CN108059142A - 六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法 - Google Patents

六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法 Download PDF

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陈智栋
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Abstract

本发明公开了六氟磷酸锂生产工艺中微量水的去除方法，即以镍板为阳极，不锈钢为阴极(以电极距离为5mm)，施加5V的恒电压进行电解，可有效地去除，以PCl5、LiF和HF为原料合成的六氟磷酸锂中的微量水。

Description

六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法
技术领域
本发明涉及六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法。
背景技术
近十几年，随着手机、笔记本、平板电脑等数码产品的日渐普及，锂离子二次电池的需求量每年都在快速增长，锂离子电池所需的电解质材料消耗量也在快速增加。近年，随着电动汽车产业的发展．市场对锂离子电池电解质材料的需求更是成倍提高，由于六氟磷酸锂有机溶液具有良好的导电性和电化学稳定性以及有较宽广的电化学稳定窗口等优点，而成为使用最普遍的电解质锂盐，目前锂离子二次电池基本上都是使用六氟磷酸锂作为电解质。
六氟磷酸锂极易水解，以六氟磷酸锂为电解质的锂离子电池性能与水的含量有密切关系。由于水是质子性化合物，在电池充放电过程中会破坏SEI膜（固体电解质界面膜）的稳定性，降低Li离子的传导性，与六氟磷酸锂发生反应，使氢氟酸含量增加从而恶化电池性能，因此HG/T4066-2015中要求六氟磷酸锂产品中的水的含量应小于0.0020%（w/%）。
为了有效地降低六氟磷酸锂中水含量，以PCl5、LiF和HF为原料，合成六氟磷酸锂的工艺中，去除其中微量水的作法是采用氟气干燥，反应式为：H2O + F2 = 2HF + OF2↑达到去除在HF介质中六氟磷酸锂中的微量水的目的。但是当体系中水分含量极低时，该方法不能够有效地去除微量水且耗时，由于使用大量的F2进行脱水处理，对环境带来污染。
为了有效、快速地降低六氟磷酸锂中水分的含量，提高六氟磷酸锂的品质，研究一种快速、且清洁的去除合成六氟磷酸锂工艺中水的方法被人们所关注，本发明以镍板为阳极，不锈钢为阴极，采用电解的方法，有效地去除了六氟磷酸锂中的微量水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，旨在解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，包括以下步骤:
步骤一、将LiPF6和HF液体导入电解槽；
步骤二、通过低温冷却液循环泵降低电解槽温度至-10℃~-15℃；
步骤三、以镍板为阳极，不锈钢为阴极，施加恒电压进行电解；电极反应如下：
阴极 H+ + e ⇋ H2
阳极 2H2O ⇋ O2 + 4H+ + 4e
O2 + 4F- ⇋ 2OF2↑
在阳极水电解产生的氧与HF介质中的F-反应，生成OF2气体，实现水的去除。
步骤四、在抽真空条件下，将通过加热电阻丝的氮气导入到LiPF6和HF的体系中，去除HF使LiPF6结晶析出，得到LiPF6产品；
为了评价LiPF6中微量水的去除效果，采用GB/T19282-2014中库仑电量法进行了水分测定。
步骤五、通过库仑电量法对电解前后的LiPF6进行水分测定。
进一步的，步骤一中所述电解槽为内衬聚四氟乙烯的不锈钢电解槽。
进一步的，步骤二中电解槽温度降至-10℃。
进一步的，步骤二中低温冷却液循环泵中冷却剂采用乙二醇。
进一步的，步骤三中阳极和阴极间的距离为5mm。
本发明采用恒电压的方式进行电解处理，当电解电压低于3.0 V 时，不能达到有效地去除LiPF6中微量水的目的。当电解电压介于3.0-4.0 V 时，为了有效地去除LiPF6中微量水，电解时间将相对延长。当电解电压高于7 V 时,氟离子在阳极被氧化生成单质而释放出氟气。最佳的电解电压约为5.0-6.0 V。
进一步的，步骤三中施加恒电压为5.0~6.0V，电解时间为1~5h。
进一步的，步骤三中施加恒电压为5.0V，电解时间为3h。
本发明的优点和有益效果在于：能够有效、快速地降低六氟磷酸锂中水分的含量，提高六氟磷酸锂的品质。本方法快速、清洁无污染。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例：
六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，包括以下步骤:
步骤一、将LiPF6和HF液体导入内衬为聚四氟乙烯的不锈钢电解槽；
步骤二、通过低温冷却液循环泵(乙二醇作为冷却剂)降低电解槽温度至-10℃；
步骤三、以镍板为阳极，不锈钢为阴极，两电极间距离为5mm，施加5.0V恒电压进行电解，电解时间3h；
步骤四、在抽真空条件下，将通过加热电阻丝的氮气导入到LiPF6和HF的体系中，去除HF使LiPF6结晶析出，得到LiPF6产品；
步骤五、通过库仑电量法对电解前后的LiPF6进行水分测定，电解前LiPF6中的水含量为0.0038%，电解后LiPF6中的水含量降为0.0003%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一、将LiPF6和HF液体导入电解槽；
步骤二、通过低温冷却液循环泵降低电解槽温度至-10℃~-15℃；
步骤三、以镍板为阳极，不锈钢为阴极，施加恒电压进行电解；
步骤四、在抽真空条件下，将通过加热电阻丝的氮气导入到LiPF6和HF的体系中，去除HF使LiPF6结晶析出，得到LiPF6产品；
步骤五、通过库仑电量法对电解前后的LiPF6进行水分测定。
2.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，步骤一中所述电解槽为内衬聚四氟乙烯的不锈钢电解槽。
3.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，步骤二中电解槽温度降至-10℃。
4.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，步骤二中低温冷却液循环泵中冷却剂采用乙二醇。
5.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，步骤三中阳极和阴极间的距离为5mm。
6.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，步骤三中施加恒电压为5.0~6.0V，电解时间为1~5h。
7.根据权利要求6所述的六氟磷酸锂生产工艺中微量水去除方法，其特征在于，步骤三中施加恒电压为5.0V，电解时间为3h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111304679A (zh) * 2020-03-16 2020-06-19 武汉大学 一种电化学离子提取法电解制备高纯六氟磷酸锂的装置和方法

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