CN104129773A - 一种六氟磷酸锂干燥方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六氟磷酸锂干燥方法及设备，属于锂离子电池技术领域。该方法包括以下步骤：在惰性气体保护下利用微波辐射干燥六氟磷酸锂，微波频率为915±50MHz，时间为10～60分钟，辐射期间保持温度在30～70℃。本发明采用微波辐射法干燥六氟磷酸锂，主要由于微波干燥不需要热传导，物料自身发热，干燥速度快，接触物料的温度大大低于常规方法，不会造成物料裂变分解现象。相较传统热干燥法，在同等干燥程度下微波辐射干燥可大大缩短干燥时间，减少保护气用量，同时降低产品中游离酸的含量，有效除去夹杂的HF，提高产品质量，更有利于生产操作。

Description

一种六氟磷酸锂干燥方法及设备

技术领域

本发明具体涉及一种六氟磷酸锂干燥方法，以及实施该方法采用的干燥设备，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

六氟磷酸锂是目前锂离子二次电池所应用的重要电解质，而锂离子二次电池是目前公认较为理想的绿色能源，其体积小、电容量大，已被广泛应用。由六氟磷酸锂与有机碳酸酯类溶剂类制备的电解液的性能优劣直接影响到锂离子二次电池的充放电容量、循环寿命以及电池的安全性；由于其吸湿性强，在空气中极易分解，其制备条件要求也就十分苛刻，同样包装及储存环境也有着严格的要求。

合成六氟磷酸锂的方法主要有三种：气固法、离子交换法、溶剂法。目前能够实现大规模工业生产的是无水氢氟酸溶剂法，中国专利（公开号为：CN101723346A，公开日为：2010.06.09）公开了一种合成六氟磷酸锂的方法，包括：①在反应器中加入无水氟化氢，降温至10～20℃，然后在惰性气体保护下将五氯化磷缓慢加入无水氟化氢中，制得六氟磷酸和无水氟化氢的混合物；②将氟化锂溶于无水氟化氢溶液中，形成氟化锂的无水氟化氢溶液；③将氟化锂的无水氟化氢溶液在搅拌下加入六氟磷酸和无水氟化氢混合物中，-20～-40℃下进行反应，经结晶、分离、干燥得到纯净的六氟磷酸锂产品。该方法反应温和，安全性高，所得的六氟磷酸锂产品纯度大于99.9%，且母液能回收利用，成本较低。然而，在该方法中生成的六氟磷酸锂采用传统的热干燥法干燥，即在氮气保护下真空干燥，在一定的温度和真空度下利用氮气带走六氟磷酸锂中的HF及水分。虽然上述热干燥法被普遍采用，但是该方法干燥晶体的时间较长，且存在干燥不彻底等缺陷，产品中的HF不能有效、快速地去除，进而影响产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种六氟磷酸锂干燥方法。

同时，本发明还提供一种实施该方法采用的干燥设备。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种六氟磷酸锂干燥方法，包括以下步骤：在惰性气体保护下利用微波辐射干燥六氟磷酸锂，微波频率为915±50MHz，时间为10～60分钟，辐射期间保持温度在30～70℃。

优选的，所述六氟磷酸锂的料层厚度为10～25mm。

所述的废气为含有HF的气体。

一种六氟磷酸锂干燥设备，包括可封闭箱体及设于箱体内顶部的微波发生器，在箱体上开设有惰性气体进口和废气出口。

进一步的，所述箱体的顶部开设有进料口，在进料口的下方设有用于输送物料的输送带，所述输送带的一端位于进料口的下方，另一端的下方设有用于盛载物料的载料台。所述输送带由驱动电机带动。

进一步的，所述载料台一侧的箱体上设有物料收集仓。

进一步的，所述箱体内设有用于实时监测及调节箱体内温度的温度监测及控制装置。

进一步的，所述惰性气体进口位于箱体侧壁，废气出口位于箱体顶部。废气出口通过管路与废气收集系统连通。

进一步的，在进料口与输送带之间设有用于引导物料向输送带掉落的进料挡板。

进一步的，在输送带输送方向的一端设有用于引导物料向载料台掉落的输送挡板。

更进一步的，所述箱体上设有用于铺平和收刮物料且与载料台配合使用的刮料器。

所述箱体、温度监测及控制装置、驱动电机、微波发生器等设备内部用纳米耐腐材料喷涂。

所述微波发生器的外侧可拆设有用于防止微波扩散的屏蔽网。屏蔽网可以采用铜网材质，可定期更换。

本发明的有益效果：

本发明采用微波辐射法干燥六氟磷酸锂，主要由于微波干燥不需要热传导，物料自身发热，干燥速度快，接触物料的温度大大低于常规方法，不会造成物料裂变分解现象。相较传统热干燥法，在同等干燥程度下微波辐射干燥可大大缩短干燥时间，减少保护气用量，同时降低产品中游离酸的含量，有效除去夹杂的HF，提高产品质量，更有利于生产操作。

本发明的六氟磷酸锂干燥设备包括可封闭箱体及设于箱体内顶部的微波发生器，在箱体上开设有惰性气体进口和废气出口。设备正常工作时，将待干燥六氟磷酸锂呈分散状态放置于可封闭箱体内，打开惰性气体进口和废气出口，从惰性气体进口通入保护气，再打开微波发生器，调节微波频率使微波辐射待干燥六氟磷酸锂，废气夹带着HF从废气出口导出。该设备结构简单，操作便利，适于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1中六氟磷酸锂干燥设备的结构示意图；

图2为本发明实施例2中六氟磷酸锂干燥设备的结构示意图。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

本实施例中六氟磷酸锂的干燥方法包括以下步骤：打开惰性气体进口13和废气出口14，从惰性气体进口13通入氮气进行保护，将待干燥六氟磷酸锂呈分散状态放置于六氟磷酸锂干燥设备的箱体11中，六氟磷酸锂料层的厚度为10mm，打开微波发生器12，调节微波控制器15使微波频率为865MHz，利用温度监测及控制装置16保持箱体11内温度为30℃，微波辐射过程中含HF废气通过废气出口14导出，微波辐射持续时间为60分钟。

本实施例中六氟磷酸锂干燥设备的结构示意图如图1所示，包括可封闭箱体11及设于箱体11内顶部的微波发生器12，在箱体11上开设有惰性气体进口13和废气出口14，废气出口14通过管路与废气收集系统连通，在箱体11内还设有用于调节微波频率的微波控制器15和用于实时监测及调节箱体内温度的温度监测及控制装置16。

设备正常工作时，先从惰性气体进口13通入惰性气体进行保护，再将待干燥六氟磷酸锂呈分散状态放置于封闭箱体11内，打开微波发生器12，通过微波控制器15调节微波频率使微波辐射待干燥六氟磷酸锂，利用温度监测及控制装置16实时监测及调节箱体内温度，废气夹带着HF从废气出口14导出箱体11导入废气收集系统中。

本实施例中干燥后的产品技术指标检测结果为：纯度大于99.95%，游离酸（以HF计）45ppm，水分（卡尔费休法）7ppm，碱金属离子含量（以K、Na计）1ppm，重金属离子含量（以Fe计）1ppm，DMC不溶物含量143ppm。

实施例2

本实施例中六氟磷酸锂的干燥方法包括以下步骤：先打开惰性气体进口3和废气出口4，从惰性气体进口3通入氮气进行保护，再打开进料口7，从进料口7加入待干燥六氟磷酸锂，驱动电机带动输送带8将待干燥六氟磷酸锂传送至沿轴心自转的载料台9上，刮料器13将待干燥六氟磷酸锂均匀地分散在载料台9上，使料层厚度为25mm，打开微波发生器2，利用微波控制器5及温度监测及控制装置6调节微波频率为915MHz，并保持箱体1内温度为70℃，微波辐射过程中含HF废气通过废气出口4导出，微波辐射持续时间为10分钟。

本实施例中六氟磷酸锂干燥设备的结构示意图如图2所示，包括可封闭箱体1及设于箱体1内顶部的微波发生器2，所述箱体1的侧壁开设有惰性气体进口3，顶部开设有废气出口4和进料口7，在进料口7的下方设有用于输送物料的输送带8，输送带8由驱动电机驱动，输送带8的一端位于进料口7的下方，另一端的下方设有用于盛载物料的载料台9，载料台9沿中心自转，在载料台9一侧的箱体1上设有物料收集仓10；进料口7与输送带8之间设有用于引导物料向输送带8掉落的进料挡板11，在输送带8输送方向一端设有用于引导物料向载料台9掉落的输送挡板12；所述箱体1上还设有用于铺平和收刮物料且与载料台9配合使用的刮料器13，以及用于调节微波频率的微波控制器5和用于实时监测及调节箱体内温度的温度监测及控制装置6，微波控制器5与温度监测及控制装置6进行连锁控制；刮料器13由模块控制，主要包括刮料臂和刮料挡板，刮料挡板与载料台9之间的距离可调；在微波发生器2的外侧可拆设有用于防止微波扩散的屏蔽网，屏蔽网采用铜网材质，可定期更换。

设备正常工作时，先从惰性气体进口3通入氮气进行保护，再将待干燥六氟磷酸锂从进料口7加入，在进料挡板11的作用下掉落在输送带8上，由输送带8向载料台9的方向输送，再在输送挡板12的作用下掉落在载料台9上，刮料器13自动将待干燥六氟磷酸锂均匀分散在载料台9上，并保持料层厚度为25mm；开启微波发生器2，利用微波控制器5调节微波频率为915MHz，使微波辐射待干燥六氟磷酸锂，利用温度监测及控制装置6实时监测及调节箱体内温度保持在70℃，辐射期间废气夹带着HF从废气出口4导出箱体1导入废气收集系统中，废气先经除尘装置除尘后再进入废气吸收系统，以避免污染空气；干燥完毕调节刮料挡板与载料台9之间的距离，使刮料挡板与载料台9的台面接触，利用刮料器13将干燥的六氟磷酸锂收集到物料收集仓10中。

本实施例中干燥后的产品技术指标检测结果为：纯度大于99.95%，游离酸（以HF计）36ppm，水分（卡尔费休法）4.3ppm，碱金属离子含量（以K、Na计）1ppm，重金属离子含量（以Fe计）1ppm，DMC不溶物含量132ppm。

实施例3

本实施例中六氟磷酸锂的干燥方法包括以下步骤：先打开惰性气体进口3和废气出口4，从惰性气体进口3通入氮气进行保护，再打开进料口7，从进料口7加入待干燥六氟磷酸锂，驱动电机带动输送带8将待干燥六氟磷酸锂传送至沿轴心自转的载料台9上，刮料器13将待干燥六氟磷酸锂均匀地分散在载料台9上，使料层厚度为20mm，打开微波发生器2，利用微波控制器5及温度监测及控制装置6调节微波频率为965MHz，并保持箱体1内温度为50℃，微波辐射过程中含HF废气通过废气出口4导出，微波辐射持续时间为30分钟。

本实施例采用的干燥设备及工作过程同实施例2。

本实施例中干燥后的产品技术指标检测结果为：纯度大于99.95%，游离酸（以HF计）32ppm，水分（卡尔费休法）5ppm，碱金属离子含量（以K、Na计）1ppm，重金属离子含量（以Fe计）1ppm，DMC不溶物含量110ppm。

本发明属于项目名称为“锂离子电池全产业链电解质开发”、课题编号为2012AA110402的国家高技术研究发展计划（863计划）项目中的创新。

Claims (6)

1.一种六氟磷酸锂干燥方法，其特征在于：包括以下步骤：在惰性气体保护下利用微波辐射干燥六氟磷酸锂，微波频率为915±50MHz，时间为10～60分钟，辐射期间保持温度在30～70℃。

2.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂干燥方法，其特征在于：所述六氟磷酸锂的料层厚度为10～25mm。

3.一种六氟磷酸锂干燥设备，其特征在于：包括可封闭箱体及设于箱体内顶部的微波发生器，在箱体上开设有惰性气体进口和废气出口。

4.根据权利要求3所述的六氟磷酸锂干燥设备，其特征在于：所述箱体的顶部开设有进料口，在进料口的下方设有用于输送物料的输送带，所述输送带的一端位于进料口的下方，另一端的下方设有用于盛载物料的载料台。

5.根据权利要求3-4任一项所述的六氟磷酸锂干燥设备，其特征在于：所述箱体内设有用于实时监测及调节箱体内温度的温度监测及控制装置。

6.根据权利要求3-4任一项所述的六氟磷酸锂干燥设备，其特征在于：所述箱体上设有用于铺平和收刮物料且与载料台配合使用的刮料器。