CN115650262A - 六氟磷酸锂的制备方法、锂离子电池电解液、锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
为克服现有管式反应器制备六氟磷酸锂存在反应不充分、反应时间长、且产品收率较低的问题，本发明提供了一种六氟磷酸锂的制备方法、锂离子电池电解液、锂离子电池，所述制备方法包括以下操作步骤：将五氯化磷和氟化氢导入第一连续流反应器中；将五氟化磷气体与氟化锂溶液导入气液混合器中混合，所述气液混合器为管状，所述气液混合器中设置有混合单元内件，所述混合单元内件为镂空立体结构，且所述混合单元内件中形成有多个分割腔体，多个所述分割腔体相互错位且相互连通设置；混合后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的混合物导入第二连续流反应器中。本发明提供的制备方法能够有效提高五氟化磷气体和氟化锂溶液的反应效率，提高产品收率。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种六氟磷酸锂的制备方法、锂离子电池电解液、锂离子电池。
背景技术
六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质，主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池领域，已经成为目前不可替代的锂离子电池电解质。目前六氟磷酸锂的合成主要氟化氢溶剂法，具体是在反应釜中将无水氟化氢与五氯化磷反应生成五氟化磷，再用五氟化磷与溶解在氟化氢中的氟化锂反应生成六氟磷酸锂，合成的六氟磷酸锂再转入后续冷却、结晶、干燥等工序。
上述合成工艺为采用釜式反应器的间歇制备法，存在反应设备放大困难、原材料消耗高、生产效率低以及三废处理环保压力大的缺陷。
为了解决上述问题，现有技术公开了一种六氟磷酸锂连续化制备工艺，将氟化锂的氟化氢溶液A和五氟化磷气体B进行原料混合；进行多级合成反应；经过多级合成反应的反应产物进入气液分离器除去未反应气体，多级反应的液体反应产物进行后续混合反应，与另外通入的五氟化磷气体B反应，除去溶液中可能存在的微量未反应的氟化锂成份。即该现有技术通过多级管式反应器进行原料合成，存在反应不充分、反应时间长、且产品收率较低的缺陷。
发明内容
针对现有管式反应器制备六氟磷酸锂存在反应不充分、反应时间长、且产品收率较低的问题，本发明提供了一种六氟磷酸锂的制备方法、锂离子电池电解液、锂离子电池。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种六氟磷酸锂的制备方法，包括以下操作步骤：
将五氯化磷和氟化氢导入第一连续流反应器中，反应得到的五氟化磷粗品导入净化器中，分离氟化氢得到五氟化磷气体；
将五氟化磷气体与氟化锂溶液导入气液混合器中混合，所述气液混合器为管状，所述气液混合器中设置有混合单元内件，所述混合单元内件为镂空立体结构，且所述混合单元内件中形成有多个分割腔体，多个所述分割腔体相互错位且相互连通设置；
由所述气液混合器混合后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的混合物导入第二连续流反应器中，反应得到六氟磷酸锂溶液；
将六氟磷酸锂溶液导入结晶器中结晶，过滤干燥得到六氟磷酸锂。
可选的，所述混合单元内件由多组螺旋叶片组合得到，每组所述螺旋叶片由多个左旋螺旋叶片和多个右旋螺旋叶片组成，多个所述左旋螺旋叶片和多个右旋螺旋叶片沿流体方向依次间隔交错设置。
可选的，所述混合单元内件包括多个第一隔片和多个第二隔片，所述第一隔片和所述第二隔片之间呈X字形交叉，且多个所述第一隔片相互平行且错位设置，多个所述第二隔片相互平行且错位设置。
可选的，所述第一连续流反应器的进料温度控制为35℃~55℃，所述第一连续流反应器的出料温度控制为-5℃~40℃，所述第一连续流反应器中设置有冷却流道，所述第一连续流反应器的内部反应温度控制在0℃~20℃之间，五氯化磷和氟化氢的投料质量比为25：12~15，总体流体流速为120~280mL/min。
可选的，所述第二连续流反应器的进料温度控制为-10℃~20℃，所述第二连续流反应器的出料温度控制为0℃~10℃，所述第二连续流反应器中设置有冷却流道，所述第二连续流反应器的内部反应温度控制在-15℃~-5℃之间，所述氟化锂溶液中氟化锂的质量浓度为8 %~10 %，五氟化磷气体与氟化锂的投料质量比为126~378：26，总体流体流速为50~250mL/min。
可选的，所述净化器为气液分离装置，控制所述净化器的温度为-5℃~5℃，反应残余的氟化氢冷凝为液相分离导出，所述五氟化磷以气相导出。
可选的，所述第一连续流反应器和所述第二连续流反应器均为管式结构，长度为1~2m，所述第二连续流反应器的数量为单个或多个，当所述第二连续流反应器的数量为多个时，多个所述第二连续流反应器依次串联。
可选的，所述氟化锂溶液由以下方法制备得到：
将氟化锂与液态的氟化氢投入混溶槽中进行混合溶解，混合后得到氟化锂溶液。
再一方面，本发明提供了一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、添加剂以及如上所述的制备方法制备得到的六氟磷酸锂。
再一方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及如上所述的锂离子电池电解液。
根据本发明提供的六氟磷酸锂的制备方法，发明人发现，采用连续流反应器进行五氟化磷气体与氟化锂溶液之间的反应主要存在的问题在于气液分层导致五氟化磷气体与氟化锂溶液难以充分接触，为解决该问题，本发明在第二连续流反应器的前端设置有气液混合器，五氟化磷气体和氟化锂溶液在进入第二连续流反应器之间先通过所述气液混合器进行充分混合，其中，五氟化磷气体和氟化锂溶液导入气液混合器后，由于所述混合单元内件中形成有多个相互错位的分割腔体，五氟化磷气体和氟化锂溶液在进入每一分割腔体中均会被分割、剪切，然后在另一分割腔体中重新汇合，该过程在混合单元内件中反复进行，最终实现了气体和液体之间的充分混合分散，使氟化锂溶液呈雾化状态导入第二连续流反应器中进行连续流体反应，第二连续流反应器提供雾化后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的快速反应环境，同时能够快速导出反应热，反应快且反应完全，产品收率大幅度提高，产品总收率可以达到98 % 以上。
附图说明
图1是本发明提供的六氟磷酸锂制备流程图；
图2是本发明一实施例提供的气液混合器的结构示意图；
图3是图2中螺旋叶片的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的气液混合器的结构示意图；
图5是图4中混合单元内件的结构示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、气液混合器；11a、混合单元内件；111、螺旋叶片；1111、左旋螺旋叶片；1112、右旋螺旋叶片；11b、混合单元内件；112、第一隔片；113、第二隔片。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1~图3所示，本发明实施例提供了一种六氟磷酸锂的制备方法，包括以下操作步骤：
将五氯化磷和氟化氢导入第一连续流反应器中，反应得到的五氟化磷粗品导入净化器中，分离氟化氢得到五氟化磷气体；
将五氟化磷气体与氟化锂溶液导入气液混合器中混合，所述气液混合器为管状，所述气液混合器中设置有混合单元内件，所述混合单元内件为镂空立体结构，且所述混合单元内件中形成有多个分割腔体，多个所述分割腔体相互错位且相互连通设置；
由所述气液混合器混合后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的混合物导入第二连续流反应器中，反应得到六氟磷酸锂溶液；
将六氟磷酸锂溶液导入结晶器中结晶，过滤干燥得到六氟磷酸锂。
本制备方法采用连续流反应器进行连续化合成，可以精确控制反应进程，易于实现自动控制和连续化产业化生产。
为解决反应效率低的问题，在第二连续流反应器的前端设置有气液混合器，五氟化磷气体和氟化锂溶液在进入第二连续流反应器之间先通过所述气液混合器进行混合，其中，五氟化磷气体和氟化锂溶液导入气液混合器后，由于所述混合单元内件中形成有多个相互错位的分割腔体，五氟化磷气体和氟化锂溶液在进入每一分割腔体中均会被分割、剪切，然后在另一分割腔体中重新汇合，该过程在混合单元内件中反复进行，最终实现了气体和液体之间的充分混合分散，使氟化锂溶液呈雾化状态导入第二连续流反应器中进行连续流体反应，第二连续流反应器提供雾化后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的快速反应环境，同时能够快速导出反应热，反应快且反应完全，产品收率大幅度提高，产品总收率可以达到98 % 以上。
如图2和图3所示，在一实施例中，所述气液混合器1内部设置有混合单元内件11a，所述混合单元内件11a由多组螺旋叶片111组合得到，每组所述螺旋叶片111由多个左旋螺旋叶片1111和多个右旋螺旋叶片1112组成，多个所述左旋螺旋叶片1111和多个右旋螺旋叶片1112沿流体方向依次间隔交错设置。
通过设置不同螺旋方向的左旋螺旋叶片1111和右旋螺旋叶片1112相互组合，有利于使流体形成湍流，由于流体在流动断面方向产生剧烈涡流，由此导致有很强的剪切力作用于流体，这使流体的微细部分进一步被分割，进而实现再一次气液混合。
如图4和图5所示，在另一实施例中，所述气液混合器1内部设置有混合单元内件11b，所述混合单元内件11b包括多个第一隔片112和多个第二隔片113，所述第一隔片112和所述第二隔片113之间呈X字形交叉，且多个所述第一隔片112相互平行且错位设置，多个所述第二隔片113相互平行且错位设置。
通过多个第一隔片112和多个所述第二隔片113呈X字形交叉，利于形成多个分割腔体，所述第一隔片和所述第二隔片均能够将流体分切进入两侧的分割腔体中，实现气体和液体的再分配，提高五氟化磷气体与氟化锂溶液的混合效率。
在一些实施例中，所述第一连续流反应器的进料温度控制为35℃~55℃，所述第一连续流反应器的出料温度控制为-5℃~40℃，所述第一连续流反应器中设置有冷却流道，所述第一连续流反应器的内部反应温度控制在0℃~20℃之间，五氯化磷和氟化氢的投料质量比为25：12~15，总体流体流速为120~280mL/min。
所述五氯化磷为粉末状，所述氟化氢为液态，氟化氢在第一连续流反应中中形成的湍流利于将五氯化磷分散，提高反应效率，五氯化磷和氟化氢的反应产物为五氟化磷气体和未反应的氟化氢，在一些实施例中，也可在所述第一连续流反应器的前端设置五氯化磷和氟化氢的混合结构，混合后再导入所述第一连续流反应器中反应。
在一些实施例中，所述第二连续流反应器的进料温度控制为-10℃~20℃，所述第二连续流反应器的出料温度控制为0℃~10℃，所述第二连续流反应器中设置有冷却流道，所述第二连续流反应器的内部反应温度控制在-15℃~-5℃之间，所述氟化锂溶液中氟化锂的质量浓度为8 %~10 %，五氟化磷气体与氟化锂的投料质量比为126~378：26，总体流体流速为50~250mL/min。
通过所述第二连续流反应器使得各原料能够均匀混合和迅速反应，由于其内部的特有的结构使得连续流反应器设备具有极大的比表面积，因此连续流反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料高效的传热，因此通过本实施例的合成装置可以实现原料快速反应且完全反应完全，同时通过设置冷却流道进行物料降温，有效控制反应温度，避免反应温度过高导致的副反应。
在一些实施例中，所述净化器为气液分离装置，控制所述净化器的温度为-5℃~5℃，反应残余的氟化氢冷凝为液相分离导出，所述五氟化磷以气相导出。
在一些实施例中，所述第一连续流反应器和所述第二连续流反应器均为管式结构，长度为1~2m，所述第二连续流反应器的数量为单个或多个，当所述第二连续流反应器的数量为多个时，多个所述第二连续流反应器依次串联。
在一些实施例中，所述氟化锂溶液由以下方法制备得到：
将氟化锂与液态的氟化氢投入混溶槽中进行混合溶解，混合后得到氟化锂溶液。
在一些实施例中，所述结晶器的结晶方式为冷却结晶、蒸发结晶或其混合。
通过结晶器结晶得到六氟磷酸锂表面携带有氟化氢溶剂，通过真空干燥可以去除。
本发明的另一实施例提供了一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、添加剂以及如上所述的制备方法制备得到的六氟磷酸锂。
上述制备方法制备得到的六氟磷酸锂具有纯度高的特点，能够有效保证电解液的电化学性能。
在一些实施例中，所述锂离子电池电解液中，所述六氟磷酸锂的浓度为0.1mol/L~8mol/L。在优选实施例中，所述电解液中，所述六氟磷酸锂的浓度为0.5mol/L~2.5mol/L。
在一些实施例中，所述非水有机溶剂包括醚类溶剂、腈类溶剂、碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂和砜类溶剂中的一种或多种。
在一些实施例中，醚类溶剂包括环状醚或链状醚，优选为碳原子数3~10的链状醚及碳原子数3~6的环状醚，环状醚具体可以但不限于是 1,3-二氧戊烷（DOL）、1,4-二氧惡烷（DX）、冠醚、四氢呋喃（THF）、2-甲基四氢呋喃（2-CH3-THF），2-三氟甲基四氢呋喃（2-CF3-THF）中的一种或多种；所述链状醚具体可以但不限于是二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙氧基甲氧基甲烷、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二正丁基醚、二乙二醇二甲基醚。
在一些实施例中，腈类溶剂具体可以但不限于是乙腈、戊二腈、丙二腈中的一种或多种。
在一些实施例中，碳酸酯类溶剂包括环状碳酸酯或链状碳酸酯，环状碳酸酯具体可以但不限于是碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）中的一种或多种；链状碳酸酯具体可以但不限于是碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二丙酯（DPC）中的一种或多种。
在一些实施例中，还可优选使用具有氟原子的链状碳酸酯类(以下简称为“氟化链状碳酸酯”)。氟化链状碳酸酯所具有的氟原子的个数只要为1以上则没有特殊限制，但通常为6以下、优选4以下。氟化链状碳酸酯具有多个氟原子的情况下，这些氟原子相互可以键合于同一个碳上，也可以键合于不同的碳上。作为氟化链状碳酸酯，可列举，氟化碳酸二甲酯衍生物、氟化碳酸甲乙酯衍生物、氟化碳酸二乙酯衍生物等。
羧酸酯类溶剂包括环状羧酸酯和/或链状碳酸酯。作为环状羧酸酯的例子，可以列举如：γ-丁内酯、 γ-戊内酯、 δ-戊内酯中的一种或多种。作为链状碳酸酯的例子，可以列举如：乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（EP）、乙酸丁酯、丙酸丙酯（PP）、丙酸丁酯中的一种或多种。
在一些实施例中，砜类溶剂包括环状砜和链状砜，优选地，在为环状砜的情况下，通常为碳原子数3~6、优选碳原子数3~5，在为链状砜的情况下，通常为碳原子数2~6、优选碳原子数2~5的化合物。砜类溶剂的添加量没有特殊限制，在不显著破坏本发明锂离子电池效果的范围内是任意的，相对于非水电解液的溶剂总量，通常体积比为0.3%以上、优选体积比为0.5%以上、更优选体积比为1%以上，另外，通常体积比为40%以下、优选体积比为35%以下、更优选体积比为30%以下。在组合使用两种以上砜类溶剂的情况下，使砜类溶剂的总量满足上述范围即可。砜类溶剂的添加量在上述范围内时，倾向于获得高温保存稳定性优异的电解液。
在一些实施例中，醚类溶剂包括环状醚或链状醚，优选为碳原子数3~10的链状醚及碳原子数3~6的环状醚，环状醚具体可以但不限于是 1,3-二氧戊烷（DOL）、1,4-二氧惡烷（DX）、冠醚、四氢呋喃（THF）、2-甲基四氢呋喃（2-CH3-THF），2-三氟甲基四氢呋喃（2-CF3-THF）中的一种或多种；所述链状醚具体可以但不限于是二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙氧基甲氧基甲烷、乙二醇二正丙基醚、乙二醇二正丁基醚、二乙二醇二甲基醚。由于链状醚与锂离子的溶剂化能力高、可提高离子解离性，因此特别优选粘性低、可赋予高离子电导率的二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、乙氧基甲氧基甲烷。
在一些实施例中，腈类溶剂具体可以但不限于是乙腈、戊二腈、丙二腈中的一种或多种。
在一些实施例中，环状碳酸酯具体可以但不限于是碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）中的一种或多种。
在一些实施例中，羧酸酯类溶剂包括环状羧酸酯和/或链状碳酸酯。作为环状羧酸酯的例子，可以列举如：γ-丁内酯、 γ-戊内酯、 δ-戊内酯中的一种或多种。作为链状碳酸酯的例子，可以列举如：乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（EP）、乙酸丁酯、丙酸丙酯（PP）、丙酸丁酯中的一种或多种。
在一些实施例中，砜类溶剂包括环状砜和链状砜，优选地，在为环状砜的情况下，通常为碳原子数3~6、优选碳原子数3~5，在为链状砜的情况下，通常为碳原子数2~6、优选碳原子数2~5的化合物。
在一些实施例中，所述添加剂包括环状硫酸酯类化合物、磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物和腈类化合物中一种或多种。
本发明的另一实施例提供了一种锂离子电池，包括正极、负极以及如上所述的锂离子电池电解液。
在一些实施例中，所述正极包括含有正极活性材料的正极材料层，所述正极活性材料的种类没有特别限制，可以根据实际需求进行选择，只要是能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料或转换型正极材料即可。
在优选实施例中，所述正极活性材料可选自LiFe1-x’M’x’PO4、LiMn2-y’My’O4和LiNixCoyMnzM1-x-y-zO2中的一种或多种，其中，M’选自Mn、Mg、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或多种，M选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或多种，且0≤x’＜1，0≤y’≤1，0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1，所述正极活性材料还可以选自硫化物、硒化物、卤化物中的一种或几种。更为优选的，所述正极活性材料可选自LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiFePO4、LiFe0.7Mn0.3PO4、LiFe0.8Mn0.2PO4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.2Al0.1O2、LiMn2O4、LiNi0.5Co0.2Al0.3O2中的一种或多种。
在一些实施例中，所述负极包括含有负极活性材料的负极材料层。
在优选实施例中，所述负极活性材料包括碳基负极、硅基负极、锡基负极、锂负极中的至少一种。其中碳基负极可包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯、中间相碳微球等；硅基负极可包括硅材料、硅的氧化物、硅碳复合材料以及硅合金材料等；锡基负极可包括锡、锡碳、锡氧、锡金属化合物；锂负极可包括金属锂或锂合金。锂合金具体可以是锂硅合金、锂钠合金、锂钾合金、锂铝合金、锂锡合金和锂铟合金中的至少一种。
在一些实施例中，所述锂离子电池中还包括有隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的六氟磷酸锂的制备方法，包括以下操作步骤：
1）将五氯化磷和氟化氢导入第一连续流反应器中，所述第一连续流反应器的进料温度控制为40℃，所述第一连续流反应器的出料温度控制为10℃，所述第一连续流反应器中设置有冷却流道，所述第一连续流反应器的内部反应温度控制在10℃-20℃之间，五氯化磷和氟化氢的投料质量比为25：13，总体流体流速为203mL/min；反应得到的五氟化磷粗品导入净化器中，分离氟化氢得到五氟化磷气体；
2）将五氟化磷气体与氟化锂溶液导入气液混合器中混合，所述气液混合器为管状，所述气液混合器中设置有混合单元内件，所述混合单元内件为镂空立体结构，且所述混合单元内件中形成有多个分割腔体，多个所述分割腔体相互错位且相互连通设置，所述混合单元内件由多组螺旋叶片组合得到，每组所述螺旋叶片由多个左旋螺旋叶片和多个右旋螺旋叶片组成，多个所述左旋螺旋叶片和多个右旋螺旋叶片沿流体方向依次间隔交错设置，结构如图2和图3所示；
3）由所述气液混合器混合后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的混合物导入第二连续流反应器中，所述第二连续流反应器的进料温度控制为10℃，所述第二连续流反应器的出料温度控制为5℃，所述第二连续流反应器中设置有冷却流道，所述第二连续流反应器的内部反应温度控制在-15℃~-5℃之间，所述氟化锂溶液中氟化锂的质量浓度为9 %，五氟化磷气体与氟化锂的投料质量比为235：26，总体流体流速为75mL/min，反应后去除无氟化磷气体，得到六氟磷酸锂溶液；
4）将六氟磷酸锂溶液导入结晶器中结晶，过滤干燥得到六氟磷酸锂。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的六氟磷酸锂的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
步骤2）中，所述混合单元内件包括多个第一隔片和多个第二隔片，所述第一隔片和所述第二隔片之间呈X字形交叉，且多个所述第一隔片相互平行且错位设置，多个所述第二隔片相互平行且错位设置，结构如图4和图5所示。
对比例1
本对比例用于对比说明本发明公开的六氟磷酸锂的制备方法，包括实施例1中大部分操作步骤，其不同之处在于：
不进行步骤2）的操作，直接将五氟化磷气体与氟化锂溶液导入第二连续流反应器进行反应。
性能测试
对上述实施例和对比例制备得到的六氟磷酸锂收率计算和纯度测试，得到的测试结果填入表1。
表1
从表1的测试结果可知，采用本发明提供的六氟磷酸锂的制备方法，通过设置特定结构的气液混合器有利于提高五氟化磷气体与氟化锂的反应效率和反应充分性，进而有效地提高了六氟磷酸锂的收率和纯度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
将五氯化磷和氟化氢导入第一连续流反应器中，反应得到的五氟化磷粗品导入净化器中，分离氟化氢得到五氟化磷气体；
将五氟化磷气体与氟化锂溶液导入气液混合器中混合，所述气液混合器为管状，所述气液混合器中设置有混合单元内件，所述混合单元内件为镂空立体结构，且所述混合单元内件中形成有多个分割腔体，多个所述分割腔体相互错位且相互连通设置；
由所述气液混合器混合后的五氟化磷气体与氟化锂溶液的混合物导入第二连续流反应器中，反应得到六氟磷酸锂溶液；
将六氟磷酸锂溶液导入结晶器中结晶，过滤干燥得到六氟磷酸锂。
2.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述混合单元内件由多组螺旋叶片组合得到，每组所述螺旋叶片由多个左旋螺旋叶片和多个右旋螺旋叶片组成，多个所述左旋螺旋叶片和多个右旋螺旋叶片沿流体方向依次间隔交错设置。
3.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述混合单元内件包括多个第一隔片和多个第二隔片，所述第一隔片和所述第二隔片之间呈X字形交叉，且多个所述第一隔片相互平行且错位设置，多个所述第二隔片相互平行且错位设置。
4.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述第一连续流反应器的进料温度控制为35℃~55℃，所述第一连续流反应器的出料温度控制为-5℃~40℃，所述第一连续流反应器中设置有冷却流道，所述第一连续流反应器的内部反应温度控制在0℃~20℃之间，五氯化磷和氟化氢的投料质量比为25：12~15，总体流体流速为120~280mL/min。
5.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述第二连续流反应器的进料温度控制为-10℃~20℃，所述第二连续流反应器的出料温度控制为0℃~10℃，所述第二连续流反应器中设置有冷却流道，所述第二连续流反应器的内部反应温度控制在-15℃~-5℃之间，所述氟化锂溶液中氟化锂的质量浓度为8 %~10 %，五氟化磷气体与氟化锂的投料质量比为126~378：26，总体流体流速为50~250mL/min。
6.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述净化器为气液分离装置，控制所述净化器的温度为-5℃~5℃，反应残余的氟化氢冷凝为液相分离导出，所述五氟化磷以气相导出。
7.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述第一连续流反应器和所述第二连续流反应器均为管式结构，长度为1~2m，所述第二连续流反应器的数量为单个或多个，当所述第二连续流反应器的数量为多个时，多个所述第二连续流反应器依次串联。
8.根据权利要求1所述的六氟磷酸锂的制备方法，其特征在于，所述氟化锂溶液由以下方法制备得到：
将氟化锂与液态的氟化氢投入混溶槽中进行混合溶解，混合后得到氟化锂溶液。
9.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括非水有机溶剂、添加剂以及如权利要求1~8任意一项所述的制备方法制备得到的六氟磷酸锂。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极以及如权利要求9所述的锂离子电池电解液。
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|---|
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