[发明专利]一种六氟磷酸盐溶液的制备方法及其产物和应用

说明书

本发明涉及储能电池领域，尤其涉及一种六氟磷酸盐的制备方法及其应用。制备方法步骤包括以下几步：（1）无机溶剂低温冷却加入反应装置，并分次加入磷酸钠盐，低温保温反应；（2）反应完成后，升温一次蒸馏出无机溶剂，然后二次蒸馏出水；（3）加入有机溶剂溶解固体产物，膜过滤去除不溶物，三次蒸馏有机溶剂，即得。本申请提供了一种新型的六氟磷酸盐的制备方法，该方法能够避免现有的五氟化磷合成法以及六氟磷酸化合物转化法存在的原料纯度要求高，后处理方法复杂，操作繁琐的现象。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种六氟磷酸盐溶液的制备方法及其应用。

背景技术

为了应对储能电池领域的日益增加的电池需求，新型电池的开发愈发紧迫，相对于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池二次电池，新型电池具有能量密度高、自放电率小、循环寿命长等优势，新型电池的这些优点将使之成为新能源储能行业的主要发展方向。

新型电池，主要是锂离子电池、钠离子电池，钠离子电池与锂离子电池相似，而六氟磷酸盐作为钠离子电池中的主要电池添加剂有着良好的市场前景，对此六氟磷酸盐的重点研究是必不可免的。六氟磷酸锂作为锂离子电池的主要电解质，一直是研究的热门。六氟磷酸铵是六氟磷酸盐中比较重要的一种，它可以用来制取其它六氟磷酸盐，也是防龋齿的重要物质。

现有技术对于六氟磷酸盐溶液的制备方法的研究主要集中在五氟化磷与氟化盐合成法、六氟磷酸盐交换法以及六氟磷酸成盐法。例如，中国发明申请CN202210565604提出了用五氧化二磷与氢氟酸反应制备六氟磷酸，再与氢氧化钠或者碳酸钠反应制备六氟磷酸盐；美国发明申请US5993767A报道了用六氟磷酸的吡啶鎓盐与氢氧化锂，烷氧基锂和烷基锂的锂化合物交换，得到六氟磷酸锂；J.Chem.Soc, part 4 ,4408(1963)提出了用无水氢氟酸作为溶剂使溶解的氟化锂与气态五氟化磷反应的方法；日本发明申请JP1997165210提出了氟化锂与五氟化磷在有机非水溶剂中反应得到六氟磷酸锂。

中国发明申请CN103069638B报道了三氯化磷、氯气与氯化锂在非水有机溶剂中反应后，再通入氢氟酸气体反应，通过浓缩脱气得到六氟磷酸锂溶液。

制备六氟磷酸要用到氢氟酸和磷源，磷源来自于五氧化二磷、三氯化磷或者五氯化磷，三者对于加料过程对设备都要求严格；五氟化磷气体难以纯化和制备，而且五氟化磷与氟化盐反应因为是气固两相反应，氟化盐需要超细粉或者多孔，否则就会出现氟化盐表面被六氟磷酸盐溶液包覆，反应不彻底的现象；交换法同时需要高纯的六氟磷酸盐，而如何获取六氟磷酸盐本身就是一个问题，而且往往反应不彻底，难以得到符合电池级的产品。

发明内容

需要解决的问题：

需要解决现有六氟磷酸盐溶液制备方法中，五氟化磷难以获取，反应不彻底、后处理复杂、反应过程控制复杂。通过反应直接得到六氟磷酸盐的溶液，再经过精制纯化后可直接用于电解液的六氟磷酸盐溶液，避免浓缩、结晶、过滤干燥得到六氟磷酸盐固体，再溶解到溶剂里面得到电解液的过程。

本发明关键内容：

为了解决上述问题，本发明提供了一种六氟磷酸盐溶液的制备方法，步骤包括以下几步：

（1）氢氟酸，磷酸和磷酸盐反应得到六氟磷酸盐水溶液；

（2）减压浓缩蒸馏后，加入非水有机溶剂溶解；

（3）溶液通过脱色、除水，过滤后得到六氟磷酸盐溶液。

其中步骤（1）磷酸盐的阴离子为磷酸二氢根，磷酸氢根或者磷酸根，阳离子为钠离子，锂离子或者铵根离子。

作为一种优选的方案，所得六氟磷酸盐溶液的质量浓度范围为15%~50%。

作为一种优选的方案，所述步骤（1）中氢氟酸，磷酸和磷酸盐反应的温度为-10℃~80℃。