[发明专利]一种二氟磷酸钠的制备方法

说明书

本发明属于钠离子电池电解液技术领域，具体涉及一种二氟磷酸钠的制备方法。本发明二氟磷酸钠的制备方法包括以下步骤：将含氧钠盐和PFsubgt;5/subgt;在超临界二氧化碳流体中反应，生成的NaF不溶于超临界二氧化碳流体，二氟磷酸钠溶于超临界二氧化碳流体，反应后得到含二氟磷酸钠的超临界二氧化碳流体，再经分离得到二氟磷酸钠。本发明采用超临界二氧化碳(SCOsubgt;2/subgt;)为溶剂，在SCOsubgt;2/subgt;中，含氧钠盐的溶解性大幅提升，增大了PFsubgt;5/subgt;与含氧钠盐的接触面积，提高了反应效率，整个步骤简单，反应易控，且产率高；反应制备的二氟磷酸钠再通过SCOsubgt;2/subgt;的萃取、分离，过程纯净无污染，产品纯度高。

技术领域

本发明属于钠离子电池电解液技术领域，具体涉及一种二氟磷酸钠的制备方法。

背景技术

钠离子电池，由于具有原料资源丰富以及成本低廉的明显优势，已经成为下一代储能系统被大规模应用，例如应用于智能电网和低速电力车辆。钠离子电池的关键组成部分之一是稳定的电解液溶液，其含有一种或多种化学添加剂，它们可以限制电化学阻抗的增长，降低存储过程中的自放电率，延长电池寿命。开发新的电解质添加剂将支持改进钠离子电池的能量密度、成本和寿命，是提升钠电池性能的重要研究方向。

常见的电解液添加剂主要包括环状碳酸酯、有机硫酸盐和磺酸盐、Lewis加合物、烷基取代的亚磷酸酯和磷酸盐。二氟磷酸钠，分子式NaPO₂F₂，白色粉末状固体，应用于钠离子电池领域，作为电解液添加剂可降低阻抗，提高电池的循环性能和高温存储性能。然而由于目前主流研究为锂离子电池，与之对应的电解液添加剂为二氟磷酸锂，目前已有众多二氟磷酸锂相关专利报道，如中国发明专利CN112537763A和CN103052592B均公开了二氟磷酸锂的制备方法；而针对钠盐目前却鲜有专题研究，主要原因在于磷酸钠溶解性与反应活性区别于磷酸锂，无法达到专利报道的相关产率，这也是磷酸钠盐与磷酸锂盐性质相似，但为无法找到商业供应商的原因所在。

目前，研究制备二氟磷酸盐的方法主要分为两类，一类是固相法：是指将氟化钠和五氧化二磷固体混合在密封管中加热的制备方法，但采用这种方法制备的二氟磷酸钠产率仅有10-20％，且能耗高，反应不易控制；一类是直接反应法：是指采用二氟磷酸与碳酸钠直接反应制取二氟磷酸钠，但这种方法存在二氟磷酸不稳定、毒性强、价格昂贵且难以获得高纯度的原料等缺点，不利于工业化生产。

综上所述，目前二氟磷酸钠的制备技术尚未成熟，制备过程仍存在许多问题，无法实施产业化推广。因此，亟待开发一种工艺简单、反应高效、产品纯度高的二氟磷酸钠的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氟磷酸钠的制备方法，以解决现有技术制备二氟磷酸钠存在的反应不易控制、产率低、纯度低的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种二氟磷酸钠的制备方法，包括以下步骤：将含氧钠盐和PF₅在超临界二氧化碳流体中反应，生成的NaF不溶于超临界二氧化碳流体，二氟磷酸钠溶于超临界二氧化碳流体，反应后得到含二氟磷酸钠的超临界二氧化碳流体，再经分离得到二氟磷酸钠。

本发明针对上述目的进了深入研究，结果发现，含氧钠盐在有机溶剂特别是酯类溶剂中溶解性差，造成气固液三相混合导致二氟磷酸钠产率低，反应时间长，原料浪费且能耗高；为了提高含氧钠盐的溶解性，本发明采用超临界二氧化碳(SCO₂)为溶剂，在SCO₂中，含氧钠盐的溶解性大幅提升，通入PF₅反应，增大了PF₅与含氧钠盐的接触面积，提高了反应效率，本发明采用SCO₂替代反应溶剂，步骤简单，反应易控，且产率高；本发明反应制备的二氟磷酸钠再通过SCO₂的萃取、分离，过程纯净无污染，产品纯度高。