CN104555959A - 一种快速制备六氟磷酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速制备六氟磷酸锂的方法。这种方法，包括：(1)、通过蒸馏获得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；(2)、使氟化氢液体与五氯化磷反应得到五氟化磷与氯化氢的混合气体；(3)、将无氟化磷与氯化氢的混合气体通入到氟化氢和氟化锂中制得六氟磷酸锂溶液；(4)、将步骤(3)所得六氟磷酸锂溶液经过滤除去不溶性杂质，滤液进行搅拌晶析，搅拌转速为50～100转/分钟，搅拌晶析结束以后在温度120℃～130℃下旋转干燥直接得到六氟磷酸锂产品，六氟磷酸锂产品半径为100～400目。本发明操作方便，搅拌晶析出来的六氟磷酸锂直接为均匀的颗粒状，省略了多次干燥和粉碎的步骤，缩短了晶析时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速制备六氟磷酸锂的方法。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大(重量轻)、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等突出优点。近年来，其以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，被广泛应用于大家所熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机、电动汽车等产品中。随着电动汽车的产业化，锂离子电池的用量势必越来越大。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。
六氟磷酸锂作为锂离子电池电解液的重要电解质盐，要求其具有很高的纯度(通常要不低于99.5％)，其中的杂质例如水份，碱金属，重金属以及其它杂质如PCl3和POCl3的含量必须严格控制，否则将导致电池内阻增大，电池容量衰减快，循环寿命缩短，甚至影响电池的安全性。获得高纯度和低含量的有害杂质的六氟磷酸锂产品具有重要意义。
中国专利公开号CN102009972A公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，包括如下步骤：(1)、通过蒸馏获得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；(2)、使高纯的氟化氢液体与五氯化磷反应得到五氟化磷与氯化氢的混合气体；(3)、将无氟化磷与氯化氢的混合气体通入到氟化氢和氟化锂中，使在一定温度和压力下反应制得六氟磷酸锂溶液，氯化氢气体定时排出并经水吸收后制成副产物盐酸；(4)、结晶分离：对六氟磷酸锂溶液进行过滤，滤液送至晶析槽中，在温度-70℃-80℃下，六氟磷酸锂析出，过滤，经一级干燥和二级干燥得六氟磷酸锂产品，其中，还采用氮气来置换残留氟化氢气体。
现有技术中存在以下缺点：
(1)、步骤4中一级干燥时处于静置干燥，晶析时间一般需要48小时左右，而且容易结块，晶析后六氟磷酸锂产品形成一个较大的晶块整体，很难从晶析槽中剥离以及很难破碎，一级干燥后需要对六氟磷酸锂产品按照粒径要求进行粉碎，费时费力；
(2)、每次只能处理很少量的反应原料，无法适应大批量的生产需求。
(3)、需要经过两次干燥处理，耗费时间较长，耗时耗力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种缩短生产周期，快速制备六氟磷酸锂的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速制备六氟磷酸锂的方法，具体包括以下步骤：
(1)、高纯原料的制备：将无水氟化氢送至蒸馏塔精制，蒸馏温度控制在20～25℃，蒸出的氟化氢气体经过冷凝器冷凝后制得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；
(2)、五氟化磷的制备与纯化：将氟化氢液体投加到已加入五氯化磷的反应釜中，其中氟化氢液体相对于五氯化磷是过量的，将温度控制在178℃～182℃之间，压力控制在0.13MPa～0.17MPa之间，氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷和氯化氢的混合气体，反应结束，过量的氟化氢液体经冷凝装置的冷凝水吸收制成副产物氢氟酸；
(3)、六氟磷酸锂的制备：将步骤(2)得到的五氟化磷和氯化氢的混合气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中，温度控制30℃～35℃之间，压力控制在0.6MPa～0.7MPa之间，反应，得到六氟磷酸锂溶液，其中，氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.5～3∶13～15，氯化氢气体定时排出经水吸收后制成副产物盐酸溶液；
(4)、结晶分离工序：将步骤(3)所得六氟磷酸锂溶液经过滤除去不溶性杂质，滤液进行搅拌晶析，搅拌转速为50～100转/分钟，搅拌晶析结束以后在温度120℃～130℃下旋转干燥直接得到六氟磷酸锂产品，六氟磷酸锂产品半径为100～400目。
进一步地，步骤(3)中氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.5∶13。
进一步地，步骤(3)中氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.8∶14。
进一步地，步骤(3)中氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶3∶15。
进一步地，为了使六氟磷酸锂产品晶析效果好，所述六氟磷酸锂溶液在晶析槽中进行搅拌晶析，在旋转干燥机中进行干燥，所述旋转干燥机的转速为1～5转/分钟。
进一步地，所述旋转干燥机的转速为1转/分钟或3转/分钟或5转/分钟。
本发明的有益效果是：本发明操作方便，与现有的静置晶析方法不同，搅拌晶析出来的六氟磷酸锂直接为均匀的颗粒状，省略了多次干燥和粉碎的步骤，缩短了晶析时间，仅需20小时左右，且晶析过程不易结块，不仅提高了晶析效率，缩短了生产周期；同时，调整了氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比，使用较少的氟化氢液体处理较多的五氟化磷，反应效率较高。
具体实施方式
现在通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种快速制备六氟磷酸锂的方法，具体包括以下步骤：
(1)、高纯原料的制备：将无水氟化氢送至蒸馏塔精制，蒸馏温度控制在20～25℃，蒸出的氟化氢气体经过冷凝器冷凝后制得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；
(2)、五氟化磷的制备与纯化：将氟化氢液体投加到已加入五氯化磷的反应釜中，其中氟化氢液体相对于五氯化磷是过量的，将温度控制在178℃～182℃之间，压力控制在0.13MPa～0.17MPa之间，氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷和氯化氢的混合气体，反应结束，过量的氟化氢液体经冷凝装置的冷凝水吸收制成副产物氢氟酸；
(3)、六氟磷酸锂的制备：将步骤(2)得到的五氟化磷和氯化氢的混合气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中，温度控制30℃～35℃之间，压力控制在0.6MPa～0.7MPa之间，反应，得到六氟磷酸锂溶液，其中，氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.5∶13，氯化氢气体定时排出经水吸收后制成副产物盐酸溶液；
(4)、结晶分离工序：将步骤(3)所得六氟磷酸锂溶液经过滤除去不溶性杂质，滤液在晶析槽中进行搅拌晶析，搅拌转速为50转/分钟，搅拌晶析结束以后在温度120℃～130℃下在旋转干燥机中旋转干燥直接得到六氟磷酸锂产品，所述旋转干燥机的转速为1转/分钟，六氟磷酸锂产品半径为200目，最终收率为97.4％，所得产品的纯度为99.98％。
实施例2:
一种快速制备六氟磷酸锂的方法，具体包括以下步骤：
(1)、高纯原料的制备：将无水氟化氢送至蒸馏塔精制，蒸馏温度控制在20～25℃，蒸出的氟化氢气体经过冷凝器冷凝后制得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；
(2)、五氟化磷的制备与纯化：将氟化氢液体投加到已加入五氯化磷的反应釜中，其中氟化氢液体相对于五氯化磷是过量的，将温度控制在178℃～182℃之间，压力控制在0.13MPa～0.17MPa之间，氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷和氯化氢的混合气体，反应结束，过量的氟化氢液体经冷凝装置的冷凝水吸收制成副产物氢氟酸；
(3)、六氟磷酸锂的制备：将步骤(2)得到的五氟化磷和氯化氢的混合气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中，温度控制30℃～35℃之间，压力控制在0.6MPa～0.7MPa之间，反应，得到六氟磷酸锂溶液，其中，氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.8∶14，氯化氢气体定时排出经水吸收后制成副产物盐酸溶液；
(4)、结晶分离工序：将步骤(3)所得六氟磷酸锂溶液经过滤除去不溶性杂质，滤液在晶析槽中进行搅拌晶析，搅拌转速为80转/分钟，搅拌晶析结束以后在温度120℃～130℃下在旋转干燥机中旋转干燥直接得到六氟磷酸锂产品，所述旋转干燥机的转速为3转/分钟，六氟磷酸锂产品半径为200目，最终收率为96.7％，所得产品的纯度为99.98％。
实施例3:
一种快速制备六氟磷酸锂的方法，具体包括以下步骤：
(1)、高纯原料的制备：将无水氟化氢送至蒸馏塔精制，蒸馏温度控制在20～25℃，蒸出的氟化氢气体经过冷凝器冷凝后制得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；
(2)、五氟化磷的制备与纯化：将氟化氢液体投加到已加入五氯化磷的反应釜中，其中氟化氢液体相对于五氯化磷是过量的，将温度控制在178℃～182℃之间，压力控制在0.13MPa～0.17MPa之间，氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷和氯化氢的混合气体，反应结束，过量的氟化氢液体经冷凝装置的冷凝水吸收制成副产物氢氟酸；
(3)、六氟磷酸锂的制备：将步骤(2)得到的五氟化磷和氯化氢的混合气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中，温度控制30℃～35℃之间，压力控制在0.6MPa～0.7MPa之间，反应，得到六氟磷酸锂溶液，其中，氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶3∶15，氯化氢气体定时排出经水吸收后制成副产物盐酸溶液；
(4)、结晶分离工序：将步骤(3)所得六氟磷酸锂溶液经过滤除去不溶性杂质，滤液在晶析槽中进行搅拌晶析，搅拌转速为100转/分钟，搅拌晶析结束以后在温度120℃～130℃下在旋转干燥机中旋转干燥直接得到六氟磷酸锂产品，所述旋转干燥机的转速为5转/分钟，六氟磷酸锂产品半径为200目，最终收率为94.8％，所得产品的纯度为99.98％。
本发明操作方便，与现有的静置晶析方法不同，搅拌晶析出来的六氟磷酸锂直接为均匀的颗粒状，省略了多次干燥和粉碎的步骤，缩短了晶析时间，仅需20小时左右，且晶析过程不易结块，不仅提高了晶析效率，缩短了生产周期；同时，调整了氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比，使用较少的氟化氢液体处理较多的五氟化磷，反应效率较高。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种快速制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)、高纯原料的制备：将无水氟化氢送至蒸馏塔精制，蒸馏温度控制在20～25℃，蒸出的氟化氢气体经过冷凝器冷凝后制得纯度在99.99wt％以上的氟化氢液体；
(2)、五氟化磷的制备与纯化：将氟化氢液体投加到已加入五氯化磷的反应釜中，其中氟化氢液体相对于五氯化磷是过量的，将温度控制在178℃～182℃之间，压力控制在0.13MPa～0.17MPa之间，氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷和氯化氢的混合气体，反应结束，过量的氟化氢液体经冷凝装置的冷凝水吸收制成副产物氢氟酸；
(3)、六氟磷酸锂的制备：将步骤(2)得到的五氟化磷和氯化氢的混合气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中，温度控制30℃～35℃之间，压力控制在0.6MPa～0.7MPa之间，反应，得到六氟磷酸锂溶液，其中，氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.5～3.0∶13～15，氯化氢气体定时排出经水吸收后制成副产物盐酸溶液；
(4)、结晶分离工序：将步骤(3)所得六氟磷酸锂溶液经过滤除去不溶性杂质，滤液进行搅拌晶析，搅拌转速为50～100转/分钟，搅拌晶析结束以后在温度120℃～130℃下旋转干燥直接得到六氟磷酸锂产品，六氟磷酸锂产品半径为100～400目。
2.根据权利要求1所述的快速制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述六氟磷酸锂溶液在晶析槽中进行搅拌晶析，在旋转干燥机中进行干燥，所述旋转干燥机的转速为1～5转/分钟。
3.根据权利要求2所述的快速制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：所述旋转干燥机的转速为1转/分钟或3转/分钟或5转/分钟。
4.根据权利要求1所述的快速制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：步骤(3)中氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.5∶13。
5.根据权利要求1所述的快速制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：步骤(3)中氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶2.8∶14。
6.根据权利要求1所述的快速制备六氟磷酸锂的方法，其特征在于：步骤(3)中氟化锂、氟化氢液体以及五氟化磷的投料重量比为1∶3∶15。
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