一种六氟磷酸锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，其包括如下步骤：（1）将五氯化磷与第一非质子有机胺混合，形成能够溶解于第一非质子有机胺中的五氯化磷有机胺配合物，得到五氯化磷有机胺配合物的混合物；然后向五氯化磷有机胺配合物的混合物中加入有机胺氟化剂，与五氯化磷有机胺配合物进行氟氯取代反应，生成五氟化磷有机胺配合物；（2）将氟化锂分散在第二非质子有机胺中，制成氟化锂混合物；（3）将五氟化磷有机胺配合物与氟化锂混合物混合，反应生成六氟磷酸锂配合物，分离，制成六氟磷酸锂；该方法操作简单，安全环保，且反应过程可控、成本低，收率以及纯度较为理想，适于工业化应用。适于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种六氟磷酸锂的制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池领域，尤其涉及锂电池用电解液，具体涉及一种六氟磷酸锂的制备方法。

技术介绍

[0002]六氟磷酸锂(LiPF6)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％，与LiBF4、LiAsF6、LiClO4等电解质相比，在有机溶剂中的溶解度、电导率、安全性和环保性方面最具优势，成为目前应用范围最广的锂盐电解质。
[0003]六氟磷酸锂的制备方法目前主要有两种方法：
[0004](1)湿法，该方法是将锂盐溶于无水氢氟酸中形成LiF
·
HF溶液，然后通入PF5气体进行反应生产六氟磷酸锂结晶。经分离，干燥得到产品。工艺流程如下：该方法是将LiF用无水HF处理，形成多孔LiF，然后通入PF5气体进行反应，从而得到产品；
[0005](2)溶剂法，该方法是使锂盐与氟磷酸的碱金属盐、铵盐或有机胺盐在有机溶剂中反应，结晶，从而制取六氟磷酸锂产品；
[0006]然而此些方法，或多或少地存在着如下一些问题：固液氟化反应不均；存在着纯气相反应，给反应安全性带来较大隐患；制备过程较为复杂，不利于精简工艺等。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的制备六氟磷酸锂的方法，该方法操作简单，安全环保，且反应过程可控、成本低，收率以及纯度较为理想，适于工业化应用。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种六氟磷酸锂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0010](1)将五氯化磷与第一非质子有机胺混合，形成能够溶解于第一非质子有机胺中的五氯化磷有机胺配合物，得到五氯化磷有机胺配合物的混合物；
[0011]然后向五氯化磷有机胺配合物的混合物中加入有机胺氟化剂，与五氯化磷有机胺配合物进行氟氯取代反应，生成五氟化磷有机胺配合物；
[0012](2)将氟化锂分散在第二非质子有机胺中，制成氟化锂混合物；
[0013](3)将五氟化磷有机胺配合物与氟化锂混合物混合，反应生成六氟磷酸锂配合物，分离，制成六氟磷酸锂。
[0014]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(1)中，所述第一非质子有机胺为碳原子数为3
‑
10的非质子型叔胺。
[0015]根据本专利技术的一些优选且具体的方面，步骤(1)中，所述第一非质子有机胺为三乙胺和/或N,N,N',N'
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四甲基乙二胺。
[0016]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(1)中，所述有机胺氟化剂为非质子型叔胺与氟化氢合成的盐。
[0017]根据本专利技术的一些优选且具体的方面，步骤(1)中，所述有机胺氟化剂为三乙胺氟化氢盐和/或N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺氟化氢盐，所述三乙胺氟化氢盐的结构式为：
[0018][0019]n为3～5；
[0020]所述N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺氟化氢盐的结构式为：
[0021]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(1)中，以质量百分含量计，所述五氯化磷有机胺配合物的混合物中，所述五氯化磷的质量百分比含量为10％
‑
50％。
[0022]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(1)中，所述氟氯取代反应在
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10～10℃下进行。
[0023]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中的第二非质子有机胺可以同步骤(1)中的第一非质子有机胺，也即两者优选可以采用相同的非质子有机胺。
[0024]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，所述步骤(2)的具体实施方式为：将氟化锂在分散剂的作用下分散于第二非质子有机胺中，制成氟化锂混合物，所述分散剂包括分子量为400
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1000的聚乙二醇(PEG)，以质量百分含量计，所述分散剂的添加量为氟化锂的添加量的0.1％
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5％。
[0025]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，将氟化锂进行研磨，制成粉末状的氟化锂，然后与分散剂、第二非质子有机胺混合，制成氟化锂混合物。
[0026]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，氟化锂采用无水氟化锂。
[0027]根据本专利技术的一些优选且具体的方面，所述分散剂为聚乙二醇400或聚乙二醇800。
[0028]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(3)中，所述反应在5～10℃下进行。进一步地，步骤(3)中，所述反应在8～10℃下进行。根据本专利技术的一个具体方面，步骤(3)中，所述反应在10℃下进行。
[0029]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(3)中，所述分离包括依次进行的过滤、浓缩、结晶和干燥；其中，所述结晶采用的溶剂为烷基碳酸酯类溶剂和/或烷基醚类溶剂，所述烷基碳酸酯类溶剂为选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种的组合，所述烷基醚类溶剂为1,2
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二甲氧基乙烷(DME)和/或乙醚(Et2O)。
[0030]根据本专利技术的一个优选方面，所述结晶采用的溶剂为1,2
‑
二甲氧基乙烷(DME)。
[0031]根据本专利技术的一些优选方面，所述烷基碳酸酯类溶剂和/或烷基醚类溶剂的水分含量分别均小于10ppm，且纯度大于99.95％。
[0032]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)分别在保护气体存在下进行，所述保护气体包括氮气、氩气等。
[0033]根据本专利技术，步骤(3)中，制成的六氟磷酸锂的纯度为99.95％以上，水分小于20ppm，游离酸小于10ppm。
[0034]根据本专利技术的一些优选且具体的方面，所述六氟磷酸锂的制备方法包括如下步骤：
[0035]在保护气体保护下，将五氯化磷与第一非质子有机胺混合，溶解完全后，在
‑
10～0℃下滴加有机胺氟化剂，滴加完成后，1
‑
10℃保温反应，过滤除去盐酸盐，得到五氟化磷有机胺配合物的混合物；
[0036]在保护气体保护下，将无水氟化锂在球磨机中进行研磨，制成粉末状的无水氟化锂，然后将该无水氟化锂与分散剂和第二非质子有机胺混合，制成氟化锂混合物；
[0037]在保护气体保护下，在5
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10℃下将五氟化磷有机胺配合物的混合物加入氟化锂混合物中，8
‑
10℃保温反应，生成溶解于非质子有机胺的六氟磷酸锂有机胺配合物，过滤除去未反应的氟化锂，滤液浓缩，得到六氟磷酸锂粗品，向该六氟磷酸锂粗品加入重结晶采用的溶剂，经过滤、浓缩，结晶，干燥，制成六氟磷酸锂。
[0038]本专利技术中，六氟磷酸锂粗品中含有的六氟磷酸锂有机胺配合物可以结合不同数量的非质子有机胺，同时较为不稳定，在减压浓缩条件下可以分离形成本专利技术的六氟磷酸锂。
[0039]根据本专利技术的一些优选方面，所述干燥在20
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30℃、在真空度为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将五氯化磷与第一非质子有机胺混合，形成能够溶解于第一非质子有机胺中的五氯化磷有机胺配合物，得到五氯化磷有机胺配合物的混合物；然后向五氯化磷有机胺配合物的混合物中加入有机胺氟化剂，与五氯化磷有机胺配合物进行氟氯取代反应，生成五氟化磷有机胺配合物；(2)将氟化锂分散在第二非质子有机胺中，制成氟化锂混合物；(3)将五氟化磷有机胺配合物与氟化锂混合物混合，反应生成六氟磷酸锂配合物，分离，制成六氟磷酸锂。2.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一非质子有机胺为碳原子数为3
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10的非质子型叔胺。3.根据权利要求2所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一非质子有机胺为三乙胺和/或N,N,N',N'
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四甲基乙二胺。4.根据权利要求1或2所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机胺氟化剂为非质子型叔胺与氟化氢合成的盐。5.根据权利要求4所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机胺氟化剂为三乙胺氟化氢盐和/或N,N,N',N'
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四甲基乙二胺氟化氢盐，所述三乙胺氟化氢盐的结构式为：n为3～5；所述N,N,N',N'
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四甲基乙二胺氟化氢盐的结构式为：6.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪许诚，王小龙，
申请(专利权)人：苏州华一新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：