一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法技术

本发明专利技术涉及六氟磷酸钠制备领域，具体涉及一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法。本发明专利技术用于NaF和PF5反应合成NaPF6的介质，使用惰性的、无腐蚀性、无毒液体介质全卤有机化合物，而不是常规制备方法使用的液体介质无水HF。因此，消除了纯化过程如真空蒸馏从产物中除去HF的步骤，保证了六氟磷酸钠中HF的含量低于10ppm，提高了六氟磷酸钠应用于电解液中的品质，以及在电池中的应用效果。以及在电池中的应用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法


[0001]本专利技术涉及六氟磷酸钠制备领域，具体涉及一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池的能量密度比锂离子电池低，但是安全性、工作温度、循环周期和经济性都明显优于锂离子电池。更重要的是，钠离子电池生产过程不需要用到贵金属，降低电池成本的同时，极大的减少了对稀缺资源的依赖。在小型或微型电动车这类别对续航需求不太大的车型上，钠离子电池的应用更为合适。
[0003]六氟磷酸钠（NaPF6）作为钠电池电解液中最重要的钠盐，其制备方法和品质要求也在不断进步与提高。目前，国内外六氟磷酸钠制备方法主要参照六氟磷酸锂，采用HF溶剂法，该工艺最大不足是HF易残留在产品中，六氟磷酸钠中HF含量一般在50ppm左右，很难达到将产品中的HF含量降至10ppm以下的水平。由于残留的HF会腐蚀电池材料，从而影响电池电性能。此外，该工艺对设备的防腐措施和材质要求以及生产的安全措施要求均比较高，且该工艺为深冷工艺，能耗大，投资额也很高。
[0004]申请公布号为CN 114751431 A的中国专利技术专利公开了一种钠电池用钠盐的制备方法，方法中将将五氟化磷气体通入聚乙烯醇改性的多孔氟化钠和氟化氢液体的混合物中，反应、析晶、过滤、干燥，制得六氟磷酸钠。该方案需要添加氟化氢，而氟化氢具有毒性和腐蚀性，且后续需要除去。
[0005]申请公布号为CN 108946769 A的中国专利技术专利公开了六氟磷酸钠制备方法，方法中将五氟化磷气体通入到已投加有氟化钠和氟化氢液体的反应釜中进行反应，得到六氟磷酸钠溶液，在搅拌条件下实现晶析、干燥，制备六氟磷酸钠。该方案也需要添加氟化氢，而氟化氢具有毒性和腐蚀性，且后续需要除去。
[0006]申请公布号为CN 114772614 A的中国专利技术专利公开了一种高纯度六氟磷酸钠的低温合成方法，方法中将氟化钠溶于氟利昂的有机溶剂溶液中，向溶液中通入五氟化磷气体，低温真空反应，蒸发氟利昂及有机溶剂，即得六氟磷酸钠。该方案采用的氟利昂为二氯二氟甲烷与二氟一氯甲烷的混合物，考虑到其对臭氧层的破坏，使用受限，且该方案需要在
‑
50～10℃的环境下反应。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法，该方法操作简单，安全环保，且反应过程可控、成本低，收率及纯度高，易于实现工业化生产，具体制备过程如下：一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法，具体步骤如下：（1）将2.0
‑
8.0g高纯NaF固体粉末装入到洁净厚壁不锈钢反应器中，再将10
‑
30mL全卤有机化合物加入反应器中，使NaF悬浮在全卤有机化合物中；所述全卤有机化合物选自
非环状全氟化碳、全氟烯烃或全氟烯烃醚中的任意一种或几种；（2）然后将反应器密封在手套箱中，并连接到由真空管路、高压指示器和高压PF5气瓶组成的系统，将PF5气体引入反应器，使其接触在全卤有机化合物中的NaF，工艺温度为20
‑
80℃，反应生成NaPF6；（3）通过循环吹扫，然后施加真空，从反应器中除去过量的PF5气体；再将反应器转移到氮气手套箱中，在干燥的惰性环境中打开，回收并过滤在反应器中的物料；（4）在手套箱中用氮气干燥过滤后的剩余物，氮气干燥，并以固体形式回收未反应的NaF和形成的NaPF6的混合物；使用NaPF6的良溶剂从得到的混合物中回收NaPF6，过滤，得到液体六氟磷酸钠。
[0008]所述步骤（1）中高纯NaF固体纯度为99.98%及以上，硅含量小于5ppm，硅含量以SiO2计。
[0009]所述步骤（2）中PF5纯度为99.95%及以上。
[0010]所述步骤（4）中NaPF6的良溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种。
[0011]所述步骤（6）中液体六氟磷酸钠中六氟磷酸钠质量分数为30.0
‑
32.0 %，水分≤ 20ppm，游离酸（以 HF 计）≤10ppm。
[0012]所述步骤（1）中非环状全氟化碳为C6F
14
或C9F
20
。
[0013]所述步骤（1）中全氟烯烃为C3F6或C6F6。
[0014]所述步骤（2）中压力控制在PF5通入的压力控制在0.7
‑
1.2Mpa，搅拌时间1
‑
5h。
[0015]所述步骤（4）中氮气干燥温度为90
‑
100℃。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术用于NaF和PF5反应合成NaPF6的介质，使用惰性的、无腐蚀性无毒液体介质全卤有机化合物，而不是常规制备方法使用的液体介质无水HF。因此，消除了纯化过程如真空蒸馏从产物中除去HF的步骤，保证了六氟磷酸钠中HF的含量低于10ppm，提高了六氟磷酸钠应用于电解液中的品质，以及在电池中的应用效果。
具体实施方式
[0017]以下实施例进一步阐释本专利技术的技术方案，但不作为对本专利技术保护范围的限制。
[0018]实施例1（1）将2g的高纯NaF固体粉末装入到洁净厚壁不锈钢反应器中，将10mL全氟萘烷加入反应器中，使NaF悬浮于全氟萘烷溶液中；（2）然后将反应器密封在手套箱中，并连接到由真空管路、高压指示器和高压PF5气瓶组成的系统，将PF5气体引入反应器，保持压力为0.7MPa，使其接触在全氟萘烷中的NaF，工艺温度为20℃，搅拌时间1h，反应生成NaPF6。
[0019]（3）通过循环吹扫，然后施加真空，从反应器中除去过量的PF5气体。然后将反应器转移到氮气手套箱中，在干燥的惰性环境中打开，回收并过滤在反应器中的物料。
[0020]（4）在手套箱中用氮气干燥过滤后的剩余物，氮气干燥温度为90℃，并以固体形式回收未反应的NaF和形成的NaPF6的混合物。使用碳酸二甲酯溶剂从NaPF6和未反应的NaF的混合物中回收NaPF6，过滤，得到液体六氟磷酸钠1#。
[0021]步骤（1）中高纯NaF固体纯度为99.98%及以上，硅含量小于5ppm，硅含量以SiO2计。
[0022]步骤（2）中PF5纯度为99.95%及以上。
[0023]实施例2（1）将4g的高纯NaF固体粉末装入到洁净厚壁不锈钢反应器中，将15mL六氟苯加入反应器中，使NaF悬浮于六氟苯（C6F6）溶液中；（2）然后将反应器密封在手套箱中，并连接到由真空管路、高压指示器和高压PF5气瓶组成的系统，将PF5气体引入反应器，保持压力为1.0MPa，使其接触在六氟苯中的NaF，工艺温度为50℃，搅拌时间3h，反应生成NaPF6。
[0024]（3）通过循环吹扫，然后施加真空，从反应器中除去过量的PF5气体。然后将反应器转移到氮气手套箱中，在干燥的惰性环境中打开，回收并过滤在反应器中的物料。
[0025]（4）在手套箱中用氮气干燥过滤后的剩余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）将2.0
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8.0g高纯NaF固体粉末装入到反应器中，再将10
‑
30mL全卤有机化合物加入反应器中，使NaF悬浮在全卤有机化合物中；所述全卤有机化合物选自非环状全氟化碳、全氟烯烃或全氟烯烃醚中的任意一种或几种；（2）然后将反应器密封在手套箱中，并连接到由真空管路、高压指示器和高压PF5气瓶组成的系统，将PF5气体引入反应器，使其接触在全卤有机化合物中的NaF，工艺温度为20
‑
80℃，反应生成NaPF6；（3）通过循环吹扫，然后施加真空，从反应器中除去过量的PF5气体；再将反应器转移到氮气手套箱中，在干燥的惰性环境中打开，回收并过滤在反应器中的物料；（4）在手套箱中用氮气干燥过滤后的剩余物，氮气干燥，并以固体形式回收未反应的NaF和形成的NaPF6的混合物；使用NaPF6的良溶剂从得到的混合物中回收NaPF6，过滤，得到液体六氟磷酸钠。2.如权利要求1所述的一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法，其特征在于：所述步骤（1）中高纯NaF固体纯度为99.98%及以上，硅含量小于5ppm，硅含量以SiO2计。3.如权利要求1所述的一种在全卤有机化合物中制备六氟磷酸钠的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅娟，郭志毅，张光新，胡京明，严春杰，
申请(专利权)人：浙江时光新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：