，控制温度为0-10℃，并将密闭容器置于振动台上振动，反应2-3h，得到高纯六氟磷酸锂。

优选地，在五氟化磷的制备步骤中，PCl₃与氯气的摩尔比为1:1.3，PCl₃与氟化氢气体的摩尔比为1:1.2-1.3。

优选地，在五氟化磷的制备过程在振动条件下进行。

优选地，在高纯氟化锂的制备步骤中，液氨与干燥的氟化氢的摩尔比为1:1。