CN108946769A - 六氟磷酸钠制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种六氟磷酸锂制备方法，包括：(1)、将五氟化磷气体通入到已投加有氟化锂和氟化氢液体的反应釜中进行反应，得到六氟磷酸锂溶液；(2)、在搅拌条件下实现晶析；(3)、干燥。本发明的反应条件温和、产率高、工艺设备简单，可以制备高纯度的六氟磷酸钠目标产物。本发明的六氟磷酸钠可用作钠离子电池电解液的钠盐。

Description

六氟磷酸钠制备方法

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种六氟磷酸钠制备方法。

背景技术

六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质已经商业化应用超过二十年。主要原因是六氟磷酸锂作为电解质化学性能优异，合成方法成熟。但作为六氟磷酸锂上游主要原料的碳酸锂储量有限，且价格高居不下，锂电池成本高昂。随着电动汽车、智能电网时代的到来，锂资源短缺将成为制约其发展的重要因素。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也将成为评价电池材料的重要指标。锂离子电池被视为储能电池的主要选择，其应用研究不断突破。因此，发展资源丰富、成本低廉的先进电池体系，是解决未来大规模储电应用的必然出路。而同为元素周期表第I主族中的钠离子和锂离子的物化性质有许多相似之处，且资源储量十分丰富。钠离子完全有可能和锂离子电池一样构造一种广泛使用的二次电池，而且从资源和环境方面钠离子电池将比锂离子电池具有更大的应用潜力。并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位比锂离子电池高适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。

六氟磷酸钠作为电解质也渐渐成为钠离子电池研究的重点，其制备方法和品质要求也在不断进步与提高。

发明内容

针对现有技术中采用静置晶析的不足，本发明提供一种六氟磷酸锂制备方法，以缩短生产周期。

本申请实施例提供一种六氟磷酸钠的制备方法，包括：

(1)、将五氟化磷气体通入到已投加有氯化钠和无水氟化氢的反应釜中进行充分反应，反应温度为10℃，得到六氟磷酸钠溶液；

(2)、在搅拌条件下实现晶析；

(3)、过滤，真空，干燥。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，五氟化磷气体的制备包括：将无水氟化氢液体投加到已加入五氟化磷的反应釜中，其中五氯化磷相对于无水氟化氢过量20％，无水氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷气体，步骤 (1)中将该混合气体通入反应釜中。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，步骤(1)中，氯化钠和无水氟化氢的投料重量比为1:10，反应温度为0～10℃。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，所述无氟水化氢的水含量小于等于10ppm。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，所述反应在氮气保护的条件下进行。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，步骤(2)中，将六氟磷酸钠溶液控制温度在0℃左右搅拌晶析5小时。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，步骤(3)中，真空干燥的温度为80℃，压力为-0.10～0.00Mpa。

优选的，在上述六氟磷酸钠的制备方法中，反应结束后剩余的六氟磷酸纳溶液可以用与重复制备六氟磷酸纳。

与现有技术相比，本发明的反应条件温和、产率高、工艺设备简单，将无水氟化氢作为溶剂得到的六氟磷酸钠产品纯度高，采用搅拌晶析制得的产品产量高。本发明的六氟磷酸钠可用作钠离子电池电解液的钠盐。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为六氟磷酸钠与六氟磷酸锂在无水氟化氢中的溶解度对比图；

具体实施方式

本申请实施例提供一种制备特制规格六氟磷酸钠的方法，具体包括以下步骤：

(1)、高纯原料的制备：通过导电率检测控制无水氟化氢中水含量小于等于10ppm合成时氮气保护，避免水分进入；

(2)、溶液制备:将干燥后的氟化钠溶解到无水氟化氢中，控制温度在 0～10℃，氟化钠和无水氟化氢的重量比为1：10；

(3)、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，其中五氯化磷相对于无水氟化氢液体过量20％，无水氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷气体；

(4)、六氟磷酸钠的制备：将步骤(3)得到的五氟化磷气体通入到已投加有步骤(2)溶液的反应釜中，温度控制10℃条件下，待充分反应生成六氟磷酸钠溶液；

(5)、结晶分离工序：将步骤(4)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，搅拌温度为0℃左右，搅拌晶析结束以后经过过滤机过滤，在温度为80℃，压力在-0.10～0.00Mpa的真空干燥机中干燥。

优选的，步骤(5)中过滤后的六氟磷酸纳溶液可以用于重复制备六氟磷酸纳。

如图1所述，通过六氟磷酸钠与六氟磷酸锂在无水氟化氢中的溶解度对比图，可以计算六氟磷酸钠溶液重复利用时投入的氟化钠的量，计算出反应的产率。

本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

一种快速制备六氟磷酸钠的方法，具体包括以下步骤：

(1)检测无水氟化氢的水分≤10ppm；

(2)通入氮气5h吹扫设备管路内的空气(10L衬氟五氟化磷生成釜、20L 六氟磷酸钠反应釜、过滤器)；

(3)在20L六氟磷酸钠反应釜中小心加入10公斤无水氟化氢，缓慢投入1公斤干燥后的氟化钠，搅拌溶解，保持温度在0～10℃；

(4)在10L五氟化磷生成釜中加入过量的五氯化磷，缓慢加入无水氟化氢，将生成的气体通入到20L反应釜中，控制温度在10℃左右

(5)待反应结束后冷却至0℃，搅拌晶析5h，经过滤器过滤得到固体，放入真空干燥机中干燥，真空干燥温度为80℃，压力在-0.10～0.00Mpa，得到 3.5公斤产品，产率87.5％。

(6)检测结果：产品纯度：99.74％，水分含量：13ppm，游离酸含量： 56ppm。

实施例2:

一种制备特制规格六氟磷酸钠的方法，具体包括以下步骤：

(1)将例一剩余的母液重复利用；

(2)通入氮气5h吹扫设备管路内的空气(10L衬氟五氟化磷生成釜、20L 六氟磷酸钠反应釜、过滤器)；

(3)在20L六氟磷酸钠反应釜中小心加入10公斤无水氟化氢母液，缓慢投入0.5公斤干燥后的氟化钠，搅拌溶解，保持温度在0～10℃；

(4)在10L五氟化磷生成釜中加入过量的五氯化磷，缓慢加入无水氟化氢，将生成的气体通入到20L反应釜中，控制温度在10℃左右；

(5)待反应结束后冷却至0℃，搅拌晶析5h经过滤器过滤得到固体，放入真空干燥机中干燥，真空干燥温度为80℃，压力在-0.10～0.00Mpa，得到1.95 公斤产品，产率97.5％

(6)检测结果：产品纯度：99.85％，水分含量：18ppm，游离酸含量： 68ppm。

综上所述，本发明的反应条件温和、产率高、工艺设备简单，将无水氟化氢作为溶剂得到的六氟磷酸钠产品纯度高，采用搅拌晶析制得的产品产量高,同时六氟磷酸纳溶液可以重复利用。本发明的六氟磷酸钠可用作钠离子电池电解液的钠盐

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (8)

1.一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于，包括：

(1)、将五氟化磷气体通入到已投加有氯化钠和无水氟化氢的反应釜中进行充分反应，反应温度为10℃，得到六氟磷酸钠溶液；

(2)、在搅拌条件下实现晶析；

(3)、过滤，真空，干燥。

2.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：

五氟化磷气体的制备包括：将无水氟化氢液体投加到已加入五氟化磷的反应釜中，其中五氯化磷相对于无水氟化氢过量20％，无水氟化氢与五氯化磷反应产生五氟化磷气体，步骤(1)中将该混合气体通入反应釜中。

3.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，氯化钠和无水氟化氢的投料重量比为1:10，反应温度为0～10℃。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：所述无氟水化氢的水含量小于等于10ppm。

5.根据权利要求1或2所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：所述反应在氮气保护的条件下进行。

6.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将六氟磷酸钠溶液控制温度在0℃左右搅拌晶析5小时。

7.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，真空干燥的温度为80℃，压力为-0.10～0.00Mpa。

8.根据权利要求1所述的一种六氟磷酸钠的制备方法，其特征在于：反应结束后剩余的六氟磷酸纳溶液可以用与重复制备六氟磷酸纳。